專利名稱：聚乙烯胺與陽(yáng)離子淀粉的穩(wěn)定和水性組合物及其在造紙中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚乙烯胺和液體陽(yáng)離子淀粉的組合物，所述組合物用作紙板和其它紙張產(chǎn)品用的干強(qiáng)度產(chǎn)品。此外，本發(fā)明涉及使用所述組合物的改進(jìn)的紙板制造方法。
背景技術(shù)：
部分或完全水解的聚乙烯胺水溶液在改進(jìn)紙張的干強(qiáng)度、助留性和助濾性、污染物控制和與其它添加劑，即淀粉、施膠劑和消泡劑的應(yīng)用效率上具有很大的功效。這些有利效果在再生盒紙板級(jí)別中最明顯，但通常在所有的紙張和紙板級(jí)別中都可被發(fā)現(xiàn)。聚乙烯胺對(duì)于這些目的是十分有效的，并且正享有廣泛的商用用途。但是，生產(chǎn)聚乙烯胺化學(xué)品是非常昂貴的。希望一種更環(huán)保的產(chǎn)品，其可以保留聚乙烯胺均聚物的相同功能，但可以較低·的成本、在較低的環(huán)境影響下進(jìn)行制造。聚乙烯胺通常通過(guò)N-乙烯基甲酰胺單體的溶液自由基聚合，然后進(jìn)行堿水解而制得。該產(chǎn)物通常為水性形式，活性聚合物固體為約10-20干重％。聚乙烯胺在溶液中是高度陽(yáng)離子性的，這是由于它的高密度的伯胺或脒官能團(tuán)。通常，將聚乙烯胺產(chǎn)物在濕端用作造紙的單一組分。美國(guó)專利US 4，940，514公開了將酶消解的淀粉和聚乙烯胺、聚-DADMAC或聚-乙烯基咪唑啉用作紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。其權(quán)利要求需要淀粉被酶法還原，并處于特定的溶液粘度中。還具體說(shuō)明了陽(yáng)離子聚合物與淀粉的比例是1-20份聚合物對(duì)100份淀粉。美國(guó)專利申請(qǐng)20040112559公開了低粘度淀粉與合成性聚合物如聚丙烯酰胺和聚乙烯胺的共混物。所用淀粉是全酶法降解的，并具有低密度。那些共混物中不存在協(xié)同效果。美國(guó)專利申請(qǐng)20050109476公開了通過(guò)將淀粉與聚乙烯胺共擠出而提高淀粉在紙張中吸附性。該混合物必須通過(guò)擠出機(jī)。美國(guó)專利US 6，616，807教導(dǎo)了使聚乙烯胺與淀粉反應(yīng)。該反應(yīng)需要在高于其膠凝化溫度下將聚乙烯胺加入淀粉中。其還主張將聚乙烯胺作為淀粉助留劑。在該后述情況中，采用單獨(dú)的向造紙?jiān)系奶砑印Ｃ绹?guó)專利US 7，074，845公開了溶脹、未破裂的淀粉顆粒、陰離子性膠乳和任選存在的陰離子性或陽(yáng)離子共添加劑的共混物，所述添加劑包括聚乙烯胺或聚-DADMAC。從其實(shí)施例中似乎將羥甲基纖維素(CMC)優(yōu)選作為共添加劑。在該情況中，淀粉沒(méi)有被徹底蒸煮，并且還必須存在陰離子性膠乳以實(shí)施該發(fā)明。美國(guó)專利US 6，746，542教導(dǎo)了使聚乙烯胺與淀粉反應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)了紙張強(qiáng)度，但造成不可接受的生產(chǎn)率下降。該改進(jìn)是向淀粉中添加兩組分的聚乙烯胺或其它低分子量的“陽(yáng)離子化劑”和“助濾劑”，其再次是在高于膠凝化溫度下。該助濾劑選自分子量大于一百萬(wàn)的幾種陽(yáng)離子性或非離子聚合物。在美國(guó)專利US 6，746，542中引用了多篇現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)。它們教導(dǎo)了向淀粉中添加合成聚合物組分并進(jìn)行反應(yīng)。所有文獻(xiàn)都需要通過(guò)“加熱”、“消解”或“在堿性條件下反應(yīng)”的添加，以使淀粉膠凝化。沒(méi)有一篇文獻(xiàn)教導(dǎo)了高固體和高粘度的淀粉溶液和聚乙烯胺的簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的可在常溫和中性PH下形成的水性共混物。
