專利名稱：粘土漿料及其在制漿和造紙應(yīng)用中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及穩(wěn)定的含水漿料，其包含粘土或粘土狀材料、疏水性締合聚合物、 以及任選存在的表面活性劑，并可用于制漿和造紙應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
眾所周知在造紙過程中，沉積在表面上的有機(jī)污染物(即樹脂和膠粘物)對產(chǎn)品 質(zhì)量和造紙過程的效率都很不利。某些污染成分天然存在于木材中，并在各種制漿和造 紙過程中釋放出來。這一問題的兩個具體表現(xiàn)被稱為樹脂(主要是天然樹脂)和膠粘物 (來自再生紙的粘合劑或涂料)。在上述過程中，樹脂和膠粘物有可能會導(dǎo)致沉積、質(zhì)量 和效率方面的問題。
術(shù)語“樹脂(pitch)”可用來表示由有機(jī)成分組成的沉積物，其可能來源于紙漿 中存在的這些天然樹脂、它們的鹽、以及涂布膠粘劑、上漿劑、和消泡化學(xué)品。此外， 樹脂通常會含有無機(jī)成分，例如碳酸鈣、滑石、粘土、鈦和相關(guān)物質(zhì)。
術(shù)語“膠粘物(stickies)”逐漸用來表示使用再生纖維的系統(tǒng)中存在的沉積物。 除粘合劑、熱熔料、蠟、和油墨外，這些沉積物中通常還含有與“樹脂”沉積物中相同 的物質(zhì)。
有機(jī)污染物如樹脂和膠粘物的沉積通常不利于制漿或造紙廠的效率，其不但使 質(zhì)量下降，還會降低操作效率。有機(jī)污染物可以沉積在造紙系統(tǒng)中的加工設(shè)備上，導(dǎo)致 系統(tǒng)操作困難。沉積在稠度調(diào)節(jié)器和其它探測器械上的有機(jī)污染物會造成這些部件無法 使用。沉積在篩網(wǎng)上的有機(jī)污染物會降低生產(chǎn)能力，并擾亂系統(tǒng)的操作。有機(jī)污染物沉 積不但會存在于系統(tǒng)的金屬表面上，還可存在于塑料和合成表面上，例如在機(jī)器導(dǎo)線、 毛氈、箔、Uhle箱和流漿箱部件上。
從物理學(xué)角度看，“樹脂”沉積物通常由原料中粘合劑材料(天然或人造的)的 微粒子形成，其累積在造紙或制漿設(shè)備上。這些沉積物很容易在儲漿池壁、造紙機(jī)箔、 Uhle箱、造紙機(jī)導(dǎo)線、濕壓機(jī)毛氈、烘缸機(jī)毛氈、干燥罐、和壓光機(jī)組件中找到。與 這些沉積物相關(guān)的困難包括直接干擾污染表面的效率，由此產(chǎn)生降低的生產(chǎn)效率，以及 孔、污物和其它紙面缺陷，這些缺陷會使紙的質(zhì)量下降，并無法用于后續(xù)操作，例如涂 布、印染加工或印刷。
從物理學(xué)角度看，“膠粘物”通常是來源于再生纖維的原料中的微粒。這些沉 積物常常會累積在很多會發(fā)生“樹脂”沉積的相同表面上，并造成很多“樹脂”可能會 導(dǎo)致的相同困難。最嚴(yán)重的與“膠粘物”有關(guān)的沉積物常常會發(fā)生在造紙機(jī)導(dǎo)線、濕毛 氈、烘缸機(jī)毛氈和干燥罐處。
防止在制漿和造紙設(shè)備和表面上沉積物積累的方法在工業(yè)上極其重要。雖然 造紙機(jī)可以進(jìn)行停機(jī)清潔，但是人們并不希望發(fā)生這種停機(jī)清潔，因為這會造成生產(chǎn)效 率的相應(yīng)損失，而且當(dāng)機(jī)器被部分污染、發(fā)生了當(dāng)沉積物折斷并變?yōu)榛烊爰垙堉械摹盎?塵”時，又會造成紙張質(zhì)量變差。因此，防止沉積、并使其能夠有效實施成為大為優(yōu)選的手段。
在過去，有機(jī)沉積物問題子集的“樹脂”和“膠粘物”已分別且不同地證明 了其自身，并且其被清楚且分別地進(jìn)行了處理。這是由于，造紙機(jī)通產(chǎn)只使用原生纖維 (virgin fiber),或只使用再生纖維。為了控制這些彼此分開的問題，通常會有截然不同處 理化學(xué)品和處理策略。但是，近來的趨勢是在所有系統(tǒng)中都逐漸強(qiáng)制使用再生纖維。這 就造成了膠粘物和樹脂問題在所述造紙機(jī)械中的同時出現(xiàn)。
