施胶剂水乳液的制作方法
【专利说明】施胶剂水乳液
[0001] 本发明涉及制备用于造纸工艺中的施胶剂水乳液的方法。该方法使用具有N-乙 烯基甲酰胺和/或N-乙烯基乙酰胺单元的水溶性聚合物的水分散体。此外，本发明涉及可 通过所述方法得到的施胶剂水乳液。另外，本发明涉及具有N-乙烯基甲酰胺和/或N-乙 烯基乙酰胺单元的水溶性聚合物的水分散体在制备施胶剂水乳液中的用途。
[0002] 在生产方法中使用施胶赋予纸一定疏水度以降低干纸吸收含水液体的倾向。通常 的实践是在造纸期间使用施胶剂，例如烯基琥珀酸酐。施胶剂为疏水性物质，因此通常作为 水乳液加入。这类施胶剂水乳液可用于机内施胶（通常称为内部施胶）或表面施胶。
[0003] 通常的实践是将施胶剂水乳液，例如烯基琥珀酸酐用阳离子淀粉或者用阴离子乳 化剂稳定化。一般而言，阳离子淀粉充当保护胶体以帮助防止分散相施胶剂在乳液中不稳 定。
[0004] WO 2004/022847公开了包含乙烯基胺单元的聚合物作为促进剂在纸的机内施胶 中的用途。例如，其中描述了包含硬脂基二烯酮、阳离子淀粉和聚乙烯胺的水分散体。
[0005] WO 2004/059082涉及含水施胶组合物，所述含水施胶组合物包含：（a)包含在悬 浮于聚合物水溶液中的烯基琥珀酸酐组分的乳液，和（b)选自阳离子淀粉、阴离子淀粉、水 溶性聚合物、水及其混合物的第二组分，其中烯基琥珀酸酐组分为足够稀释的以使施胶组 合物赋予纤维基质有用的施胶性能。
[0006] WO 98/50630描述了生产纸、纸板和卡片纸板的方法，所述方法涉及将包含干涉物 质的造纸原料在固定剂的存在下排出，所述固定剂为通过使选自包含乙烯基胺单元的聚合 物、聚亚烷基多胺、聚酰胺胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、包含二烷基氨基烷基丙烯酰胺单 元或二烷基氨基甲基丙烯酰胺单元的聚合物、聚烯丙胺和双氰胺-甲醛缩合物与纸的反应 性施胶剂以15,000:1-1:5的聚合物：反应性施胶剂重量比反应而制备的反应产物。
[0007] WO 97/05330显示在造纸中改进烯基琥珀酸酐的施胶效率的方法，所述方法包括 向其中加入与所述酐呈反应性的合成阳离子聚合物。在一个优选实施方案中，阳离子聚合 物为约50-约99摩尔％乙烯醇和约50-约1摩尔％乙烯基胺的共聚物。根据另一优选实 施方案，阳离子聚合物为约20-约90摩尔％丙烯酰胺和约80-约10摩尔％乙烯基胺的共 聚物。
[0008] WO 03/106767定义了包含ASA水乳液的含水施胶组合物，其中ASA结合了最大1 重量％聚合物残基。显示ASA蒸馏物可与淀粉稳定剂一起在水中乳化。所述合适稳定剂的 实例包括阳离子和阴离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺或其它阳离子聚合物。
[0009] DE 102011101232涉及将造纸用施胶剂乳化的方法，其中将施胶剂与包含乙烯基 胺单体的聚合物一起乳化。
[0010] 然而，通常难以形成施胶剂，特别是烯基琥珀酸酐的稳定乳液。甚至用阳离子聚合 物，包括乙烯基胺聚合物的常用聚合物，通常难以始终一致且可靠地形成施胶剂，包括烯基 琥珀酸酐的稳定水乳液。
[0011] 本发明的发明人发现当在将施胶剂在含水液体中乳化之前、期间或之后应用某些 具有N-乙烯基甲酰胺和/或N-乙烯基乙酰胺单元的水溶性聚合物的水分散体时，可实现 稳定性的改进。
[0012] 本发明涉及制备用于纸、纸板或卡片纸板制造工艺中的施胶剂水乳液的方法，所 述方法包括：
[0013] 将施胶剂在含水液体中乳化，
[0014] 其中在乳化之前、期间或之后将具有N-乙烯基甲酰胺和/或N-乙烯基乙酰胺单 元的水溶性聚合物的水分散体加入施胶剂或含水液体中，
[0015] 其中分散体包含基于100重量份水：
[0016] ㈧0. 1，优选3. 0至80重量份的包含N-乙烯基甲酰胺单元和/或N-乙烯基乙酰 胺单元的水溶性聚合物，和
[0017] (B)0.0 2,优选0. 6至50重量份的至少一种聚合物分散剂。
[0018] 本发明还涉及可通过上述方法得到的用于纸、纸板或卡片纸板制造工艺中的施胶 剂水乳液。
[0019] 本发明还涉及具有N-乙烯基甲酰胺和/或N-乙烯基乙酰胺单元的水溶性聚合物 的水分散体在制备施胶剂水乳液中的用途，
