[发明专利]用于从水分散体中除去颗粒的改性阳离子淀粉组合物

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及通过将阳离子或两性淀粉和阳离子、阴离子、非离子或两性聚丙烯酰胺一起蒸煮所获得的组合物。所得到的改性淀粉组合物具有作为澄清助剂从水分散体中除去固体物的一般用途，和具有在纸张制造中作为助留剂的特殊用途。

现有技术背景

纸张制造方法包括形成主要由纤维素纤维和无机填料组成的纸幅并使之脱水。该纸幅是通过以下方法形成的：将含有纤维素纤维和无机填料的水悬浮液铺展在金属丝网或编网上，然后除去水以形成纤维幅或纸页。水悬浮液在商业领域被称作“纸浆配料”，而分出的水被称作“白水”。

长期以来，工业上一直在寻找各种途径来降低体积小的纤维素纤维和填料颗粒的百分数，两者在形成纸幅时随着白水一起被除去。不仅这意味着损失了原料，而且会在白水中积聚着已知为“阴离子废物”的原料，后者会妨碍设备的高效操作。因此，小颗粒的改进留着不仅使水的除去变得容易，而且改进了造纸工艺中的收率和生产率。

在现有技术中许多添加剂被建议来改进细颗粒物(fines)的留着和湿部脱水效果。阳离子淀粉通常用于此目的，特别是较昂贵的阳离子马铃薯和蜡状玉米淀粉。曾经也使用过不太昂贵的阳离子玉米淀粉，但一般无法提供足够的细颗粒物留着效果和湿部脱水效果。

现有技术中提出了许多牵涉到改进用于此目的的阳离子淀粉的效率的建议。PCT申请WO91/07543(1991年5月30日出版)建议将阳离子淀粉，阳离子聚丙烯酰胺，和聚合硅酸加入到纤维素悬浮液中以改进细颗粒物的留着和脱水。然而较大量聚丙烯酰胺的添加不仅使造纸工艺增大成本，而且使纸浆配料过分絮凝，导致较差的纸张成形。

因此，仍然需求一种添加剂来改进纸张制造中细颗粒物的留着效果和湿部脱水效果。

发明概述

现已发现，如果两性和阳离子淀粉与阳离子、阴离子、非离子或两性聚丙烯酰胺一起蒸煮并添加到含有某种铝化合物的纸浆中的话，两性和阳离子淀粉在纸张制造中用作留着助剂将显示出改进的性能。因此，本发明提供一种纸浆配料，它含有：

(a)可溶性铝化合物，其存在量为大约0.005-2.5公斤Al₂O₃/公吨的干纸，和

(b)改性淀粉，通过将至少一种取代度在约0.01-0.2之间的两性或阳离子淀粉的水溶液与取代度在1wt％-80wt％之间、分子量至少500,000的至少一种非离子或两性聚丙烯酰胺，或阳离子或阴离子聚丙烯酰胺一起蒸煮而制得，前提条件是：

(i)对于选择阳离子或非离子聚丙烯酰胺的情况，蒸煮在高于7.0的pH下进行；

(ii)对于选择两性或阴离子聚丙烯酰胺的情况，蒸煮不会使阳离子淀粉中和掉75％以上；和

(iii)淀粉与聚丙烯酰胺的重量比高于约2∶1。

优选实施方案的详细叙述

改性淀粉改进了造纸工艺中细颗粒物的留着效果和湿部脱水效果，同时可选择不太昂贵的或减少用量的某些添加剂。更具体地说，现已发现，当与阳离子、阴离子、非离子或两性聚丙烯酰胺一起蒸煮时，阳离子或两性淀粉改进了细颗粒物的留着效果，当与某种铝化合物结合使用时，效果超过了在造纸工艺中单独将淀粉和聚丙烯酰胺加入所达到的效果。

淀粉

阳离子淀粉可以是任何以前用于造纸的那些产品。阳离子淀粉可从任何常见的淀粉产生原料如玉米淀粉、马铃薯淀粉、蜡状玉米淀粉和小麦淀粉得到。由工业上已知的任何一种方法实现阳离子化，如添加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵来获得具有各种氮取代度的阳离子淀粉。淀粉上的阳离子取代度(wt％氮/淀粉)能够在约0.01-约0.2范围内，优选在0.02-0.15之间。也可选择自然界存在的两性淀粉如马铃薯淀粉，或合成两性淀粉。

聚丙烯酰胺(PAM)

PAM是非离子、两性、阴离子型或优选阳离子型的，分子量至少500,000，优选至少1,000,000。

阳离子和两性PAM具有阳离子取代度(按wt计)为1％-约80％，优选10％-约40％。“取代度”是指聚合物含有带化学官能团的无规重复单体单元，当溶于水中时该官能团带阳离子电荷。这些单体单元包括但不限于胺之类的基团。PAM可以是固体，粉末形式，微珠形式，油包水型乳液或任何其它工业上已知形式。合适的PAM能够从AlliedColloids，Suffolk VA，和从Nalco，Naperville IL，以及其它来源获得。