將粘土和粘土狀材料用于制漿和造紙工藝中控制有機(jī)污染物沉積的用途對于所 屬領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。例如，使用滑石在這樣的工藝中描述在Kirk and Othmer的 Encyclopedia of Chemical Technology, (New York, New York, John Wiley & Sons，Inc., 1983)，卷 22，5 頁。
粘土或粘土狀材料通常是以粉末的形式輸送至制漿和造紙廠，在那里它們被分 散在水中，以制備懸浮體，然后其通常被進(jìn)料至造紙系統(tǒng)中的制漿漿料中。使用粘土或 粘土狀材料在制漿和造紙廠中具有某些缺陷1)其要求對進(jìn)料和混合設(shè)備進(jìn)行投資，這 些設(shè)備是處理粘土或粘土狀材料粉末、并將其分散在水中所需要的，2)粉末會導(dǎo)致空氣 中的灰塵，灰塵是對健康有害的物質(zhì)，和幻在向下(make-down)操作中處理和進(jìn)料粉末 是勞動密集型的。因此，就控制樹脂和膠粘物在造紙系統(tǒng)中沉積的應(yīng)用而言，非常希望 的是粘土或粘土狀材料以漿料的形式被輸送至制漿和造紙廠。
當(dāng)開發(fā)粘土或粘土狀材料的漿料產(chǎn)品用于制漿和造紙工業(yè)中時，有幾個因素必 須要考慮。該漿料產(chǎn)品必須具有合理的高固含量，以便能夠經(jīng)濟(jì)。但是，這種漿料的粘 度會隨其固含量會指數(shù)級增加，而高粘度對于處理來說是不希望的。還有，不含穩(wěn)定劑 的粘土或粘土狀材料的漿料在抗沉降方面是不穩(wěn)定的，其會相當(dāng)快地沉降。例如，源自 粘土漿料的沉淀物可能會變?yōu)橹旅芎途o湊，并形成“硬餅”，該硬餅相當(dāng)難以再分散。 此外，如果所述漿料打算用于造紙系統(tǒng)中的有機(jī)污染物控制，則其需要所有的添加劑如 分散劑和/或懸浮劑在被加入到粘土或粘土狀材料中時，漿料必須對漿料在減少和防止 有機(jī)物沉積的功能沒有不良影響。
不幸的是，用于分散粘土或粘土狀材料漿料的大多數(shù)傳統(tǒng)分散劑或懸浮劑如帶 有負(fù)電荷的聚羧酸鹽、聚磺酸鹽、聚磷酸鹽、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、硅酸鈉等等， 其可能會降低粘土與樹脂和膠粘物污染物的親和力，并降低所述材料作為樹脂和膠粘物 控制劑的效果。因此，需要制備這樣的粘土或粘土狀材料漿料，其具有高的固含量、低 的粘度、良好的抗沉降穩(wěn)定性、并且可以有效用于有機(jī)污染物的控制。
一種包含懸浮劑和分散劑的煅燒和水合高嶺土(瓷土)的混合物的含水漿料教導(dǎo) 在US 4,017,324中。其進(jìn)一步在’ 3M專利中教導(dǎo)，合適的懸浮劑包括羥乙基纖維素和 甲基纖維素，合適的分散劑則包括非離子表面活性劑，所述材料在2-4周后表現(xiàn)出最小 的沉降。US 4,187,192教導(dǎo)，不同于瓷土，滑石相對疏水，所以制備滑石水分散體的嘗 試都沒有完全成功。其進(jìn)一步在’ 192專利中教導(dǎo)，現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)滑石含水漿料制備 的限制可以通過使用陰離子潤濕劑而觸及到(address)。US 6,047,473教導(dǎo)，滑石溶液在 “向下”工藝中的粘度可以通過與鹽進(jìn)行配制而得到抑制?？拱l(fā)泡的包含羧甲基纖維素潤濕劑和陰離子聚丙烯酸分散劑的滑石漿料在US6,267,811 Bl中教導(dǎo)可以穩(wěn)定幾天的時 間?！?811專利的漿料的穩(wěn)定性可以通過進(jìn)一步添加黃原膠穩(wěn)定劑而得到改進(jìn)。在運(yùn)輸和儲存期間高度穩(wěn)定的包含至少一種多價離子和螯合劑的滑石漿料被教導(dǎo)在US 7,258,732 B2中。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種組合物，其包含粘土或粘土狀材料、疏水性締合聚合物，以 及任選存在的表面活性劑。
