[发明专利]使用醛官能化的聚合物增强造纸机脱水作用的方法

说明书

本申请是申请日为2005年1月21日、申请号为200580003205.4、发明名称为“使用醛官能化的聚合物增强造纸机脱水作用的方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种使用具有特殊官能化水平的醛官能化的聚合物来增强造纸机脱水作用的方法。

背景技术

造纸包括获取稠度(固体的重量百分比)在0.1至1.0wt％范围内的造纸原料淤浆，并且使其脱水形成最终稠度为大约95wt％的纸张。造纸机通过一系列不同过程实现该脱水过程，这些过程从头到尾包括：1)重力或惯性脱水(机器的早期成形区)；2)真空脱水(机器的后期成形区)；3)压榨脱水(机器的压榨部)；和4)通过热力使水蒸发(机器的干燥部)。脱水的成本从1至4逐渐增加，这使得在早期尽可能地除去更多的水是有利的。造纸的速度，或者说，造纸机的速度是由除去水的速度来决定的，因此对于造纸来说，任何能够提高除去水的速度的化学处理方法都是有价值的。许多等级的纸需要在其生产中使用化学助留剂以保留在用于造纸的原料中发现的细颗粒。造纸工业中公知，正如其名称所表示的，这些助留剂也可提高重力、惯性和真空脱水或排水的速度。这种化学助留剂包括公知的絮凝剂、促凝剂、以及工业中使用的微粒。现有的实验室自由排水实验和真空排水实验可以容易地识别出这些化学助留剂的排水作用。

绝大多数造纸机的生产速度受机器干燥部分的干燥能力所限。因此，离开压榨部进入干燥部的纸张的稠度往往是决定造纸机速度或生产速度的重要因素。化学添加剂对压榨脱水的作用尚不明确，对此主题可以得到的信息很少。经常有报道说化学助留剂对压榨脱水作用是不利的，因为保水量增加或由纸张形成中的流失所导致的压榨效率降低会降低进入压榨部时的稠度。这些因素都是由化学保留剂(retentionchemicals)对造纸颗粒的絮凝作用所导致的。因为离开压榨部的纸张稠度往往是决定机器速度最重要的因素，因此显而易见地，任何能够增大这种稠度的处理剂是高度期望的。目前，尽管有传闻说某些聚合物有利于有效地提高压榨稠度，但是尚未见市场上有用作商品化的压榨脱水助剂的化学处理剂出售。因此，迫切需要开发具有有效地压榨脱水能力的组合物。

美国专利第3,556,932号中公开了从摩尔比为0.1-0.2的乙二醛和聚乙烯酰胺制备的作为湿强度树脂(wet strength resin)的乙醛化聚乙烯酰胺。

美国专利第4,605,702号中公开了从比例为0.1-0.5∶1的乙二醛和阳离子聚乙烯酰胺制备的作为临时性湿强度树脂的低分子量乙醛化阳离子聚丙烯酰胺。

美国专利第5,674,362号中公开了一种通过向纸浆中添加含有氨基聚酰胺-表氯醇树脂和由摩尔比为大约2-0.5∶1的乙二醛和丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物制备的乙醛化丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵树脂的混合树脂以赋予纸张强度的方法。

发明内容

本发明是一种增强造纸机纸张脱水作用的方法，包括向纸张中添加大约0.05lb/吨干纤维至大约15lb/吨干纤维的一种或多种含有氨基或酰胺基基团的醛官能化的聚合物，其中至少大约15mol％的氨基或酰胺基基团与一种或多种醛类反应而被官能化，其中该醛官能化的聚合物的分子量至少为大约100,000g/尔。

具体实施方式

“丙烯酰胺单体”指的是下式的单体

其中R₁为H或C₁-C₄烷基，R₂为H、C₁-C4烷基、芳基或芳烷基。优选的丙烯酰胺单体是丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。更优选丙烯酰胺。

“醛”指的是含有一个或多个醛基(-CHO)的化合物，其中醛基能够与本文所述的含有氨基或酰胺基基团的聚合物的氨基或酰胺基基团反应。代表性的醛包括甲醛、多聚甲醛、戊二醛和乙二醛等。优选乙二醛。

“烷基”指的是从直链或支链的饱和烃中去掉单个氢原子而得到的一价基团。代表性的烷基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基和鲸蜡基等。

“亚烷基”指的是从直链或支链的饱和烃中去掉两个氢原子而得到的二价基团。代表性的亚烷基包括亚甲基、亚乙基和亚丙基等。

“酰胺基”指的是分子式为-C(O)NHY₁的基团，其中Y₁选自H、烷基、芳基和芳烷基。

“氨基”指的是分子式为-NHY₂的基团，其中Y₂选自H、烷基、芳基和芳烷基。