美國(guó)專利US 7，090，745教導(dǎo)了通過(guò)聚乙烯胺與還原性糖的反應(yīng)制備水凝膠。7，090，745的保護(hù)范圍包括聚糖，例如淀粉和纖維素，盡管所有的實(shí)施例都使用單體糖。該水凝膠可用作紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。所述水凝膠通過(guò)在室溫下將聚乙烯胺和還原性糖共混，然后將該共混物加熱并混合一段時(shí)間而產(chǎn)生。該水凝膠是水不溶性材料，并且在水中不可分散。美國(guó)專利申請(qǐng)20050022956教導(dǎo)了改進(jìn)的表面施膠劑組合物，其包含施膠劑(通常是淀粉)、含聚乙烯胺的陽(yáng)離子聚合物和陰離子聚合物，例如SMA。必須存在該陰離子聚合物以實(shí)施所述發(fā)明。對(duì)發(fā)展較低成本的、對(duì)環(huán)境更友好的、用于造紙應(yīng)用的、基于聚乙烯胺的干強(qiáng)度產(chǎn)品仍然存在需求。作為用于襯板紙和其它紙張產(chǎn)品的再生干強(qiáng)度樹脂和助濾劑，該產(chǎn)品必 須在活性物重量基準(zhǔn)上等同或優(yōu)于聚乙烯胺。本發(fā)明人已出人意料地發(fā)現(xiàn)，在相同的活性物重量基準(zhǔn)上，相對(duì)于單獨(dú)的聚乙烯胺，一定的聚乙烯胺對(duì)淀粉的比例下的聚乙烯胺與液體陽(yáng)離子淀粉的組合物顯示出在造紙應(yīng)用中的協(xié)同效果，并表現(xiàn)出改進(jìn)的干強(qiáng)度和助濾性。它減少約20%的使用成本。所述共混物是穩(wěn)定的，并且不會(huì)遇到儲(chǔ)存中的淀粉回生(retrogradation)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種組合物，其包含聚乙烯胺與高固體和高粘度的液體陽(yáng)離子淀粉的水性共混物。所述組合物可用作干強(qiáng)度添加劑，可產(chǎn)生顯示出顯著改善的干強(qiáng)度性能的紙板產(chǎn)品。所述共混物還可用以提供改善的用于再生纖維紙漿的助濾性和提高的機(jī)器生產(chǎn)率。使用該新的共混物進(jìn)行處理可減少了材料的總體成本。此外，濕強(qiáng)度的發(fā)展相比僅使用聚乙烯胺時(shí)更少。具有低的濕強(qiáng)度的產(chǎn)品可以更容易地再紙漿化(re-pulped)?；诨钚跃酆衔锘鶞?zhǔn)，本發(fā)明的液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的共混組合物包含比例為10-45重量％的液體陽(yáng)離子淀粉和55-90重量％的聚乙烯胺產(chǎn)物。優(yōu)選的共混物包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)約15-40重量％的液體陽(yáng)離子淀粉，和基于活性聚合物基準(zhǔn)60-85重量％的聚乙烯胺。最優(yōu)選的共混物包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)20-30重量％的液體陽(yáng)離子淀粉，和基于活性聚合物基準(zhǔn)70-80重量％的聚乙烯胺。所述共混的組合物表現(xiàn)出在造紙上的協(xié)同效果，并提供改進(jìn)的性質(zhì)。優(yōu)選的聚乙烯胺均聚物是Hercobond 6363 (HerculesIncorporated, Wilmington, DE, USA),其是一種源自聚乙烯基甲酰胺的完全水解的產(chǎn)品,和Hercobond 6350 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE, USA), 一種源自聚乙稀基甲酰胺的50%水解的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品目前在造紙工業(yè)中常用于紙張的干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度的改進(jìn)、助留性和助濾性、通過(guò)固著的有害物質(zhì)的沉積控制、用于OBA促進(jìn)的涂布著色添加劑和用于水助留的流變改進(jìn)劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所使用的聚乙烯胺的水性聚合物溶液包含5-30重量％、優(yōu)選10-15重量％的活性聚合物。