本發(fā)明提供了一種用于抑制有機(jī)污染物如樹脂和膠粘物在制漿和造紙系統(tǒng)中沉 積的方法。所述方法包括向紙漿添加或施用至造紙機(jī)械表面有效沉積抑制量的穩(wěn)定的含 水漿料，該漿料包含粘土或粘土狀材料、疏水性締合聚合物，以及任選存在的表面活性 劑。
具體實施方式
本發(fā)明涉及用于抑制源自紙漿的有機(jī)污染物在制漿和造紙系統(tǒng)中的造紙機(jī)械表 面上沉積的組合物和方法，該方法包括向紙漿添加或施用至造紙機(jī)械表面有效沉積抑制 量的穩(wěn)定的含水漿料，該漿料包含粘土或粘土狀材料、疏水性締合聚合物及任選存在的 表面活性劑。本發(fā)明提供抑制有機(jī)污染物如樹脂和膠粘物在制漿和造紙系統(tǒng)中沉積的方法。
在本發(fā)明中，驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過加入有效量的非離子的疏水性締合聚合物 (HAP)至粘土或粘土狀材料漿料中，就可以顯著地降低漿料的粘度，并改進(jìn)其抗沉降的穩(wěn)定性。
進(jìn)一步驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過將HAP和至少一種表面活性劑加入粘土或粘土狀材料 漿料中，就可以給漿料提供抗沉降穩(wěn)定性的協(xié)同效應(yīng)。這樣，通過加入有效量的HAP和 至少一種表面活性劑至所述漿料中，就可以制備出穩(wěn)定且低粘度的具有高固含量的粘土 或粘土狀材料漿料。表面活性劑優(yōu)選為非離子表面活性劑。因為HAP和表面活性劑對 作為樹脂和膠粘物控制劑的粘土或粘土狀材料的功效都沒有有害的作用，所以本發(fā)明的 漿料組合物可用于防止和降低源自制漿和造紙系統(tǒng)的樹脂和膠粘物的沉積。
在本發(fā)明中所用的術(shù)語“粘土”或“粘土狀材料”是指那些由堿性硅酸鹽構(gòu)成 的礦物質(zhì)，例如滑石、葉蠟石、高嶺土、膨潤土、蒙脫石、凹凸棒石(apptapulgite)、海 泡石、硅灰石，以及任何前述礦物質(zhì)及類似物的混合物。優(yōu)選粘土選自滑石、高嶺土或 膨潤土。更優(yōu)選所述粘土是滑石。
在本發(fā)明中所用滑石可以是任何有效的樹脂和/或膠粘物控制劑的滑石。通 常，所述滑石的平均粒度為約0.5微米-20微米，優(yōu)選1微米-10微米，該粒度由 kdiGraph粒度分析測量。在本發(fā)明中可用滑石的例子是Mistron 100(Luzenac America, Centennial, Colorado, USA)禾口 Vantalc PC(R.Τ.Vanderbilt Company, Norwalk, Connecticut, USA)。
在本發(fā)明中可用的高嶺土包括空氣浮選的高嶺土、水洗高嶺土、剝離高嶺土和 煅燒高嶺土。優(yōu)選所述高嶺土是空氣浮選的高嶺土。通常這種高嶺土的平均粒度為0.1 微米-5微米，優(yōu)選0.2微米-2微米，該粒度由^diGraph粒度分析測量。在本發(fā)明中可 用的高嶺土是 Burgess No.80 禾口 Burgess No.86 (Burgess Pigment Company, 5 Sandersville,6Georgia, USA)。
在本發(fā)明中可用的膨潤土包括膨潤土鈉和膨潤土鈣。優(yōu)選所述膨潤土是膨潤土 鈉。通常所述膨潤土應(yīng)該具有大于50me/100g的陽離子交換容量。在本發(fā)明中可用的膨 潤土的例子是Suspengel 325 (CIMBAR Performance Minerals, Cartersville, Georgia, USA)和 Bentol ite H (Southern Clay Products, Inc, Gonzales, Texas, USA)。
在本發(fā)明中使用的術(shù)語“疏水性締合聚合物”(HAP)是指任何水溶性的或水可 分散的聚合物，其包含分布在或位于其聚合物鏈上的疏水性基團(tuán)。該疏水基團(tuán)賦予HAP 聚合物鏈以疏水性，并使其能夠被吸收到疏水表面上，和/或通過疏水力形成分子內(nèi)或 分子間締合。HAP在所屬領(lǐng)域中已知作為油漆、涂料、保健品、化妝品、食品和藥物產(chǎn) 品中的流變改性劑。
