[发明专利]造纸助剂组合物以及提高纸张抗张强度的方法

说明书

本发明涉及一种造纸助剂组合物，其包含阴离子性的二醛改性聚丙烯酰胺(GPAM)和聚酰胺多胺‑环氧氯丙烷(PAE)树脂。PAE树脂与阴离子性的GPAM质量比例在约5：1和约1：1.6之间。此外，本发明还涉及一种提高纸张抗张强度、特别是干抗张强度和湿抗张强度的方法以及一种造纸的方法。

技术领域

本发明涉及造纸工艺领域的造纸助剂组合物及其制备方法，涉及提高纸张抗张强度、特别是干抗张强度和湿抗张强度的方法以及涉及一种造纸的方法。

背景技术

强度是纸张的一种结构性质(包括干强度、湿强度和临时湿强度等)，主要取决于纸页中纤维间的结合情况和纤维本身的性质。生产中除了通过调整纤维配比和利用打浆使纤维细纤维化以及通过表面施胶剂的成膜性改善纸张强度性质之外，还可通过向纸料中添加增强剂来改善纸张的强度性质。打浆时会伴随出现纸料滤水性能恶化和其他纸张性质变化，利用增强剂来改善纸张强度由于可能避免上述这些缺陷而已经成为重要手段。另外，由于普通纸张中纤维间的结合力来自纤维素间的氢键作用，所以纸和纸板被水浸透以后机械强度几乎全部丧失，一般只能保持干纸强度的4％-10％。但是，某些纸种诸如照相纸，军用地图纸，钞票纸，纸餐具，壁纸原纸等不仅需要一定的干强度，而且还要求被水浸透以后仍能保持一定的机械强度和特性。在这种情况下可通过向纸张中加入特殊的增强剂来使纸张获得必要的湿强度。因此增强剂也通常分为干强剂和湿强剂。

目前常用的干强剂有例如天然聚合物，如阳离子性淀粉、羧甲基纤维素(CMC)和瓜尔胶，以及合成聚合物，例如聚丙烯酰胺(阳离子性、阴离子性和两性)、乙二醛化的聚丙烯酰胺和聚乙烯胺等。在二十世纪70～80年代，由二醛和聚丙烯酰胺制备的二醛官能化的聚丙烯酰胺最早作为临时湿强剂树脂开发(参见US3556932A，US4605702A)，随后其又被报道可以作为干强剂树脂与湿强剂树脂组合使用。在该类二醛官能化的聚丙烯酰胺中，由乙二醛和主链聚丙烯酰胺制备的乙二醛化的聚丙烯酰胺(GPAM)是最常用的干强剂。阴离子性和两性型(WO0011046A1)以及阳离子性(US7641766B2，US7901543B2)的二醛官能化的聚丙烯酰胺(最常见的是GPAM)通常可以单独使用，它们被开发出来以赋予纸张干强度、湿强度和脱水能力。

二醛官能化的聚合物，包括阳离子性、阴离子性及两性的丙烯酰胺聚合物，特别是乙二醛改性的二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)/丙烯酰胺共聚物，在纸张和纸板的制造中除了作为干强剂之外还适合作为临时湿强剂。这种聚合物强度助剂由于(1)其提供了很好的临时湿强度以及很好的干强度，以及(2)其帮助提高了脱水以及造纸设备的运行性能，而受到了纸张和纸板生产商的高度关注。

造纸工业常用的湿强剂主要是聚酰胺多胺－环氧氯丙烷(PAE)树脂、三聚氰胺甲醛(MF)树脂、尿素甲醛(UF)树脂及其他类型的湿强剂。由于MF树脂与UF树脂都只能在酸性条件下使用，且含有有害和挥发性的甲醛成分，因而不能大量使用。另一类湿强剂如聚乙烯亚胺(PEI)等研究还不十分成熟而没有大范围商业化。PAE树脂属于一种水溶性、阳离子型、热固性树脂，具有湿强度改善效果好、无甲醛、成纸返黄少、使用方便等特点而特别适合用于中碱性抄纸。但是PAE树脂的添加量超过一定范围，纸张湿强度的增加量会大大减少，对某些湿强度要求较高的纸种片面地过量添加PAE树脂达不到高湿强度的效果，而且PAE树脂还存在固化速度慢、损纸回用困难等缺陷。另外PAE中有机氯含量高，不利于环保。

因而从经济方面考虑，迫切希望能够开发尽可能兼顾纸张的干抗张和湿抗张强度的新的方案和技术。人们对此做了大量的研究并提出了一系列的技术方案，例如：US5427652记载了将阳离子性二醛官能化的聚丙烯酰胺(GPAM)与PAE树脂组合使用，使纸张在具有湿强的同时在纸张回收过程中亦具有良好的易分解性能；US6294645B1报道了一种用于纸张的干强剂，其包含PAE、两性的聚丙烯酰胺以及湿强剂树脂，其中作为所述湿强剂树脂可以使用GPAM。

此外，US5783041也公开了一种纸张干强剂，其包含PAE树脂、乙二醛功能化的阳离子性聚丙烯酰胺共聚物以及高电荷密度的阳离子性高分子树脂。