纸力增强剂、纸力增强剂的制造方法、纸的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种容易留着在纸浆中、不易使纸浆的zeta电位转为阳性、纸力增强效果也优异、并且不会使成纸的纹理紊乱的新型两性聚丙烯酰胺系纸力增强剂。所述纸力增强剂含有具备下述必要条件[1]～[3]的两性聚丙烯酰胺：[1]以丙烯酰胺（a）、含α甲基的阳离子性乙烯基单体（b）、阴离子性乙烯基单体（c）和交联性单体（d）为构成成分[2]为该构成成分中的（b）成分的比率为1～20摩尔%的两性聚丙烯酰胺[3]在所述两性聚丙烯酰胺的1H-NMR波谱的0.9ppm～1.35ppm的范围中具有归属于该（b）成分的α甲基的高磁场侧吸收带A和低磁场侧吸收带B，并且该吸收带A的面积（As）与该吸收带B的面积（Bs）的面积比As/（As+Bs）为20%以上。
【专利说明】纸力增强剂、纸力增强剂的制造方法、纸
【技术领域】
[0001]本发明涉及纸力增强剂、纸力增强剂的制造方法以及纸。
【背景技术】
[0002]一直以来，作为纸力增强剂，广泛使用将丙烯酰胺、阳离子性乙烯基单体和阴离子性乙烯基单体、以及根据需要的交联性单体共聚而得的两性聚丙烯酰胺，而随着纸浆浆料(纸料)中废纸的增加，产生了纸浆的短纤维化和劣化，因此期待一种更能留着于纸浆上，并且发挥高纸力增强效果的两性聚丙烯酰胺。
[0003]为了提高对纸浆的留着率，例如，只要增加两性聚丙烯酰胺中的阳离子性基团的量即可，但这样的两性聚丙烯酰胺的凝集力强，导致成纸的纹理(地合)紊乱，并且纸力增强效果反而不充分。
[0004]此外，为了提高纸力增强效果，还可以增加两性聚丙烯酰胺相对于纸料的添加量，然而如果超过一定的添加率，则纸料的Zeta电位(Zp)转为阳性，纸力增强效果达到顶点。结果，纸浆未留着的两性聚丙烯酰胺在纸料中增加，产生了污染以及纸力下降的问题。
[0005]作为不易受到抄纸体系内的环境变化影响的两性聚丙烯酰胺，例如，在专利文献I中，记载了以规定的顺序使规定量的丙烯酰胺、阳离子性乙烯基单体、阴离子性乙烯基单体和交联性单体反应所得的材料，但其效果不足。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平6 - 199965号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]本发明课题在于提供一种容易留着在纸浆中、纸力增强效果也优异、并且不会使成纸纹理紊乱的新型的含两性聚丙烯酰胺的纸力增强剂及其制造方法。
[0011]此外，本发明课题还在于提供一种纸力优异、并且纹理紊乱较小的纸。
[0012]用于解决问题的方法
[0013]本发明人进行了深入研究，结果发现如下两性聚丙烯酰胺能够解决上述课题，进而获得满足需要的纸力增强剂:该两性聚丙烯酰胺以丙烯酰胺、阳离子性乙烯基单体、阴离子性乙烯基单体和交联性单体作为构成成分，且使用一定量具有α甲基的物质来作为该阳离子性乙烯基单体，并且来自该物质的阳离子性部位在分子链内高度局部存在。
[0014]S卩，本发明涉及一种纸力增强剂，其含有具备下述必要条件[I]?[3]的两性聚丙烯酰胺:
[0015][I]所述两性聚丙烯酰胺的构成成分包含丙烯酰胺(a)、含α甲基的阳离子性乙烯基单体(b)、阴离子性乙烯基单体(C)和交联性单体(d)
[0016][2]为该构成成分中的(b)成分的比率为I?20摩尔％的两性聚丙烯酰胺[0017][3]在所述两性聚丙烯酰胺的1H - NMR波谱的0.9ppm?1.35ppm的范围中具有归属于该(b)成分的α甲基的高磁场侧吸收带A和低磁场侧吸收带B，并且该吸收带A的面积(As)与该吸收带B的面积(Bs)的面积比[As/ (As+Bs)]为20%以上。
[0018]此外，本发明涉及一种纸力增强剂的制造方法，其特征在于，包括:
[0019]使包含丙烯酰胺(a)和含α甲基的阳离子性乙烯基单体(b)作为必要成分、并且该(b)成分的比率为15?80摩尔％的单体混合物(I)聚合的工序(A);和
[0020]使包含丙烯酰胺(a)和阴离子性乙烯基单体(C)作为必要成分、并且该阴离子性乙烯基单体(c)的比率为I?20摩尔％的单体混合物(II)聚合的工序(B)；