一類HAP是疏水改性的纖維素醚，如疏水改性的羧甲基纖維素(HMCMC)、疏 水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)、疏水改性的羥丙基纖維素(HMHPC)、疏水改性的乙 基羥乙基纖維素(HMEHEC)、疏水改性的羧甲基羥乙基纖維素(HMCMHEC)、疏水改性 的羥丙基羥乙基纖維素(HMHPHEC)、疏水改性的甲基纖維素(HMMC)、疏水改性的甲 基羥丙基纖維素(HMMHPC)、疏水改性的甲基羥乙基纖維素(HMMHEC)、疏水改性的 羧甲基甲基纖維素(HMCMMC)，及前述物質(zhì)及類似物的任何混合物。優(yōu)選疏水改性的 纖維素醚是疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)。
HMHEC是一類基于羥乙基纖維素(HEC)基體的化合物的通稱，其差別在于連 接的正烷基部分、疏水體的量、以及纖維素基體和連接部分之間的鍵的類型。HMHEC通 常由HEC通過化學(xué)引入常具有2-多于M個碳原子、優(yōu)選8-M碳原子的疏水性正烷基部 分到HEC上而制備。疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)在疏水改性之前的聚合度可以 是約75-1800。在另一個發(fā)明實施方案中，疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)的疏水 體具有長度介于10-M個碳原子的疏水體。在又另一個發(fā)明實施方案中，疏水改性的羥 乙基纖維素(HMHEC)具有長度介于8-20個碳原子的疏水體。疏水體可以是直鏈的或支 鏈的，并通常通過酯或醚鍵連接。結(jié)合的疏水體的量可以依賴于打算的用途。HMHEC 的化學(xué)和物理特征由疏水體中的碳原子數(shù)、疏水體的量以及連接疏水體至HEC基體的鍵 的類型決定。
US 4,2 ,227和6,(^4,511中所公開的組合物是HMHEC化合物的示例。在本發(fā) 明的一個實施方案中，優(yōu)選的HMHEC包含醚鍵和標(biāo)稱的疏水體。
另一類示例性的HAP是乙烯醇和鏈烷酸乙烯酯(vinyl alkonate)的共聚物(PVA/ A)。PVA/A是一類聚合化合物族的通稱，該化合物基于具有側(cè)掛至也含有某些疏水基團(tuán) 如乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、油酸酯和類似物的聚合物骨架的羥基，但是其不應(yīng)含有太 多的會使聚合物材料具有水不溶性和水不可分散性的疏水性基團(tuán)。PVA/A聚合物材料的 分子量可以是約1,000-250,000或更大。這些化合物典型是由在水解時產(chǎn)生羥基的聚合物 或共聚物制備的。已發(fā)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明最適合的PVA/A是衍生自50% -上至100%水解的 聚醋酸乙烯酯。在US 4,871,424中所公開的組合物是PVA/A化合物的示例。
在本發(fā)明的一個實施方案中，HAP是包含含有疏水基團(tuán)的乙烯醇聚合物，乙烯 醇聚合物衍生自聚醋酸乙烯酯，該聚醋酸乙烯酯為70-99%水解的，并且其分子量為約 2,000-125,000。
在本發(fā)明的一個實施方案中，優(yōu)選的PVA/A衍生自其標(biāo)稱分子量為100,000、 且約80%的乙酸酯基已水解成羥基的聚醋酸乙烯酯。本發(fā)明的PVA/A的例子是DeTac DC 3970 (Hercules 公司，Wilmington，DE, USA)。
還有，HAP的例子是包含下式的疏水改性的聚乙二醇(HMPEG)
(R1-) x-0-[-CH2-CH2-0-]n- (-R2) ΓΖ 式 1
其中R1和R2是疏水部分，或具有χ和y個重復(fù)單元的疏水部分的嵌段，其共價 地與聚乙二醇鍵合；η為2-1200 ； χ為1-10 ； y是0-10 ； Z僅在當(dāng)y = 0存在，并且是 氫；χ和y之和大于或等于2。