液體陽(yáng)離子淀粉被用于本發(fā)明中。本發(fā)明中使用的陽(yáng)離子淀粉不是酶法水解的。這些液體陽(yáng)離子淀粉常作為造紙?zhí)砑觿┒糜诟鞣N應(yīng)用中，包括紙張強(qiáng)度改進(jìn)、纖維替代、降低定重、和通過(guò)提供更好的助濾性和干燥性而減少精制。陽(yáng)離子淀粉的實(shí)例是NationalStarch (National Starch, Bridgewater, NJ, USA)的Redibond 5000 系列液體陽(yáng)離子淀粉、AE Staley (Tate&Lyle PLC, London, UK)的Stalok 280、Roquette (Roquette, LestremCedex,法國(guó))的Vector SC2Ol57,和DynaSol 300系列陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)品(InternationalAdditive Concepts Inc. , Charlotte, NC, USA)。在本發(fā)明的一個(gè)方面，液體淀粉產(chǎn)物的陽(yáng)離子部分通常通過(guò)來(lái)自3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的化學(xué)改性，并且液體陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)物的氮含量可在O. 1%-2.0%變化。所述陽(yáng)離子淀粉可進(jìn)一步通過(guò)用化學(xué)交聯(lián)劑例如表氯醇處理而抑制(inhibit)。優(yōu)選地是，所述液體淀粉具有高達(dá)30%的高固含量，并且在堿性和酸性pH下儲(chǔ)存穩(wěn)定。優(yōu)選地是，所述液體淀粉的固含量為10-40%，更優(yōu)選15-35%，最優(yōu)選20_30%。所述液體淀粉的固含量等于以重量百分比計(jì)的淀粉活性物。優(yōu)選地是，所述液體淀粉的粘度為1000-30000cp，優(yōu)選2000-20000cp，更優(yōu)選 2000-15000cp，最優(yōu)選 3000-12000cp。盡管將陽(yáng)離子淀粉用作廉價(jià)的干強(qiáng)度添加劑是造紙工業(yè)中已知的，但是這些液體陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)物在纖維于紙張產(chǎn)品上的助濾性和助留性兩者的改進(jìn)中并不有效。所述淀粉產(chǎn)物與聚乙烯胺產(chǎn)品如Hercobond. 6363和Hercobond 6350相比,在改進(jìn)再生紙衆(zhòng)的助濾性上并不有效。在合適的共混比例下，所述液體淀粉和聚乙烯胺的共混組合物證實(shí)了協(xié)同效果，并向再生襯板紙產(chǎn)品提供改進(jìn)的干強(qiáng)度性質(zhì)。在相同的活性物基準(zhǔn)上，相比于Hercobond < 6363和Hercobond 6350,所述共混的組合物還顯不出改進(jìn)的留著和助濾效果。由于液體陽(yáng)離子淀粉的成本遠(yuǎn)低于聚乙烯胺產(chǎn)品，所以本發(fā)明中所描述的共混產(chǎn)物在使用成本上具有經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)點(diǎn)。此外，淀粉是環(huán)保性替代品，因?yàn)樗鼇?lái)自可再生資源。發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種穩(wěn)定的水性組合物，其包含聚乙烯胺和液體陽(yáng)離子淀粉，其比例為基于活性物基準(zhǔn)90-55份的聚乙烯胺比基于活性物基準(zhǔn)10-45份的液體陽(yáng)離子淀粉，其中，液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的組合活性物份數(shù)是所述組合物總固體的至少40重量％。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的組合活性物份數(shù)在組合物總固體的40-90重量％之間。