疏水改性的聚(氨基酰胺)的制作方法
【专利摘要】本发明公开了疏水改性的聚(氨基酰胺)，其可在造纸过程中用作控制粘性物和树脂的固定性防粘剂。这些聚合物是通过用含有反应官能团的疏水化合物改性含胺的水溶性聚(氨基酰胺)来制备的，特别是，可以在适当的反应条件下用长链烷基缩水甘油醚、AKD(烷基烯酮二聚体)、ASA(烷基琥珀酸酐)、或Quab(3-氯-2-羟丙基-N,N,N-二甲基烷基氯化铵)改性聚(氨基酰胺)。这些新的聚合物可有效抑制有机污染物在纸浆和造纸系统中的沉积。
【专利说明】疏水改性的聚(氨基酰胺)
[0001]本申请是申请日为2009年11月18日的发明名称为“疏水改性的聚(氨基酰胺)”的中国专利申请N0.200980146051.2 (该申请的国际申请号为PCT/US2009/064960)的分案申请,其全部内容通过援引加入的方式纳入本文。
【技术领域】
[0002]本发明涉及具有被疏水官能团取代的胺基的水溶性聚(氨基酰胺)基聚合物，其可用作减少粘性物和树脂的污染物控制剂；以及涉及制备这种聚合物的方法，和包含这种聚合物的组合物。
【背景技术】
[0003]有机污染物是纸浆和造纸工业中的一个主要难题。这些污染物在造纸过程中聚积并沉积在加工机器和最终的纸产品上。这些沉积物污染设备，减少工艺的效率，降低最终产品的品质，和增加设备维修成本，包括由于停机时间而增加的成本，并且降低生产力。工业实践越来越多地使用封闭的工厂水系统和回收的木质纤维，这均增加污染物在该系统中的浓度。
[0004]有机污染物，如疏水树脂和粘性物，可来自新鲜的或回收的纸浆源。来自新鲜纸浆的污染物包括那些天 然存在的木材树脂的粘性成分。一些水解的木材树脂产生脂肪酸，该脂肪酸与存在于水中的钙相互作用形成为有机沉积物主要来源的钙皂。来自回收纸浆的污染物源自回收工业用水中的污染物以及回收木浆中的不同来源，包括来自纸涂料的苯乙烯丁二烯胶乳和聚(乙酸乙烯酯)胶粘剂、氨基甲酸酯基胶粘剂、来自塑料膜的聚乙烯、和来自热熔胶的蜡。水解的烷基烯酮二聚体和烯基琥珀酸酐也可导致沉积物。形成沉积物的大部分粘性物质本质上是疏水的并且是阴离子的或非离子的。
[0005]使用分散剂对粘性颗粒进行分散和稳定化是为去除造纸过程中污染物所使用的常规处理技术。分散剂如滑石、高岭粘土、阴离子分散剂、和非离子聚(乙烯醇)是工业中常使用的(U.S.专利4，871，424)。表面活性剂、阴离子聚合物、以及疏水与阴离子共聚物的组合也是为防止钙阜沉积物而广泛使用的(James P.Casey, Pulp and Paper, Vol.1I，2ndEd.，pp.1096-7)。用来处理粘性物的早期技术包括使用有机溶剂如丙烷、二噁英、氯化有机化合物和超临界二氧化碳来分散和提取来自木浆的粘性物(U.S.专利6，183,521)。
[0006]传统的分散剂在封闭的工厂水系统中可能是无效的，因为在水中积聚的污染物需要处理设备停机来清洁机器和工厂用水。单独的阳离子聚合物和共聚物或其组合通过将阴离子污染物固定在纸浆纤维上而解决了这个难题。已经公开了各种阳离子聚合物。例如，聚二烯丙基二甲基氯化铵聚合物(聚DADMAC)和共聚物是商业经常使用的。U.S.专利5，393，380公开了聚二烯丙基二甲基氯化铵和3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸的聚(DADMAC)共聚物混合物用于控制污染物。加拿大专利1，150，914公开了由表氯醇和二甲胺反应形成的一组阳离子污染物控制聚合物。
[0007]阳离子聚合物可以与造纸中使用的其它聚合物或化学品相结合。U.S.专利3，893，885和4，250，299公开了一种将低分子量聚乙烯亚胺(PEI)与不同阳离子聚合物结合控制污染物的方法。U.S.专利5，300，194公开了使用PEI或季铵化阳离子聚合物与阴离子聚合物一起控制树脂或粘性沉积物。U.S.专利6，517，682和4，995，944公开了使用阳离子聚合物和一种或多种亲水/亲油平衡值(HLB)为11-14的非离子型表面活性剂的组合来控制沉积的方法。公开了许多其它的阳离子聚合物来控制树脂的沉积，包括双氰胺-甲醛(U.S.专利3，582，461)、季铵化聚胺紫罗烯聚合物(U.S.专利4，765，867)、和N, N- 二烯丙基-N，N-二甲基氯化铵与3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸的共聚物组合物(U.S.专利5，393，380)。还可以使用一些天然聚合物控制污染物。U.S.专利5，885，419公开了使用与血液有关的蛋白质如白蛋白和球蛋白来防止树脂和粘性物的沉积。
