用含有胺的均聚物或共聚物乳化烯基琥珀酸酐的制作方法
【专利说明】用含有胺的均聚物或共聚物乳化烯基琥珀酸酐 发明领域
[0001] 本公开内容大体上涉及用于改善纸和纸板生产的新颖的组合物和方法。更具体 地，本公开内容涉及用于使用烯基琥珀酸酐与含有二烯丙基胺的聚合物结合作为造纸工艺 中的上浆乳状液（sizing emulsion)的组合物和方法。本公开内容与在上浆乳状液组合物 中应用此类化合物作为传统聚合物的替代物具有特定相关性。
[0002] 背景
[0003] 对亲水性液体（通常为水）渗透的抗性（被称为"上浆"）在造纸工艺和最终产品 二者中是纸的重要特性。例如，纸通过在生产期间的施胶机（size press)处再润湿而减弱 的程度受其上浆程度影响。另外，纸张的高水平的内部上浆有助于在纸张可能与液态水接 触的环境中的纸张的结构稳定性。饮料和食品包装是需要高水平上浆的纸板和纸产品的用 途的典型实例。
[0004] 大体上，通过在造纸工艺的湿部引入上浆剂来实现对水渗透的抗性。常用的上浆 剂为烯基琥珀酸酐（"ASA"）。含有ASA的材料用于在生产期间为纸纤维赋予一定程度的 疏水性，并且为成品纸产品赋予对液体吸收的总抗性。使用ASA作为上浆材料的缺点是ASA 不是水溶性的并且通常必须作为乳状液被均匀地悬浮于纸浆中，使得ASA可以与纤维素纤 维充分接触并且因此对最终产品产生所需效果。在Rende等人的美国专利号4, 657, 946中， 公开了常规的上浆程序，该专利的公开内容通过引用以其全部在此并入。
[0005] 发明概述
[0006] 本公开内容提供一种处理造纸工艺的方法。该方法包括将水包油乳状液添加至造 纸工艺。水包油乳状液包含用包含含有至少一种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥 珀酸酐。水包油乳状液以足以改善由造纸工艺生产的纸的上浆的量来添加。
[0007] 本公开内容可选择地提供一种水包油乳状液，其包含用包含含有至少一种伯胺或 仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥珀酸酐。
[0008] 如与方法和组合物两者有关的，水包油乳状液可以包含从0. 01重量百分数至40 重量百分数的烯基琥珀酸酐。水包油乳状液可以包含从〇. 〇〇1重量百分数至20重量百分 数的聚合物。
[0009] 发明详述
[0010] 虽然本文描述的实施方案可以采用各种形式，但在下文中将描述目前优选的实施 方案，并且应理解本公开内容应当仅被视为例示且不意图将本公开内容限制于所说明的特 定实施方案。
[0011] 应还理解，本说明书的此部分的标题，即"发明详述"，涉及美国专利局的要求，并 且既未暗示也不应推断为限制本文公开的主题。
[0012] 本公开内容提供一种处理造纸工艺的方法。该方法包括将水包油乳状液添加至造 纸工艺。水包油乳状液包含烯基琥珀酸酐，所述烯基琥珀酸酐用包含含有至少一种伯胺或 仲胺的单体的聚合物乳化。水包油乳状液以足以改善由造纸工艺生产的纸的上浆的量来添 加。
[0013] 本公开内容可选择地提供一种水包油乳状液，其包含烯基琥珀酸酐，所述烯基琥 珀酸酐用包含含有至少一种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化。
[0014] 如与方法和组合物两者有关的，水包油乳状液可以包含从0. 01重量百分数至40 重量百分数的烯基琥珀酸酐。水包油乳状液可以包含从〇. 001重量百分数至20重量百分 数的聚合物。以下定义意图是明晰化的且不意图是限制性的。
[0015] 如与本公开内容有关的，"造纸工艺"意指一种由纸浆制造纸和纸板产品的方法， 该方法包括：形成含水的纤维素造纸配料（任选地，具有矿物填料，诸如碳酸钙、粘土等）， 使该配料滤水以形成纸张，以及干燥纸张。应认识到，可以使用任何合适的配料。代表性的 配料包括例如，原浆、再生浆、牛皮纸浆（经漂白的和未漂白的）、亚硫酸盐纸浆、机械纸浆、 聚合物塑料纤维、类似物、前述纸浆的任何组合。形成造纸配料、滤水和干燥的步骤可以按 本领域技术人员一般已知的任何方式来进行。除本文描述的上浆乳状液以外，可以使其他 造纸添加剂用作关于本发明的聚合物处理的助剂。此类造纸添加剂包括例如，助留剂（例 如微粒、絮凝剂、聚合物凝结剂和无机凝结剂等）、湿强度添加剂和干强度添加剂（例如，阳 离子淀粉、基于聚酰胺表氯醇的聚合物）、类似物、及前述的组合。
[0016] 如与本公开内容有关的，"纸"和"纸张"可交换地用于意指由含水的纤维素造纸配 料（任选地，具有矿物填料，诸如碳酸钙、粘土等）制得的、已形成为层的造纸工艺的中间物 或产物。根据上下文，纸或纸张可以意指造纸工艺的中间物或产物。
[0017] 如与本公开内容有关的，"聚合物"意指由键合的重复"链节"单元构成的均聚物、 共聚物或任何有机化学成分，除非特定上下文指明意指一种物质。
[0018] 本文公开的是包含伯胺和/或仲胺的聚合物，其将充当用于烯基琥珀酸酐的与常 规的水溶性季胺相比出人意料地有效的乳化剂。在某些实施方案中，聚合物为水溶性聚合 物。虽然不希望受以下理论的束缚，但相信伯胺和/或仲胺以某种方式与ASA反应，允许乳 化的ASA表现为与常规的"小分子"胶料相反的"聚合的"胶料。