本發(fā)明的液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的共混組合物可包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)10-45重量％的液體陽(yáng)離子淀粉比基于活性聚合物基準(zhǔn)55-90重量％的聚乙烯胺產(chǎn)品。優(yōu)選的共混物可包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)約20-40重量％的液體陽(yáng)離子淀粉比基于活性聚合物基準(zhǔn)60-80重量％的聚乙烯胺產(chǎn)物。另一優(yōu)選的共混物可包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)約20-35重量％的液體陽(yáng)離子淀粉比基于活性聚合物基準(zhǔn)65-80重量％的聚乙烯胺產(chǎn)物。最優(yōu)選的共混物包含比例為基于活性淀粉基準(zhǔn)約20-30重量％的液體陽(yáng)離子淀粉比基于活性聚合物基準(zhǔn)的70-80重量％的聚乙烯胺產(chǎn)物。本發(fā)明中使用的聚乙烯胺優(yōu)選自乙烯胺均聚物(即聚乙烯胺)、完全或部分水解自聚乙烯基甲酰胺的、乙烯胺二元共聚物、乙烯胺三元共聚物、通過(guò)對(duì)聚合之后化學(xué)改性的丙烯酰胺聚合物或含乙烯胺的聚合物進(jìn)行Ho fmann改性而制備的乙烯胺均聚物和共聚物。本發(fā)明共混物中使用的完全水解的聚乙烯基甲酰胺均聚物是優(yōu)選的聚乙烯胺。希望乙烯胺共聚物可用于本發(fā)明，與液體淀粉產(chǎn)生可用的穩(wěn)定的組合物。本發(fā)明中使用的優(yōu)選的聚乙烯胺是聚乙烯胺均聚物Hercobond 6363 (HerculesIncorporated, Wilmington, DE, USA),其是完全水解的聚乙烯基甲酰胺產(chǎn)物，和Hercobond 6350 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE, USA),其是聚乙烯基甲酰胺的50%水解的產(chǎn)物。本發(fā)明中使用的液體陽(yáng)離子淀粉優(yōu)選從糯玉米(waxy maize)淀粉制備。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所使用的液體陽(yáng)離子淀粉優(yōu)選從通過(guò)使用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨進(jìn)行陽(yáng)離子改性的糯玉米淀粉制備，并且產(chǎn)物的氮含量在0. 1%-2. 5%，或優(yōu)選在0. 1%-2. 0%變化。優(yōu)選的淀粉產(chǎn)物具有20-30%的固含量，具有高粘度，并且在儲(chǔ)存中在堿性和酸性pH下儲(chǔ)存穩(wěn)定。其實(shí)例包括但不限于Redibond 5000系列(National Starch,Bridgewater, NJ, USA)> StalokC 280 (Tate&Lyle PLC, London, UK)、Vector SC20157 (Roquette, Lestrem Cedex, France)和 DynaSol 300 (InternationalAdditive Concepts Inc.，Charlotte, NC, USA)?？捎糜谥苽渌鲆后w陽(yáng)離子淀粉的可采用的淀粉基料可衍生自具有高支鏈淀粉含量和非常低直鏈淀粉含量的其它植物來(lái)源。酶法水解的淀粉不可用于本發(fā)明中。