式1的疏水部分R1和R2是通過聚乙二醇與所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的對伯醇具有 反應(yīng)性的疏水試劑之間反應(yīng)后所形成的。疏水試劑可以是直鏈或支鏈的、飽和或不飽和 的、具有2-100個碳原子的脂族或芳族烴基，或它們的混合物。由R1和R2所涵蓋的非 限制性示例化合物包括鏈烯基琥珀酸酐，如正辛烯基琥珀酸酐；烷基烯酮二聚體，如月 桂基烯酮二聚體；烷基鹵，如2-乙基己基溴化物；環(huán)氧化物，如1，2-環(huán)氧己烷和1， 2-環(huán)氧十二烷；縮水甘油醚，如十二烷基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚、丁基縮 水甘油醚，和2-甲基苯基縮水甘油醚；羧酸及其相關(guān)的?；然蝓?，如油酸、油?；?以及油酸甲酯；任何前述物質(zhì)及類似物的混合物。
HAP的其它材料示例包括疏水改性的乙氧基化的氨基甲酸酯(HEUR)嵌段共聚 物，如US 4,079,028、4,155,892和5,觀1腫4中所公開的那些;和疏水改性的聚(縮醛-聚 醚)，如US 5,574,127中所描述的。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，HAP是其自身可用于抑制源自紙漿和在制漿和造 紙系統(tǒng)中的有機(jī)污染物沉積的有效的化合物。優(yōu)選的疏水改性的纖維素醚、PVA/A和 HMPEG的代表性例子分別公開在歐洲專利申請?zhí)朎P05682^A1、US 4,871,4 和美國專 利申請公開號2008/0029231 Al中。在該優(yōu)選的實施方案中，HAP是優(yōu)選的HMHEC， 如 Natrosol Plus 330PA (Hercules 公司，Wilmington, DE, USA)。
當(dāng)本發(fā)明存在表面活性劑時，其包括烷基多糖、烷基胺乙氧基化物、氧化胺、 鏈烷醇胺、(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷)嵌段共聚物、炔屬二醇、蓖麻油乙氧基化物、脂肪醇 乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、乙氧基化的鏈烷醇酰胺、乙二醇 酯、脂肪酸鏈烷醇酰胺、脫水山梨醇酯乙氧基化物、妥爾油脂肪酸乙氧基化物、牛脂脂 肪胺乙氧基化物、其混合物等。優(yōu)選所述表面活性劑是非離子的。最優(yōu)選的是選自脂肪 醇乙氧基化物的非離子表面活性劑。本發(fā)明的表面活性劑的親水/親脂平衡值(HLB)約 2-20；優(yōu)選HLB值為6-18。優(yōu)選的本發(fā)明的表面活性劑的例子是脂肪醇乙氧基化物， 如 Surfonic L24-12 或 Surfonic DA-6 (Huntsman Petrochemical Corporation, The Woodlands, TX, USA)。
本發(fā)明的漿料可以任選包含表面活性劑。本發(fā)明的表面活性劑任選在含水漿料 中含量為約0.5-10重量份/100份粘土礦質(zhì)；優(yōu)選表面活性劑為1-8重量份/100份粘土礦 質(zhì)，更優(yōu)選表面活性劑為1-6重量份/100份粘土礦質(zhì)。優(yōu)選的表面活性劑為非離子的。
本發(fā)明漿料的含水粘土(和/或粘土狀材料)、HAP,以及任選存在的非離子表 面活性劑以能夠有效抑制有機(jī)污染物如樹脂和膠粘物沉積的量使用。含水粘土和/或粘 土狀材料、HAP以及任選存在的非離子表面活性劑在本發(fā)明中可用的量和比率依據(jù)纖維素纖維和造紙系統(tǒng)的操作參數(shù)而變化。另外就其穩(wěn)定性和處理特征而言，所述漿料必須 能夠以經(jīng)濟(jì)且實用的手段輸送。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述含水漿料包含以重量計相對于約100份的粘 土或粘土狀材料約0.1-10.0份HAP，優(yōu)選相對于約100份粘土或粘土狀材料約0.4-10.0份 HAP,以及以重量計任選存在的相對于約100份粘土或粘土狀材料約0.0-20.0份非離子表 面活性劑，優(yōu)選相對于約100份粘土或粘土狀材料0.1-10.0份非離子表面活性劑。所述 含水漿料包含以重量計相對于約100份粘土或粘土狀材料約0.8-6.0份HAP。所述含水漿 料可以包含以重量計相對于約100份粘土或粘土狀材料約0.5-10.0份表面活性劑，優(yōu)選以 重量計相對于約100份粘土或粘土狀材料約1.0-8.0份、更優(yōu)選以重量計約1.0-6.0份表面 活性劑。