[0008]阳离子聚合物可能对于去除疏水性非离子粘性物是无效的。作为代替，可以使用阳离子聚合物与阴离子表面活性剂或表面活性物的组合。U.S.专利6，977，027公开了一种用于回收的纸浆的粘性物控制添加剂，包括用叔胺或季胺处理的滑石颗粒。U.S.专利6，527，915公开了一种使用表面活性乳清蛋白与阳离子聚合物如聚二烯丙基二甲基铵的组合来控制造纸工艺中的粘性物的方法。
[0009]最后，可以使用单组分化学品如疏水改性的阳离子聚合物来控制粘性物。这些聚合物可以固定阴离子粘性物和分散非离子疏水粘性物。U.S.专利5，246，547公开了用于控制污染物的聚二烯丙基二甲基铵的疏水聚电解质共聚物。
[0010]聚(氨基酰 胺)基阳离子聚合物是纸浆和造纸工业已知的，但是还没有明确用于处理造纸中的工艺用水以减少或控制污染物。U.S.专利4，407，994、3，988，280、和3，992，345公开了用于纸张施胶的水不溶性疏水改性的聚(氨基酰胺)聚合物。这些聚合物不能有效控制纸浆或造纸工艺中的污染物，因为这些材料在水中是不溶解的或不分散的。
【发明内容】
[0011]本发明的一个实施方案是一种水溶性阳离子聚合物，其包含无规分布的式(I)的单元:
[0012]
【权利要求】
1.一种水溶性阳离子聚合物，其包含无规分布的式(I)的单元:
2.一种水溶性阳离子聚合物，其包含无规分布的式(I)和式(IX)的单元:
3.权利要求2的聚合物，其中Y是直链C4烷基，P是2，m是l，n和r的总和为50-5000，以及r:n比值为10:1-100:1。
4.权利要求3的聚合物，其中所述聚合物包含无规分布的式(I)的单元，其中在该单元上的 X 是式(II)、(III)、(IV)、(VII)或(VIII)的结构。
5.权利要求3的聚合物，其中所述聚合物的分子量为约1，000至约1，000，000道尔顿，或约4，000至约500，000道尔顿。
6.一种制备权利要求2的聚合物的方法，其包括: (a)使式(X)的二元酸或二元酸酯与式(XI)的二元胺反应形成聚(氨基酰胺):
7.权利要求6的方法，其中所述烷化剂选自具有2-22个碳原子的烷基缩水甘油醚、具有2-22个碳原子的环氧烷烃、具有2-22个碳原子的卤代烷、具有2-22个碳原子的3-氯-2-轻丙基-烷基-二甲基氯化铵、和具有2-22个碳原子的(二烷基氨基)烷基氯；所述酰化剂选自具有2-22个碳原子的烷基烯酮二聚体、具有2-22个碳原子的烯基烯酮二聚体、具有2-22个碳原子的烯基琥珀酸酐、及其混合物；所述异氰酸烷基酯选自异氰酸丁酯、异氰酸辛酯、异氰酸十二烷基酯、异氰酸十六烷基酯、及其混合物。
8.权利要求7的方法，所述具有2-22个碳原子的烷基缩水甘油醚选自丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、和十六烷基缩水甘油醚；所述具有2-22个碳原子的环氧烷烃选自环氧丙烷、二丁基环氧乙烷、环氧丁烷、环氧辛烷、一氧化丁二烯、环己烷环氧化物、和己基环氧乙烷；所述具有2-22个碳原子的卤代烷选自氯乙烷、氯丙烷、氯丁烷、氯辛烷、十二烷基氯、十六烷基氯、苄基氯、和苯乙基氯；所述具有2-22个碳原子的3-氯-2-羟丙基-烷基-二甲基氯化铵选自3-氯-2-羟丙基-月桂基-二甲基氯化铵、3-氯-2-轻丙基-椰油烷基_ 二甲基氯化铵、和3-氯-2-轻丙基-十八烷基-二甲基氯化铵；以及所述具有2-22个碳原子的(二烷基氨基)烷基氯选自(4-氯丁基)三甲基氯化铵、(6-氯己基)三甲基氯化铵、和(8-氯辛基)三甲基氯化铵； 所述具有2-22个碳原子的烯基琥珀酸酐选自辛烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、及其混合物。
9.一种组合物，其包含权利要求1的聚合物和至少一种另外的化合物，其中所述至少一种另外的化合物选自以下组中: (a)用于树脂和粘性沉积物的污染物控制剂； (b)用于造纸工艺设备的沉积控制剂； (C)用于水处理的絮凝剂； (d)用于水处理的凝结剂； (e)用于造纸的助滤剂； (f)用于造纸的助留剂； (g)用于纸制品的施胶剂； (h)胶粘剂； (i)起皱胶粘剂； U)用于优化树脂性能的增塑剂； (k)用于优化树脂性能的 改性剂； (I)清洁助剂；和 (m)脱模助剂。
10.一种包含权利要求1的聚合物的纸制品。
【文档编号】D21H17/55GK104017206SQ201410227000
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2009年11月18日 优先权日:2008年11月18日
【发明者】古渠鸣, L·A·洛博, E·A·S·多尔蒂, 郑淮南 申请人:赫尔克里士公司