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適用于本發(fā)明的陽(yáng)離子淀粉中的氮含量為約0. 01-2. 5%，優(yōu)選0. 01-2. 0%，優(yōu)選0. 1-1. 8%，最優(yōu)選 0. 2-1. 0%。在本發(fā)明的一個(gè)方面，所述組合物包含乙烯胺聚合物和衍生自糯玉米的液體陽(yáng)離子淀粉，所述乙烯胺聚合物選自乙烯胺均聚物、完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺。優(yōu)選地是，所述液體淀粉的固含量為10-40%，更優(yōu)選15-35%，最優(yōu)選20_30%。所述液體淀粉的固含量等于以重量百分比計(jì)的活性淀粉含量。優(yōu)選地是，所述液體淀粉的粘度為1000-30000cp，優(yōu)選2000-20000cp，更優(yōu)選2000-15000cp,并且最優(yōu)選 3000-12000cp。本發(fā)明中使用的聚乙烯胺優(yōu)選分子量為1，000-2, 500, 000,更優(yōu)選3，000-2，000，000，最優(yōu)選 5，000-500，000。優(yōu)選的活性淀粉基于所述淀粉-聚乙烯胺的共混組合物中的總活性物為10-50重量％，更優(yōu)選15-35重量％，最優(yōu)選為基于所述淀粉-聚乙烯胺的共混組合物中的總活性物的20-30%。優(yōu)選地是，共混物中存在少于或等于35重量％的淀粉活性物(基于淀粉-聚乙烯胺的共混組合物中的總活性物)，更優(yōu)選共混物中存在少于或等于30重量％的淀粉活性物。所述組合物中的淀粉和聚乙烯胺的活性物的組合重量為所述組合物的總固體的至少40%，優(yōu)選至少50%，并且優(yōu)選至少60%。所述淀粉和聚乙烯胺的總組合活性物通常低于90%，并且可以是所述組合物總固體的40-90%或50-70%。通過(guò)將液體陽(yáng)離子淀粉與聚乙烯胺溶液產(chǎn)物以一定的濃度和以一定的聚乙烯胺/淀粉比例下混合，可制備水性的液體陽(yáng)離子淀粉/聚乙烯胺的共混物。本文所述的液體陽(yáng)離子淀粉/聚乙烯胺組合物共混物的實(shí)際形成包括將各水性組分混合在一起，并任選地與額外的水混合，產(chǎn)生最終濃度為約5. 0-30. O重量％，優(yōu)選10-18重量％，最優(yōu)選12-15重量％的活性物。所述液體陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)物與聚乙烯胺的共混通常通過(guò)將淀粉產(chǎn)物緩慢地加入聚乙烯胺溶液中進(jìn)行。該共混物還可通過(guò)在相似條件下向液體陽(yáng)離子淀粉中加入聚乙烯胺溶液進(jìn)行制備，或通過(guò)連續(xù)方法，使用在線混合器進(jìn)行制備。
用于所述共混方法的優(yōu)選溫度是在10-70° C的范圍，更優(yōu)選地在23-60° C的范圍，并且最優(yōu)選在30-50° C的范圍。然后使用酸或堿將共混物調(diào)節(jié)至合適的pH。共混組合物的合適的PH條件可避免淀粉材料不希望的分解。在低pH下，淀粉分子可能進(jìn)行水解，而共混物的高PH條件可能造成儲(chǔ)存中的化學(xué)分解。例如，連接在淀粉分子上的羥丙基三甲基銨基的分解可能在不利的PH條件下發(fā)生。緩沖液可用于避免淀粉的酸性水解。為此，共混物的pH優(yōu)選在3-11的范圍，更優(yōu)選在5-9的范圍，最優(yōu)選在6-8的范圍。在所述共混方法中，在PH調(diào)節(jié)后，通常將材料混合5-30分鐘，直至共混物變均勻?？墒褂酶L(zhǎng)的混合時(shí)間。在23° C下經(jīng)過(guò)3個(gè)月和在40° C或50° C下經(jīng)過(guò)30天，共混組合物顯示出良好的儲(chǔ)存中的穩(wěn)定性，無(wú)明顯的物理變化，其意味著粘度幾乎不變(低于20%的變化)，并且沒(méi)有可見的相分離。共混物中的聚乙烯胺與液體陽(yáng)離子淀粉的比例對(duì)于粘度穩(wěn)定性幾乎沒(méi)有影響。25° C下共混物的優(yōu)選粘度在500-4000cp的范圍。約30重量％活性物的液體陽(yáng)離子淀粉和約70重量％活性物的Hercobond 6363 的共混組合物在25° C下的粘度為500-4000cp，其隨著來(lái)自不同供應(yīng)商的淀粉產(chǎn)品來(lái)源而變化。所述共混組合物在經(jīng)過(guò)三次23° C至-35° C (0° C以下35° C)的溫度變化循環(huán)是冷凍-融化穩(wěn)定的，無(wú)相分離或淀粉回生。所述液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的組合物通常以一定的量用于造紙機(jī)的濕端，以提供理想的干強(qiáng)度和助濾性，基于產(chǎn)物的活性物基準(zhǔn)的所述量為O. 