在另一個發(fā)明實施方案中，所述含水漿料包含以重量計相對于約100份粘土或 粘土狀材料約0.8-6.0份HAP，以及以重量計相對于約100份粘土或粘土狀材料約1.0-6.0 份的非離子表面活性劑。
在另一個發(fā)明實施方案中，所述含水漿料包含疏水改性的纖維素醚，其比率以 重量計為疏水改性的纖維素醚比粘土或粘土狀材料為0.1-10份疏水改性的纖維素醚/100 份粘土或粘土狀材料。優(yōu)選以重量計所述比利率為0.4-10份疏水改性的纖維素醚/100份 粘土或粘土狀材料。
在又另一個發(fā)明實施方案中，所述含水漿料包含相對于100份滑石約0.8-6.0份 HMHEC,其全部基于重量，以及相對于100份滑石約1.0-6.0份的脂肪醇乙氧基化物非離子表面活性劑，其全部基于重量。
本發(fā)明含水漿料的粘土或粘土狀材料的濃度可以是約20-75重量％。在本發(fā)明 的一個實施方案中，粘土或粘土狀材料在本發(fā)明的含水漿料中的重量百分?jǐn)?shù)為20%直至 65%。優(yōu)選粘土或粘土狀材料在本發(fā)明的含水漿料中的重量百分?jǐn)?shù)為30%-60%。最優(yōu) 選粘土或粘土狀材料在本發(fā)明的含水漿料中的重量百分?jǐn)?shù)為40-50重量％。
本發(fā)明的含水漿料為組合物提供良好的抗沉降穩(wěn)定性，并且容易通過傳統(tǒng)的手 段進(jìn)行泵送。出于本發(fā)明的目的，低于4000厘泊的粘度被認(rèn)為是相對低的粘度，且容易 泵送，優(yōu)選低于3000cp。
本發(fā)明提供了一種用于抑制有機(jī)污染物在制漿和造紙系統(tǒng)中沉積的方法，其包 括以下步驟向紙漿中或向造紙機(jī)械的表面上施用有效沉積抑制量的穩(wěn)定的含水漿料， 其中所述漿料包含a)至少一種粘土或粘土狀材料，b)至少一種疏水性締合聚合物，和任 選存在的c)至少一種表面活性劑。
通?？捎行Э刂朴袡C(jī)污染物在制漿和造紙系統(tǒng)中沉積的本發(fā)明含水漿料的量為 以干基計約0.1-20,OOOppm漿料/噸紙漿。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明的漿料可有效控制有機(jī)污染物在制漿和造紙系統(tǒng)中的沉積。 術(shù)語“制漿和造紙”系統(tǒng)包括所有的制漿和造紙生產(chǎn)操作，其可以包括牛皮(Kraft)制 漿、酸性亞硫酸鹽制漿、機(jī)械制漿、回收纖維系統(tǒng)等。例如在牛皮造紙系統(tǒng)中的棕色原 料洗滌器、篩分和脫水機(jī)系統(tǒng)中的。本發(fā)明的漿料可以在造紙系統(tǒng)的任何階段加入紙漿 中。此外，所述漿料可以與其他造紙?zhí)砑觿┮煌尤朐旒埾到y(tǒng)中，包括其它樹脂控制 劑，如陽離子聚合物和蛋白質(zhì)；填料如二氧化鈦；淀粉；上膠助劑，如烯基琥珀酸酐及烯酮二聚體；助留劑和助濾劑等。通常，認(rèn)為本發(fā)明的滑石漿料可以用來防止在多種 操作條件下的所有表面上的沉積，從紙漿廠開始到造紙機(jī)卷軸，所述操作條件如稠度、 pH、溫度、纖維漿料的電導(dǎo)率等等。
現(xiàn)在將參考多個具體實施例來描述本發(fā)明，這些實施例是說明性的，不用于限 定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例
在這些實施例中采用了以下的原料