[0020] 其中分散体包含基于100重量份水：
[0021] ㈧0. 1，优选3. 0至80重量份的包含N-乙烯基甲酰胺单元和/或N-乙烯基乙酰 胺单元的水溶性聚合物，和
[0022] (B) 0. 02,优选0. 6至50重量份的至少一种聚合物分散剂。
[0023] 施胶剂可以为任何合适的施胶剂。尽管可使用施胶剂如松香，理想地施胶剂为反 应性施胶剂。反应性施胶剂意指施胶剂对纤维素呈反应性。
[0024] 用于制备施胶乳液的新方法的合适反应性施胶剂为例如C12-C22烷基烯酮二聚物、 c6-c3。烷基或C 6-Cjf基琥珀酸酐、C 12_(：36烷基异氰酸酯和/或有机异氰酸酯，例如十二烷 基异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯、十四烷基异氰酸酯、十六烷基异氰酸酯、二十烷基异氰酸 酯和癸基异氰酸酯。优选使用的机内施胶剂为烷基烯酮二聚物和长链烷基-或烯基琥珀酸 酐。
[0025] 烷基烯酮二聚物的实例为十四烷基二烯酮、硬脂基二烯酮、月桂基二烯酮、棕榈基 二烯酮、油基二烯酮、山嵛基二烯酮或其混合物。具有不同烷基的烷基二烯酮，例如硬脂基 棕榈基二烯酮、山嵛基硬脂基二烯酮、山嵛基油基二烯酮或棕榈基山嵛基二烯酮也是合适 的。
[0026] 优选的施胶剂为烷基琥珀酸酐和烯基琥珀酸酐。
[0027] 烯基琥珀酸酐详细地描述于例如US 3, 102, 064、EP-A 0 609 879和EP-A 0 593 075中。目前文献中描述为纸的施胶剂的所有烯基琥珀酸酐根据本发明适于单独或者与烷 基二烯酮组合用作活性物质。合适的烷基琥珀酸酐包含烷基中具有至少6个碳原子的烷 基，优选C 14-C24^烃基团。特别优选的烯基琥珀酸酐在烯基中包含16-22,通常16-18个碳 原子。它们可包含线性、另外不饱和或支化烯基。烯基琥珀酸酐例如可由α-烯烃得到，首 先将其异构化。得到不同异构体的混合物，然后使其通过烯反应与马来酸酐反应以得到琥 珀酸酐。烯基琥珀酸酐根据EP-A 0 593 075通过丙烯或正丁烯低聚物与马来酸酐反应而 制备。这组反应性施胶剂的实例为癸烯基琥珀酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐 和正十六碳烯基琥珀酸酐。各异构体琥珀酸酐可具有不同的施胶效果。因此，例如2-和 3-十六碳烯基-琥?自酸酐不能与异构体4-、5-、6-、7_和8-十六碳烯基琥?自酸酐一样有效 作为机内施胶剂。
[0028] 通常，施胶剂水乳液包含基于乳液总重量1-50重量％施胶剂。例如，乳液具有基 于乳液总重量1-50,优选5-35重量％的C 12-C2JI基二烯酮含量。借助C6-C3。烷基-或C 6-C3q 烯基琥珀酸酐，其含量基于乳液总重量为1-25,例如1-20重量％，例如，基于乳液总重量为 1-10%，优选1-5%，通常2-3重量％。
[0029] 在一些情况下，施胶剂可包含其它化合物，例如淀粉或阳离子淀粉。通常，烷基琥 珀酸酐或烯基琥珀酸酐施胶剂包含淀粉或阳离子淀粉。通常，当将施胶剂在含水液体中乳 化时，淀粉或阳离子淀粉溶于含水液体中。通常，这类施胶剂乳液包含总施胶剂乳液的小于 10%，通常2-4重量％的量的淀粉或阳离子淀粉。
[0030] 就本发明而言，施胶剂水乳液都是两相和多相体系，例如分散体和乳液，其中施胶 剂为含水连续相内的分散相。
[0031] 施胶剂的乳化可使用常用于制备施胶剂水乳液的常规设备和程序实现。具有 N-乙烯基甲酰胺和/或N-乙烯基乙酰胺单元的水溶性聚合物的水分散体可通过加入水而 稀释至基于干聚合物0.75-3%的浓度。该稀释聚合物的pH可理想地为3-7。可将该稀释 聚合物随着施胶剂分别或者一起加入乳化设备中。用于将液体乳化形成乳液的大量系统是 文献中已知的。实例包括静态混合机、转子-定子装置、高压均化器、超声波均化器、筛或网 乳化技术和膜乳化技术。用于制备施胶剂乳液的特别合适的乳化设备包括Cavitron或改 良Cavitron。这类系统可使用该稀释聚合物和施胶剂的混合物的再循环。该设备可使用 5-15巴的压力。典型的能耗可以为30kW/小时以下。造纸机使用的最终施胶乳液可具有至 多 1 μ m，依|]$口 〇· 5-1 μ m 的半立