[发明专利]低脒含量聚乙烯胺、包含该低脒含量聚乙烯胺的组合物和方法

说明书

发明背景

根据35.U.S.C.§119(e)，本发明要求在先美国临时专利申请61/073,867(于2008年6月19日提交)的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

本发明涉及新鲜形式或老化形式的低脒含量聚乙烯胺，包含该新鲜形式或老化形式的低脒含量聚乙烯胺的造纸组合物以及制备、提供和使用该新鲜形式或老化形式的低脒含量聚乙烯胺的方法。

聚乙烯胺(PVAm)已经通过聚合N-乙烯甲酰胺(NVF)以及水解所得的聚合物间接地合成，因为单体、乙烯胺通常不以游离的状态存在，例如可参见M.，et al.，J.Prakt.Chem 2000，342(2)，115。已经对其在不同操作中的应用进行了研究，例如造纸，例如可参见Pelton，R.，et al.，Tappi 2002，1(10)，21和Pelton，R.，Hong，J.Tappi 2002，1(10)，21，石油生产，例如可参见U.S.专利No.4,931,194，以及废水处理，例如可参见U.S.专利No.6,610,209。工业上对PVAm的关注迅速增多。

U.S.专利No.4,421,602记载了一种线型碱性聚合物，其包含10～90摩尔％的N-乙烯甲酰胺和10～90摩尔％的乙烯胺以及其具有的Fikentscher K值为10～200(25℃时在浓度为0.5重量％的氯化钠水溶液中所测)。其中记载了向纸浆混悬液中加入该聚合物。

U.S.专利No.5,145,559记载了生产纸张、纸板和卡纸板的方法，其包括在固定剂和不是固定剂的聚合物阳离子助留剂的存在下对纸张浆料进行滤水，该纸张浆料包含不期望的物质。固定剂是水解度为不小于60％的N-乙烯甲酰胺的水解均聚物和/或共聚物，以及固定剂以0.02～2重量％的量存在(基于干纸张浆料)，以及聚合物阳离子助留剂以0.01-0.2重量％的量存在(基于干纸张浆料)。

U.S.专利No.6,159,340记载了增强纸张、纸板和卡纸板的干强度的方法，其包括N-乙烯甲酰胺的水解聚合物，其中该水解聚合物是通过仅聚合N-乙烯甲酰胺并从聚合物中消除1～10.4摩尔％的N-乙烯甲酰胺从而获得乙烯胺而得到的。

PNVF的水解反应可以在酸性或碱性条件下进行。已知的是酸解也将通过相邻的乙烯胺和N-乙烯甲酰胺基团的缩合作用生成脒单元，例如可参见Pinschmidt Jr，R.，et al.，Progress in Organic Coatings 1996，27，209。最近报导了碱性水解作用过程也可以生成脒，例如可参见Witek，E.，et al.，Journal ofMacromolecular Science，Part A：Pure and Applied Chemistry 2007，44，503。

U.S.专利No.5,324,792记载了于温度高于90℃且低于175℃时在水性介质中通过水解PNVF制备脒单元，该水性介质包含小于50重量％的氨或烷基胺，其用作单独的水解促进剂。

本发明人已经确定，仍然可以显著地改进乙烯胺聚合物材料用作造纸助留剂和助滤剂以及用于其它应用的效力。

发明内容

本发明的一个特征是提供低脒乙烯胺聚合物。另一特征是提供老化形式的具有低脒含量的乙烯胺聚合物。又一特征是提供包含低脒含量聚合物的高性能造纸施胶组合物，其可以增强造纸留着性、提高滤水速率、增强纸的干强度或它们的任一组合。制备、提供和使用低脒含量聚合物或含有低脒含量聚合物的组合物也是本发明的特征。

将在以下的说明中部分地提出本发明的额外的特征和优势，或者从以下说明中显而易见本发明的额外的特征和优势，或者从本发明的实施中可见本发明的额外的特征和优势。通过在所著作的说明和所附的权利要求中具体指出的要素和组合实现和得到本发明的目的和其他的优势。

为了实现这些优势和其他的优势以及根据本发明的目的，如在本文中所具体化和广泛描述的，本发明部分涉及包含N-乙烯甲酰胺单元、乙烯胺单元和脒单元的聚合物，其中该聚合物的老化时间(age)为至少21天以及脒含量不大于约25摩尔％。根据本教导的不同的实施方案，通过控制某些聚合物合成条件(例如反应介质pH和/或反应温度)和/或通过聚合物合成后的存放和处理条件(例如存放pH和/或温度)可以提供具有这样低脒含量的老化聚合物。在不同的实施方案中，老化时间为至少21天的聚合物具有的脒含量不大于约25摩尔％，或者为约0.1～约15摩尔％，或者为约0.1～约12摩尔％。在一些实施方案中，聚合物具有的水解度为不大于约57％，或者为约25％～约57％，或者为约30％～约57％。