01重量％-1重量％的基于干纖維重量的活性物，優(yōu)選O. 02-0. 5%，最優(yōu)選O. 05-0. 3%。在該范圍中，精確的用量可以取決于所采用的紙漿類型、具體的操作條件、以及特定的使用紙張的終端用途。本發(fā)明的組合物可與100%的再生纖維一起用于制造再生襯板紙，以作為干強(qiáng)度添加劑和助濾劑，改進(jìn)機(jī)器生產(chǎn)率。本發(fā)明的組合物還可與其它纖維素纖維一起用于相同目的，所述纖維素纖維包括原生硬木或軟木纖維、經(jīng)漂白或未漂白的硫酸鹽(硫酸鹽紙漿)、經(jīng)漂白或未漂白的亞硫酸鹽、經(jīng)漂白或未漂白的碳酸鈉、中性的亞硫酸鹽半化學(xué)、化學(xué)的研磨木漿、研磨木漿和這些纖維的任意組合，其通過(guò)造紙工業(yè)中使用的各種方法進(jìn)行制備。不希望受理論約束，相信陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的共混產(chǎn)生在這兩種分子之間的物理相互作用或絡(luò)合。已知水溶液中大分子的構(gòu)型會(huì)影響與固體基質(zhì)的反應(yīng)性和意圖目的的相對(duì)性能。在相對(duì)濃縮的溶液中的共混過(guò)程產(chǎn)生具有獨(dú)特性能的新型膠體。相信該物理相互作用在當(dāng)新型組合物與造紙?jiān)匣旌蠒r(shí)將會(huì)得到保持。共混組合物的添加導(dǎo)致相對(duì)于向相同原料中單獨(dú)添加這兩個(gè)組分時(shí)的協(xié)同的干強(qiáng)度和助濾效果。本發(fā)明的另一方面是所述陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的組合物除了干強(qiáng)劑和助濾劑應(yīng)用之外，在各種造紙和水處理中的用途。可使用本發(fā)明共混組合物的應(yīng)用取決于所用聚乙烯胺的種類、組合物中液體淀粉的含量、以及所述陽(yáng)離子淀粉的氮含量。例如，部分水解的聚乙烯基甲酰胺Hercobond 6350和Hercobond 6330的均聚物制成的具有高含量淀粉(MO重量％活性淀粉)的組合物可以在造紙中作為樹脂和膠粘物控制劑的有效材料。本發(fā)明的組合物可與造紙中的其它添加劑組合使用，以改進(jìn)干強(qiáng)度性質(zhì)和機(jī)器生產(chǎn)率。可與本發(fā)明的共混組合物組合使用的添加劑可以是陽(yáng)離子性、或陰離子性、或兩性、或非離子的合成或天然聚合物。例如，本發(fā)明的聚合物可與陽(yáng)離子性或兩性聚丙烯酰胺產(chǎn)物一起使用，以改進(jìn)紙張產(chǎn)品的強(qiáng)度性質(zhì)。本發(fā)明組合物還可與陰離子聚合物組合使用，陰離子聚合物例如聚丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物或CMC;陽(yáng)離子聚合物，例如交聯(lián)的聚酰胺-胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨或聚胺；以形成聚電解質(zhì)絡(luò)合物，改進(jìn)紙張產(chǎn)品的強(qiáng)度性質(zhì)。本發(fā)明的組合物還可與多聚醒-官能化的化合物，例如乙醒酸化(glyoxalated)的聚丙烯酰胺、醛纖維素和醛官能化的多糖組合使用。無(wú)機(jī)化合物，例如粘土、滑石、二氧化鈦、碳酸鈣、顏料、染料、內(nèi)部施膠材料、松香和明礬等、以及硫酸鈣可與本發(fā)明的組合物一起在造紙過(guò)程中添加，以改進(jìn)造紙方法和紙張產(chǎn)品的質(zhì)量。單一組合物或任何不同組合物的組合可與本發(fā)明組合物一起使用，或可在本發(fā)明聚合物施用之前或之后依次施用。所述共混的組合物還可與一種或多種酶組合使用，以改進(jìn)紙張強(qiáng)度和機(jī)器生產(chǎn)率。該類酶包括水解酶，例如纖維素酶、半纖維素酶、蛋白質(zhì)酶、葡萄糖酶、脂酶、酯酶和果膠酶；裂解酶，例如果膠酸鹽裂解酶和氧化還原酶，例如漆酶、葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化酶。
