[发明专利]纸用的干强度添加剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及用作纸干强度添加剂和水溶性丙烯酰胺三元共聚物及其制备和应用。

本技术领域的人们熟知，纸产品的强度可以通过增加掺合到产品中的纸浆量而提高。但是，这样也增大了产品在财务开支上的分量。一种优选的提高纸产品强度的方法是加入少量的添加剂，该添加剂实际上不增加纸的重量或成本。

本技术领域的人们还知道，加入丙烯酰胺/丙烯酸/亚甲基-双-丙烯酰胺三元共聚物可以改进纸的表面强度，但是这也导致其内部强度的损失。这种三元共聚物被描述于已公开的日本专利申请32-79491中，其中，使用具有至少二个双键的0.1至10重量份的交联剂。水可溶胀的、已交联的丙烯酰胺三元共聚物、一种丙烯酸碱金属盐及一种双官能的化学交联剂也已为人们所知，例如，在美国专利U.S.3,247,171及美国专利U.S.4,525,527中所描述的。这些产品被用作例如增稠剂及淤渣混凝剂，及用于卫生品。

但是仍然需要一种纸用的有效的内部干强添加剂，它是水溶性的以便操作方便，和容易用水稀释，而且它容易与造纸纤维混合。

本发明的水溶性的用于提高纸产品内部干强度的三元共聚物，实际上由下列非织造织物的反应产物组成：

(a)(甲基)丙烯酰胺，(b)烯属不饱和脂族羧酸或其盐，及(c)水溶性的多乙烯基单体，其中，(c)占单体总量的＜0.07摩尔％；三元共聚物的1％溶液能够通过筛孔尺寸为0.074毫米(200目)的筛，而实际上不残留聚合物固体，而且，该三元共聚物具有3.0分升/克或小于此值的比浓粘度。此处所使用的术语“三元共聚物”，将容易地被认为是指一种聚合物，该聚合物是由一种或多种来自(a)、(b)和(c)组的每一种单体所制备的聚合物。

根据本发明，该水溶性的三元共聚物可以由下列的方法来制备，它包括：(1)提供实际上由如上所述(a)，(b)和(c)所组成的单体混合物水溶液，其量为例如(c)占单体总量的＜0.07摩尔％，(2)将溶液的PH值调节至大约3.5至大约5.0，(3)调节Cu⁺²的浓度为占(甲基)丙烯酰胺总量的大约10至大约65ppm，(4)用氮气吹扫以除去氧气，(5)连续加入氧化还原引发剂的二组分，其用量及加入速率应足以得到由比浓粘度所意义的所希望的三元共聚物分子量，及(6)回收三元共聚物，该三元共聚物的1％溶液能够通过200目的筛而实际上不残留聚合物固体，并且，它具有3.0分升/克或小于该值的比浓粘度。

本发明还涉及通过将上述的三元共聚物加入到造纸纤维的水分散液中而改进纸的干强度的方法。

本发明的干强度剂是水溶性的和在酸及碱条件下都是有效的。

本发明的水溶性的三元共聚物实际上由下列单元组成：(a)(甲基)丙烯酰胺(即丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺)、(b)烯属不饱和脂族羧酸或其盐，及(c)一种水溶性的多乙烯基单体。

用于制备本发明的水溶性三元共聚物的单体(a)是(甲基)丙烯酰胺，即或者可以使用丙烯酰胺，或者可以使用甲基丙烯酰胺。

单体(b)是烯属不饱和脂族羧酸或其盐，优选的羧酸是，1至5个碳原子的一元或二元羧酸，适用的酸包括例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸，和衣康酸。丙烯酸是最优选的。

单体(c)是水溶性的含有至少二个乙烯基的单体，优选的是多胺的烯属不饱和羧酸酰胺，或二醇的烯属不饱和羧酸酯。适宜的水溶性乙烯基单体包括例如N，N′-亚甲基-双-丙烯酰胺、N，N′-亚甲基-双-甲基丙烯酰胺、其它的低级亚烷基-双-丙烯酰胺(其中该亚烷基最多具有4个碳原子)，乙二醇二丙烯酸酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯、和丙二醇二甲基丙烯酸酯。N，N′-亚甲基-双-丙烯酰胺是最优选的。组分(c)的用量占单体总量的＜0.07摩尔％，优选0.01至0.06摩尔％，最优选为0.02至0.04摩尔％。

本技术领域的普通技术人员将知道，该三元共聚物可以含有每类单体的一种或者多种，而且，此处所使用的数量代表这类单体的总量。为了容易地制备，优选只使用每种类型中的一种单体。

(甲基)丙烯酰胺与不饱和羧酸的摩尔比在由大约96/4至大约88/12的范围。多乙烯基单体的量较高会导致三元共聚物的部分或全部的水不溶性。