HAP 聚合物是 Natrosol Plus 330PA(Hercules 公司，Wilmington，DE, USA)，一種疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)粉末；Bermoco 11 EHM300 (Akzo Nobel Functional Chemicals AB，Stenungsund, Sweden), 一種疏水改性的乙基羥乙基纖 維素(HMEHEC)粉末；PTV D-37392 (Hercules 公司，Wilmington, DE, USA)，一種疏 水改性的聚乙二醇(HMPEG)；以及Detac DC 3970 (Hercules 公司，Wilmington，DE, USA), 一種9wt%的乙烯醇和醋酸乙烯酯共聚物的水溶液(PVA/A)。
粘土或粘土狀材料是Vantalc PC (R.T.Vanderbilt Company, Norwalk, Connecticut, USA)，一種粒度為約 2.3 微米的滑石；Burgess No.80 (Burgess Pigment Company, 5 Sandersville, Georgia, USA), 一種粒度為約0.4微米的空氣浮選的高嶺土； 以及Bentol ite H Southern Clay Products，Inc, Gonzales, Texas, USA), 一種膨潤 土的細(xì)粉。
表面活性齊[J 是 Surfonic L24-12 (Huntsman Petrochemical Corporation, The Woodlands, TX, USA), 一種 HLB 值為 14.4 的烷氧基化的醇；Surfonic DA-6 (Huntsman Petrochemical Corporation, The Woodlands, TX, USA), 一種 HLB 值 為 12.5 的烷氧基化的醇；Tween85(Sigma_Aldrich，Milwaukee, Wisconsin, USA)，一 種HLB值為11的聚乙二醇脫水山梨醇三油酸酯；Pluronic L92(BASF Corporation, Mount Olive, NJ, USA)，一種HLB值為6的(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷)聚合物； Surfynol 104E(Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, PA, USA), 一 種 HLB 值為約 4 的炔屬二醇；以及 Alpamine N41 (HLB 10，Arkema, La Chambre, France)，一種HLB 10的烷醇胺。
在實施例中組分的重量百分?jǐn)?shù)為基于總的漿料重量，除非另有說明。
實施例1-5
在攪拌下向含有各種量的Natrosol Plus 330PA的水溶液中加入Vantalc PC,得到40重量％的滑石含量。所得漿料的粘度用配有LV3軸的Brookfield DV-I Plus 粘度計在 25°C下測量。樣品隨后進(jìn)行加速穩(wěn)定性測試，其中等分試樣進(jìn)行l(wèi),300g離心 力下的離心分離10分鐘。其后，測量上層清液的體積。沉降物的穩(wěn)定性測定為上層清 液體積相對于總漿料體積的百分?jǐn)?shù)。較低百分?jǐn)?shù)的上層清液體積表示更為穩(wěn)定的漿料。 測試結(jié)果與不含Natrosol Plus 330PA的對照樣基準(zhǔn)對比結(jié)果歸納在表1的實施例1-5 中。
表 權(quán)利要求
1.一種含水的漿料組合物，其包含a)至少一種粘土或粘土狀材料，b)至少一種非離 子的疏水性締合聚合物，和c)任選存在的至少一種表面活性劑。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述至少一種粘土或粘土狀材料選自以下組中滑 石、葉蠟石、高嶺石、膨潤土、蒙脫石、凹凸棒石、海泡石、硅灰石、及它們的混合 物。
3.權(quán)利要求2的漿料，其中所述粘土或粘土狀材料是滑石。
4.權(quán)利要求3的組合物，其中所述滑石的平均粒度為0.5-20微米。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所述粘土在組合物中的存在量為20-65重量％。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中所述疏水性締合聚合物選自以下組中疏水改性的纖 維素醚、疏水改性的聚乙二醇、乙烯醇和鏈烷酸乙烯酯的共聚物、疏水改性的乙氧基化 的氨基甲酸酯、疏水改性的聚(縮醛-聚醚)、及它們的混合物。