[0021 ] 并且，该单体混合物(I)和单体混合物(II)的一方或双方还含有交联性单体(d)，
[0022]所述纸力增强剂包含具备下述必要条件[3]的两性聚丙烯酰胺:
[0023][3]在两性聚丙烯酰胺的1H-NMR波谱的0.9ppm?1.35ppm范围中具有归属于该(b)成分的α甲基的高磁场侧吸收带A和低磁场侧吸收带B，并且该吸收带A的面积(As)与该吸收带B的面积(Bs)的面积比As/ (As+Bs)为20%以上。
[0024]此外，本发明涉及使用所述纸力增强剂而得的纸、以及使用由所述制造方法得到的纸力增强剂而制造的纸。
[0025]发明效果
[0026]本发明的纸力增强剂以及由本发明的制造方法得到的纸力增强剂容易留着在纸浆中，并且即使在提高其添加率时，也不易使纸浆的zeta电位(ζρ)转为阳性，纸力增强效果也优异，并且成纸纹理的紊乱较小。
[0027]此外，本发明中的纸的纸力(破裂强度、压缩强度)优异，并且纹理的紊乱较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1 (A)和图1 (B)均为包含丙烯酰胺、和含α甲基的阳离子性乙烯基单体的聚丙烯酰胺的模式图，前者表示含α甲基的阳离子性乙烯基单体单元不均匀存在(偏在化)的情形，后者表示该单元局部存在的情形。
[0029]图2是表示在包含丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的聚丙烯酰胺的1H -NMR波谱的0.9ppm?1.35ppm的范围中，出现归属于该甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯所具有的α甲基的高磁场侧吸收带A (信号A (signal A))和低磁场侧吸收带B (信号B (signalB))的模式图。
[0030]图3是在图2中于信号A的高磁场侧没有出现峰的情况的1H - NMR波谱的模式图。
[0031]图4是与实施例1的两性聚丙烯酰胺相关的实际的1H - NMR波谱图表。
[0032]图5是与实施例3的两性聚丙烯酰胺相关的实际的1H - NMR波谱图表。
[0033]图6是与实施例11的两性聚丙烯酰胺相关的实际的1H - NMR波谱图表。
[0034]图7是与比较例I的两性聚丙烯酰胺相关的实际的1H - NMR波谱图表。
【具体实施方式】
[0035]形成本发明的纸力增强剂的两性聚丙烯酰胺，以丙烯酰胺(a)(以下，也称为(a)成分。)、含α甲基的阳离子性乙烯基单体(b)(以下，也称为(b)成分。)、阴离子性乙烯基单体(C)(以下，也称为(C)成分。)和交联性单体(d)(以下，也称为(d)成分。)作为构成成分(必要条件[I])。
[0036]本发明中，作为(a)成分而使用丙烯酰胺。其原因在于，丙烯酰胺比甲基丙烯酰胺更有助于本发明的两性聚丙烯酰胺的纸力增强效果。
[0037]所述构成成分中的(a)成分的比率没有特别限定，但是从确保本发明的两性聚丙烯酰胺的纸力增强效果以及成纸的纹理紊乱抑制效果的观点考虑，通常为55~97.8摩尔％左右，优选为70~97摩尔％左右，更优选为80~95摩尔％左右。
[0038]作为(b)成分，只要是含有α甲基的阳离子性乙烯基单体则没有特别限定，可以没有特别限制地使用各种公知材料。此处，“α甲基”是指在具有乙烯基和阳离子性官能基的单体中，与该乙烯基的α碳连接的甲基。
[0039][化I]
[0040]
【权利要求】
1.一种纸力增强剂，其含有具备下述必要条件[I]~[3]的两性聚丙烯酰胺: [1]所述两性聚丙烯酰胺的构成成分包含丙烯酰胺(a)、含α甲基的阳离子性乙烯基单体(b)、阴离子性乙烯基单体(C)和交联性单体(d) [2]为该构成成分中的(b)成分的比率为I~20摩尔％的两性聚丙烯酰胺 [3]在所述两性聚丙烯酰胺的1H- NMR波谱的0.9ppm~1.35ppm的范围中具有归属于该(b)成分的α甲基的高磁场侧吸收带A和低磁场侧吸收带B，并且该吸收带A的面积(As)与该吸收带B的面积(Bs)的面积比As/ (As+Bs)为20%以上。
