[发明专利]聚合物组合物及在造纸工艺中使用它们的方法

说明书

本发明涉及聚合组合物，所述聚合物组合物含有合成聚合物组分 和纤维素结合结构域(cellulose binding domain，CBD)蛋白质。所 述组合物特别适于作为干强度添加剂并能够使所制造的纸具有改进的 强度。所述组合物还适于作为湿强度添加剂、内施胶剂以及表面施胶 剂。

已知纸强度特性倾向取决于单个纤维素纤维的强度和形成纤维素 纤维之间强结合的能力以及取决于形成纤维素片的纤维素纤维的网 络。质量差的纤维素纤维可导致减弱的强度特性。另外，导致不良结 构的纤维素纤维的非均匀分布还危及所形成的纤维素片的强度。

已知可添加聚合物添加剂以改进造纸过程中的湿强度特性和由此 形成的纸的干强度特性。通常，可商购获得的所述聚合物添加剂包括 天然、部分改性或合成的水溶性聚合物，例如阳离子淀粉、阴离子淀 粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，以及低分子 量阳离子聚合物，例如聚DADMAC(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚酰胺 胺表氯醇、聚胺表氯醇、聚双氰胺。

US-A-3,311,594公开了氨基聚酰胺-表氯醇APAE湿强度树脂的制 备。通过使表氯醇与氨基聚酰胺反应而制备这种树脂，APAE树脂在 浓缩形式可表现有贮存问题并且在贮存过程中胶凝(但通常较GPA树 脂程度轻)。因此，稀释APAE树脂减小固体浓度以最小化胶凝是常 用的操作。APAE树脂可赋予纸干强度和湿强度。

已知乙醛酸化的(glyoxylated)聚丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化 铵共聚物树脂用作纸的干强度和临时湿强度树脂。US-A-4,605,702教导 了通过乙醛酸化分子量约500到6000的丙烯酰胺共聚物来制备湿强度 添加剂。结果所产生的树脂在水溶液中具有有限的稳定性并在短的贮 存期之后胶凝(甚至在未升高的温度下)。因此，通常以仅含约5-10wt％ 树脂的较稀水溶液的形式提供该树脂。

US-A-5783041描述了一种在造纸工艺中通过向纸浆添加一种混合 树脂溶液而改进纸的干强度特性的方法，所述混合树脂溶液含有氨基 聚酰胺-表氯醇树脂、乙醛酸化的丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵树脂 以及高电荷密度阳离子树脂。

US-A-3,556,932描述了水溶性、乙醛酸化的丙烯酰胺聚合物湿强度 试剂。这些湿强度试剂由分子量小于约1,000,000(但优选分子量小于 约25,000)的聚合物制备。所述聚合物在稀水溶液中与乙二醛反应而 赋予所述聚合物-CONHCHOHCHO官能团，并通过乙二醛交联而增加 所述聚合物的分子量。需要低分子量聚合物和稀溶液来赋予所述聚合 物至少6％的-CONHCHOHCHO官能团而不会使聚合物无限交联或胶 凝，在无限交联或胶凝的情况下所述聚合物对于湿强度应用是不起作 用的。甚至在这些低固体浓度(稀释条件)下，交联也会持续并限制产品 的贮存期。例如，以10％固体溶液供应的商品在室温约8天内会胶凝。

US-A-5041503试图通过将乙醛酸化的聚丙烯酰胺作为微乳剂生产 而克服其缺点。据说，该聚合物分子在微乳剂中保持分离，由此防止 交联且因此使得可以使用较高分子量的聚合物。据说，该聚合物在造 纸过程中能够提供改进的干强度和湿强度，甚至在该聚合物交联时也 是如此。

已知制备用于多种应用的含有合成聚合物组分和蛋白质的聚合组 合物，例如在生物医学应用中作为可水膨胀的聚合物。例如WO 90/07527描述了制备用于生物医学应用的交联水凝胶，所述交联水凝 胶是由可聚合组合物制备，该可聚合组合物包含含氟单体和能够通过 与蛋白质形成酰胺键而与含有氨基的化合物耦联的反应性酯基团。这 一参考文献不涉及含有纤维素结合结构域蛋白质的组合物的制备，并 且也不涉及改进纸的强度的目的。

近年来，有一种再循环造纸工艺中使用的工艺水的趋势，这样， 高比例的白色水(white water)返回至工艺中以使污染水源的环境影 响最小化，并使对引入造纸工艺的新鲜自来水(mains water)的需求 最小化。工艺水的再循环倾向于导致离子物质积累，所述离子物质例 如阴离子废料，包括木素磺化盐。因此，工艺水中所含的离子物质的 水平在闭合系统中倾向于高得多。已发现，在闭合回路系统中常规离 子干强度和湿强度树脂(使用静电吸引作为结合到纤维素的途径)不 太有效。