[0019] 如之前讨论的，可用于本文公开的水包油乳状液中的聚合物包含用包含含有至少 一种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥珀酸酐（词组"含有胺的聚合物"在本文中 与词组"包含含有至少一种伯胺或仲胺的单体的聚合物"可交换地使用）。在某些实施方案 中，此类含有胺的聚合物具有大于10, 000道尔顿、但优选地低于2, 000, 000道尔顿的分子 量，其中聚合物的链节含量的至少1摩尔百分数且多至99摩尔百分数为可聚合的含有伯胺 和/或仲胺的单体。在某些实施方案中，含有胺的聚合物具有从200, 000至1，500, 000道 尔顿的分子量。在某些实施方案中，链节单元的至少10摩尔百分数且多至60摩尔百分数 为含有胺的乙烯基单体或烯丙基单体。在某些实施方案中，聚合物中的含有胺的单体为二 烯丙基胺。
[0020] 在某些实施方案中，含有胺的聚合物包括具有衍生自以下结构中的至少一种的无 规分布的重复单体单元的聚合物：式I、式II和/或其盐形式，和/或式III和/或其聚合 之后的水解形式（表示为式IIIA)，其中x = z = 0,如果甲酰胺100%水解的话：
[0021]
【主权项】
1. 一种处理造纸工艺的方法，所述方法包括： 将水包油乳状液添加至所述造纸工艺；其中所述水包油乳状液包含用包含含有至少一 种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥珀酸酐； 其中所述水包油乳状液以足以改善由所述造纸工艺生产的纸的上浆的量来添加。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种伯胺或仲胺为包含二烯丙基胺的仲 胺。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物为二烯丙基胺-丙烯酰胺共聚物。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述水包油乳状液包含从0.Ol重量百分数至40重 量百分数的所述烯基琥珀酸酐。
5. 如权利要求1所述的方法，其中所述水包油乳状液包含0. 001重量百分数至20重量 百分数的所述聚合物。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述水包油乳状液包含8-12重量百分数的所述烯基 琥珀酸酐和1-5重量百分数的所述聚合物。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述添加在所述造纸工艺中的在选自由以下组成 的组的点处进行：湿部；在流浆箱之前；在所述流浆箱处；直接添加至所述纸；在施胶机处； 及其任何组合。
8. 如权利要求1所述的方法，其中所述添加以每吨干纤维0. 01镑至100镑的所述水包 油乳状液的剂量率来进行。
9. 如权利要求3所述的方法，其中所述二烯丙基胺-丙烯酰胺共聚物具有在约1 %至 约99%的范围内的摩尔百分数的二烯丙基胺。
10. 如权利要求3所述的方法，其中所述二烯丙基胺-丙烯酰胺共聚物具有在约10% 至约40%的范围内的摩尔百分数的二烯丙基胺。
11. 一种水包油乳状液，包含用包含含有至少一种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的 烯基琥珀酸酐。
12. 如权利要求11所述的水包油乳状液，其中所述伯胺或仲胺包含二烯丙基胺。
13. 如权利要求11所述的水包油乳状液，其中所述聚合物为二烯丙基胺-丙烯酰胺共 聚物。
14. 如权利要求11所述的水包油乳状液，其中所述水包油乳状液包含从0. 01重量百分 数至40重量百分数的所述烯基琥珀酸酐。
15. 如权利要求13所述的水包油乳状液，其中所述水包油乳状液包含0. 001重量百分 数至20重量百分数的所述二烯丙基胺-丙烯酰胺共聚物。
16. 如权利要求13所述的水包油乳状液，其中所述水包油乳状液包含8-12重量百分数 的所述烯基琥珀酸酐和1-5重量百分数的所述二烯丙基胺-丙烯酰胺共聚物。
17. 如权利要求12所述的水包油乳状液，其中所述聚合物具有在1 %至99%的范围内 的摩尔百分数的二烯丙基胺。
18. 如权利要求12所述的水包油乳状液，其中所述聚合物具有在10%至40%的范围内 的摩尔百分数的二烯丙基胺。
19. 一种处理造纸工艺的方法，所述方法包括： 将水包油乳状液添加至所述造纸工艺；其中所述水包油乳状液包含用包含含有至少一 种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥珀酸酐； 其中所述水包油乳状液以足以改善由所述造纸工艺生产的纸的上浆的量来添加； 其中所述水包油乳状液包含从0.Ol重量百分数至40重量百分数的烯基琥珀酸酐和从 〇. 001重量百分数至20重量百分数的聚合物。
【专利摘要】本公开内容提供一种制备和使用用于处理造纸工艺的乳状液的方法。乳状液为用包含含有至少一种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥珀酸酐的水包油乳状液。该方法包括将水包油乳状液添加至造纸工艺；其中水包油乳状液包含用包含含有至少一种伯胺或仲胺的单体的聚合物乳化的烯基琥珀酸酐；并且其中水包油乳状液以足以改善由该造纸工艺生产的纸的上浆的量来添加。伯胺或仲胺可以为包含二烯丙基胺的仲胺，并且聚合物可以为二烯丙基胺-丙烯酰胺共聚物。
【IPC分类】D21H21-14, D21H17-56, D21H21-16
【公开号】CN104781471
【申请号】CN201380058936
【发明人】迈克尔·R·圣约翰, 大卫·J·卡斯特罗, 梅·刘
【申请人】埃科莱布美国股份有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年11月2日
【公告号】EP2920364A1, US8852400, US20140130994, US20150020988, WO2014078102A1