實(shí)施例 使用DV-E 或 DV-II 粘度計(jì)(Brookfield Viscosity Lab, Middleboro, MA)測(cè)試布氏粘度(BV)。將選擇的轉(zhuǎn)軸(3號(hào))連接在儀器上，將儀器設(shè)置為轉(zhuǎn)速30RPM。以特定的固含量制備反應(yīng)溶液。將布氏粘度計(jì)轉(zhuǎn)軸小心地插入溶液中，使得不吸入任何空氣氣泡，然后在上述轉(zhuǎn)速下在24° C下旋轉(zhuǎn)3分鐘。粘度單位為厘泊(cp)。本發(fā)明組合物中的活性聚合物、或活性物含量、或活性固體、或活性物表示用于制備該組合物的所有活性物在溶液中基于干基準(zhǔn)的總重量百分?jǐn)?shù)。例如，N-乙烯基甲酰胺是聚乙烯胺的單體前體，其分子量為17. I。由此，IOOg的聚乙烯胺Hercobond 6363溶液含有11. 7%的活性聚合物，所述溶液包含從11. 7g的N-乙烯基甲酰胺制備的聚合物。液體淀粉產(chǎn)品中的活性淀粉含量與液體淀粉的固含量百分?jǐn)?shù)相同。Hercobond 6363和RediBond 5330 (72 28)的組合物表示包含72重量％的Hercobond 6363的活性聚合物和28重量％的液體陽(yáng)離子淀粉活性物的共混產(chǎn)物。例如，對(duì)于IOOg的比例為72重量％ 28重量％的該共混組合物，如果總活性物、或產(chǎn)物活性物、或活性物含量、或活性固體為10%，則所述共混組合物包含從7. 2g乙烯基甲酰胺制備的聚乙烯胺聚合物和2. Sg陽(yáng)離子淀粉活性物。實(shí)施例I本實(shí)施例舉例說(shuō)明將液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺用于制備本發(fā)明中使用的聚乙烯胺-陽(yáng)離子淀粉組合物的共混物。在24。C 下，在 10 分鐘內(nèi)，在攪拌下將Prequel⑧ 500(130. 7g, 30%, HerculesIncorporated, Wilmington, DE, USA)加入聚乙烯胺(Hercobond 6363，861. 5g, 11. 7% 活性聚合物，Hercules Incorporated, Wilmington, DE, USA)，然后用 36%HC1 將混合物的 pH調(diào)節(jié)至7. O。將所得配制物攪拌10分鐘，直至該配制物變均勻。所得共混物包含13. 8%的活性固體。溶液粘度為1740cp。共混配制物的外觀有些混濁，但均勻而無(wú)分離。表I中的實(shí)施例1-1至1-9是使用不同的液體陽(yáng)離子淀粉和/或在不同的聚乙烯胺/淀粉活性物比例下，如實(shí)施例I所述而制備的共混配制物。所述水性液體陽(yáng)離子淀粉是氮含量為 I. 0% 的 National 543690 (National Starch, Bridgewater, NJ)、Stalok 280 (Tate&Lyle PLC, London, UK)、氮含量為 0· 33% 的RediBond ]330 (National Starch，Bridgewater，NJ)、 Vector SC20157 (Roquette, Lestrem Cedex.France)、氮 含量為 0. 3% 的 DynaSol 308 陽(yáng)離子淀粉產(chǎn)品(International Additive Concepts Inc.，Charlotte, NCj USA)。

表I.聚乙烯胺-淀粉共混物
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定的水性組合物，其包含聚乙烯胺和液體陽(yáng)離子淀粉，比例為基于活性物基準(zhǔn)的90-55份的聚乙烯胺比基于活性物基準(zhǔn)的10-45份的液體陽(yáng)離子淀粉，其中液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的活性物組合份數(shù)為所述組合物總固體的至少40重量％。
2.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含選自以下的乙烯胺聚合物乙烯胺均聚物、完全或部分水解自聚乙烯基甲酰胺的、乙烯胺二元共聚物、乙烯胺三元共聚物和在聚合后化學(xué)改性的含乙烯胺的聚合物。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述聚乙烯胺包含完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺。