7.權(quán)利要求6的組合物，其中所述疏水改性的纖維素醚選自以下組中疏水改性的 羧甲基纖維素(HMCMC)、疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)、疏水改性的羥丙基纖維 素(HMHPC)、疏水改性的乙基羥乙基纖維素(HMEHEC)、疏水改性的羧甲基羥乙基纖 維素(HMCMHEC)、疏水改性的羥丙基羥乙基纖維素(HMHPHEC)、疏水改性的甲基纖 維素(HMMC)、疏水改性的甲基羥丙基纖維素(HMMHPC)、疏水改性的甲基羥乙基纖 維素(HMMHEC)、及疏水改性的羧甲基甲基纖維素(HMCMMC)。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中所述疏水改性的纖維素醚是疏水改性的羥乙基纖維素 (HMHEC)。
9.權(quán)利要求8的組合物，其中所述疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)的疏水體的長 度為8-20個碳原子。
10.權(quán)利要求7的組合物，其中所述疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)在疏水改性 前的聚合度為約75-1800。
11.權(quán)利要求6的組合物，其中疏水改性的纖維素醚與粘土或粘土狀材料基于重量的 比率為0.1-10份疏水改性的纖維素醚/100份粘土或粘土狀材料。
12.權(quán)利要求6的組合物，其中所述疏水改性的聚乙二醇組分具有下式(R1-) x-0-[-CH2-CH2-0-]n- (-R2) y-Z其中R1和R2是疏水部分、或具有χ和y個重復(fù)單元的疏水部分的嵌段，其共價地與 聚乙二醇鍵合；η為2-1200; χ為1-10; y是0-10; Z僅在當(dāng)y = 0時存在，并且是氫； χ與y之和大于或等于2。
13.權(quán)利要求1的組合物，其中所述疏水性締合聚合物包含含有疏水基團(tuán)的乙烯醇聚 合物，該乙烯醇聚合物衍生自聚醋酸乙烯酯，該聚醋酸乙烯酯為70-99%水解的，并且其 分子量為約2,000-125,000。
14.權(quán)利要求1的組合物，其中所述表面活性劑選自以下組中烷基多糖、烷基胺乙 氧基化物、氧化胺、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、炔屬二醇、蓖麻油乙氧基化物、 脂肪醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、乙氧基化的鏈烷醇酰胺、 乙二醇酯、脂肪酸鏈烷醇酰胺、脫水山梨醇酯乙氧基化物、及妥爾油脂肪酸乙氧基化 物。
15.權(quán)利要求11的組合物，其中所述表面活性劑是非離子的，并且包含脂肪醇乙氧基化物。
16.權(quán)利要求15的組合物，其中所述脂肪醇乙氧基化物的親水/親脂平衡值(HLB) 為 6-18。
17.權(quán)利要求1的組合物，其中所述表面活性劑在漿料組合物中的量為0.1-20重量份 /100份粘土或粘土狀材料。
18.—種抑制有機(jī)污染物在制漿和造紙系統(tǒng)中沉積的方法，其包括以下步驟向紙漿 中或向造紙機(jī)表面上施用有效的沉積抑制量的穩(wěn)定的含水漿料，其中所述漿料包含a)至 少一種粘土或粘土狀材料，b)至少一種疏水性締合聚合物，和任選存在的C)至少一種表 面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的含水漿料組合物，其包含粘土或粘土狀材料、疏水性締合聚合物、以及任選存在的表面活性劑；并涉及一種抑制有機(jī)污染物在制漿和造紙應(yīng)用中沉積的方法。
文檔編號C08K3/00GK102027053SQ200980117422
公開日2011年4月20日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月15日
發(fā)明者E·A·S·多爾蒂, J·T·薩拉夫, W·S·卡雷, 張福山 申請人:赫爾克里士公司