2.根据权利要求1所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分中的(a)成分的比率为55~97.8摩尔％。
3.根据权利要求1或2所述的纸力增强剂，其中，所述(b)成分为选自含叔氨基的甲基丙烯酸酯化合物和含季盐结构的甲基丙烯酸酯化合物中的I种。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分还包含不含α甲基的阳离子性乙烯基单体(b’)。
5.根据权利要求4所述的纸力增强剂，其中，所述(b’)成分为选自含叔氨基的丙烯酸酯化合物和含季盐结构的丙烯酸酯化合物中的I种。
6.根据权 利要求4或5所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分中的(b’)成分的比率为O~3摩尔％。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述(C)成分为不含α甲基的不饱和羧酸。
8.根据权利要求7所述的纸力增强剂，其中，所述不含α甲基的不饱和羧酸为选自衣康酸和丙烯酸中的至少一种。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分中的(c)成分的比率为I~20摩尔％。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述(d)成分包含选自N，N一二甲基丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺中的I种。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分中的(d)成分的比率为0.01~I摩尔％。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分还含有链转移性乙烯基单体(e)。
13.根据权利要求12所述的纸力增强剂，其中，所述(e)成分为(甲基)烯丙基磺酸盐。
14.根据权利要求11或12所述的纸力增强剂，其中，所述构成成分中的(e)成分的比率为O~2摩尔％。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的纸力增强剂，其中，所述两性聚丙烯酰胺的重均分子量为500000~10000000。
16.一种纸力增强剂的制造方法，其特征在于，包括: 使包含丙烯酰胺(a)和含α甲基的阳离子性乙烯基单体(b)作为必要成分、并且该(b)成分的比率为15~80摩尔％的单体混合物(I)聚合的工序(A);和 使包含丙烯酰胺(a)和阴离子性乙烯基单体(c)作为必要成分、并且该阴离子性乙烯基单体(C)的比率为I~20摩尔％的单体混合物(II)聚合的工序(B)；并且，该单体混合物(I)和单体混合物(II)的一方或双方还含有交联性单体(d)， 所述纸力增强剂包含具备下述必要条件[3]的两性聚丙烯酰胺: [3]在两性聚丙烯酰胺的1H - NMR波谱的0.9ppm~1.35ppm范围中具有归属于该(b)成分的α甲基的高磁场侧吸收带A和低磁场侧吸收带B，并且该吸收带A的面积(As)与该吸收带B的面积(Bs)的面积比As/ (As+Bs)为20%以上。
17.根据权利要求16所述的制造方法，其中，所述单体混合物(I)还含有阴离子性乙烯基单体(c)作为必要成分。
18.根据权利要求16所述的制造方法，其中，所述单体混合物(I)和单体混合物(II)中的任一方或双方还含有链转移性乙烯基单体(e )。
19.使用权利要求1~15中任一项所述的纸力增强剂制造的纸。
20.使用由 权利要求16~19中任一项所述的方法而得到的纸力增强剂制造的纸。
【文档编号】D21H21/18GK104032621SQ201410081529
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2013年3月6日
【发明者】水河哲, 岛本胜浩, 井冈浩之, 广濑国博, 津田五轮夫 申请人:荒川化学工业株式会社