4.權(quán)利要求2的組合物，其中所述聚乙烯胺包含乙烯胺均聚物。
5.權(quán)利要求I的組合物，其中所述液體淀粉是衍生自糯玉米的陽(yáng)離子液體淀粉。
6.權(quán)利要求I的組合物，其中所述液體淀粉是從糯玉米淀粉制備的陽(yáng)離子液體淀粉，所述糯玉米淀粉已使用3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨進(jìn)行陽(yáng)離子改性。
7.權(quán)利要求5的組合物，其中所述陽(yáng)離子液體淀粉具有約O.01-2. 5%的氮含量。
8.權(quán)利要求5的組合物，其中所述液體淀粉的固含量為15-35%。
9.權(quán)利要求5的組合物，其中所述液體淀粉的固含量為20-30%。
10.權(quán)利要求5的組合物，其中所述液體淀粉的粘度是2000-20000cp。
11.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含選自以下的乙烯胺聚合物乙烯胺均聚物、完全或部分水解的聚乙烯基甲酰胺，并且所述液體淀粉是衍生自糯玉米的液體陽(yáng)離子淀粉。
12.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含基于活性物60-80份的所述共混物，并且所述液體陽(yáng)離子淀粉包含基于活性物20-40份的所述共混物。
13.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含基于活性物65-80份的所述共混物，并且所述液體陽(yáng)離子淀粉包含基于活性物20-35份的所述共混物。
14.權(quán)利要求I的組合物，其中所述聚乙烯胺包含基于活性物70-80份的所述共混物，并且所述液體陽(yáng)離子淀粉包含基于活性物20-30份的所述共混物。
15.權(quán)利要求I的組合物，其中基于液體陽(yáng)離子淀粉和聚乙烯胺的活性物的組合份數(shù)占所述組合物總固體的至少50重量％。
16.—種制造紙張或紙板產(chǎn)物的方法，其中將權(quán)利要求I的組合物加入紙漿漿料中，其量為基于最終干紙張或紙板重量的O. 02-0. 5重量％的活性物。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述量為O.15-0. 5%。
18.權(quán)利要求16的方法，其中將所述組合物添加入造紙漿料中，其中所述造紙漿料還包含選自以下的其它造紙?zhí)砑觿┢渌?yáng)離子、陰離子或兩性的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物、羥甲基纖維素、交聯(lián)的聚酰胺胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚胺；聚合性醛官能化的化合物、乙醛酸化的聚丙烯酰胺、醛纖維素和醛官能化的多糖、多糖、明礬、粘土、滑石、二氧化鈦、碳酸鈣、顏料、染料、松香、施膠劑和酶。
19.權(quán)利要求16的方法，其中所述其它造紙?zhí)砑觿┻x自陰離子聚丙烯酰胺、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺及它們的混合物。
20.權(quán)利要求16的方法，其中所述其它造紙?zhí)砑觿┌ㄒ胰┧峄木郾０贰?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定的水性組合物，其包含聚乙烯胺和液體陽(yáng)離子淀粉，比例為基于活性物基準(zhǔn)的90-55份聚乙烯胺比基于活性物基準(zhǔn)的10-45份液體陽(yáng)離子淀粉。所述組合物可在造紙中用做強(qiáng)度劑或助濾劑。
文檔編號(hào)D21H21/18GK102834565SQ201180017357
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者F·J·蘇特曼, C·P·迪爾克斯, 古渠鳴 申請(qǐng)人:赫爾克里士公司