[发明专利]由酸单体、缔合性单体和非离子性单体制成的缔合性增稠剂

说明书

本发明涉及一种可以通过自由基聚合得到的缔合性增稠剂、其制备及其在纸张涂布滑爽剂中的用途。该缔合性增稠剂由如下单体形成：(a)选自烯属不饱和C₃-C₈羧酸的酸单体，(b)通式H₂C=CR¹-COO-(EO)_n-R²的缔合性单体，其中R¹为氢或甲基，n为至少2的数且R²为C₈-C₃₀烷基或C₈-C₃₀烷芳基，以及(c)不同于a)和b)的非离子性可共聚单体，其中反应产物在聚合之后已经与形成非离子性基团的引发剂反应。

当改善纸张和卡纸板的可印性和光学外观时，纸张和卡纸板表面通常涂敷所谓的纸张涂布滑爽剂。除水以外，纸张涂布滑爽剂通常包含颜料、粘合剂和产生所要求的流变学性能的助剂，例如增稠剂。借助纸张涂布滑爽剂，原纸获得所需机械和光学性能。粘合剂应将颜料固定在纸张上并确保在所得涂层中的粘结力。涂敷有纸张涂布滑爽剂的纸张尤其应易于印刷。该纸张涂布滑爽剂可以借助合适的辊施用于前进中的纸幅上，过量的涂布滑爽剂用刀片刮除并再循环到涂布滑爽剂的储存容器中。为了简单和无问题地加工该含水纸张涂布滑爽剂，希望适合加工方法的流变学性能。当以低剪切施用时，粘度应尽可能高；当以高剪切刮除时，粘度应尽可能低。此外，在再循环刮除材料下连续施用过程中的流变学性能应尽可能长时间保持恒定。由于纸张的吸收效果，水恒定地从该涂布滑爽剂抽出并且因此出现不希望的粘度上升。因此需要具有尽可能好的保水性的涂布滑爽剂。还需要具有尽可能高固体含量的涂布滑爽剂，因为在干燥时需要除去的水更少且可以节省能量成本。

因此，用于制备涂布滑爽剂的增稠剂组合物应具有尽可能高的浓度，但最初应具有低粘度且仅在使用时显示出其增稠效果(例如通过pH调节)。高度浓缩但具有低粘度的聚合物浓缩物例如可以通过乳液聚合作为聚合物分散体制备，但聚合物的可及链长通常受限制(特别是在丙烯酸聚合物的情况下)并其用其制备的纸张涂布滑爽剂的保水性仍不完全令人满意。保水性可能因与纸张涂布滑爽剂的其他成分相互作用而受不利影响。这些为效果难以预见的复杂影响因素。缔合性增稠剂在调节纸张涂布滑爽剂流变性能中的用途公开于WO 2004/076743中。缔合性增稠剂及其应用，尤其是在纸张涂布滑爽剂中的应用也公开于EP 0011806中。用于其他意欲用途的缔合性增稠剂公开于EP 0013836、EP 0216479和US 2007/0155880中。已知增稠剂体系在低剪切粘度、高剪切粘度和保水性优化方面的性能在纸张涂布应用的情况下仍不完全令人满意。

本发明的目的是提供具有良好的流变学应用性能和良好的保水性的增稠剂，尤其是用于纸张涂布滑爽剂的增稠剂。

本发明涉及一种通过如下单体自由基聚合形成的缔合性增稠剂：

a)至少一种选自烯属不饱和C₃-C₈羧酸的酸单体；

b)至少一种如下通式的缔合性单体：

H₂C=CR¹-COO-(EO)_n-(PO)_m-R²

其中R¹为氢或甲基，n为至少2的数，m为0-50的数，EO为氧化乙烯基团，PO为氧化丙烯基团且R²为C₈-C₃₀烷基或C₈-C₃₀烷芳基，c)不同于a)和b)的非离子性可共聚单体；其中反应产物在聚合之后已经与

形成非离子性基团的引发剂反应。

缔合性增稠剂是具有疏水性端基或侧基的亲水性、水溶性或水溶胀性聚合物。疏水性端基或侧基是水不溶性的。缔合性增稠剂的结构类似于表面活性物质的结构。亲水性端基或侧基相互之间的相互作用导致在低剪切负荷下的高粘度。

酸单体a)的量基于所有单体的总和优选为至少25重量%，例如25-55重量%或30-55重量%或35-50重量%，特别优选在甲基丙烯酸情况下为至少40重量%，例如40-55重量%。酸单体为能够自由基聚合的烯属不饱和C₃-C₈羧酸，尤其是α,β-烯属不饱和C₃-C₈羧酸。优选的酸单体具有如下通式：

RCH=CR’COOH