使用醛官能化聚合物提高造纸机性能并增强施胶的方法_2

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使聚合物从颗粒中释放而被"逆转"或活化以供使用。参见美国专利No. 3, 734, 873, 其通过引用并入本文。高分子量反相乳液聚合物的代表性制备在美国专利no. 2, 982, 749、 3, 284, 393 和 3, 734, 873 中进行了描述。还参见Hunkeler等,"Mechanism,Kineticsand ModelingoftheInverse-MicrosuspensionHomopolymerizationofAcrylamide',, Polymer,卷 30(1),第 127-42 页(1989);以及Hunkeler等,"Mechanism,Kineticsand ModelingofInverse-MicrosuspensionPolymerization:2.Copolymerizationof AcrylamidewithQuaternaryAmmoniumCationicMonomers',,Polymer,卷 32 (14),第 2626-40 页(1991)。
[0049] "单体"意指可聚合的烯丙型、乙烯型或丙烯酸类化合物。单体可以是阴离子的、阳 离子的、非离子的或两性离子的。乙烯基单体是优选的,并且丙烯酸类单体是更优选的。
[0050] "造纸过程"意指从纸浆中制造纸和纸板产品的方法,所述方法包括形成水性纤维 素造纸配料(任选地,使用矿物填料如碳酸钙、粘土等),对配料进行滤水以形成纸页,以及 干燥纸页。应理解,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(漂白的和未漂白的)、亚硫酸盐浆、机械纸浆、聚合塑料纤维等、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以本领域技术人员一般已知的任何方式进行。除了 本文所述的施胶乳剂之外,另一些造纸添加剂也可以用作本发明聚合物处理的辅助物,但 是必须强调,有效活性不需要辅助物。这样的造纸添加剂包括例如保留助剂(例如,微粒、 絮凝剂、聚合促凝剂和无机促凝剂等)、湿强度添加剂和干强度添加剂(例如阳离子型淀 粉、基于聚酰胺基胺表氯醇的聚合物)等以及前述的组合。
[0051] "施胶"可指用于降低纸中纤维素的亲水性质以增加其对通过印刷或喷墨而渗透 的抗性的造纸过程。
[0052] "施胶混合物"或"施胶乳剂"可指用于施胶的乳剂或分散体。
[0053]"湿部(Wet-end) "可指造纸过程的一部分,其包括流送系统(approachsystem)、 纸页形成区段和/或压制区段。
[0054] 对于本文数值范围的叙述,明确考虑了其间具有相同精确度的每个中间数字。例 如,对于6至9的范围,除了 6和9之外还考虑数字7和8,并且对于6.0至7.0的范围,明 确考虑了数字 6. 0、6. 1、6. 2、6. 3、6. 4、6. 5、6. 6、6. 7、6. 8、6. 9 和 7. 0。
[0055] 2?施胶乳剂
[0056] 本文公开的施胶乳剂,也称为"施胶混合物"或"乳化产物",包含至少一种施胶剂、 至少一种乳化剂和至少一种水性组分。
[0057] 在某些实施方案中,施胶剂与乳化剂之比(施胶剂:乳化剂)为1 : 1至20 : 1、 约2 : 1至约15 : 1或约2.5 : 1至约10 : 1。或者,在某些实施方案中,可表示为乳 化剂与施胶剂之比(乳化剂:施胶剂),在这种情况中,所述比可为0.05 : 1至1 : 1、约 0. 07 : 1至约0.5 : 1或约0.1 : 1至约0.4 : 1。在某些实施方案中,乳化剂与施胶剂之比 (乳化剂:施胶剂)可为约 0.05 : 1.00、约 0.10 : 1.00、约 0.15 : 1.00、约 0.20 : 1.00、 约 0? 25 : 1. 00、约 0? 30 : 1. 00、约 0? 35 : 1. 00、约 0? 40 : 1. 00、约 0? 45 : 1. 00、 约 0? 50 : 1. 00、约 0? 55 : 1. 00、约 0? 60 : 1. 00、约 0? 65 : 1. 00、约 0? 70 : 1. 00、约 0? 75 : 1. 00、约 0? 80 : 1. 00、约 0? 85 : 1. 00、约 0? 90 : 1. 00、约 0? 95 : 1. 00 或约 1.00 : 1.00。比例为按活性成分的重量计。
[0058] 在某些实施方案中,基于体积,乳化剂与施胶剂之比(乳化剂:施胶剂)可为约 0. 03 : 1 至约 1.5 : 1、约 0. 05 : 1 至约 1.3 : 1、约 0. 05 : 1 至约 1 : 1、约 0. 07 : 1 至约 0. 5 : 1或者约0.1 : 1至约0.4 : 1。在某些实施方案中,乳化剂与施胶剂之比基于体积可 为 0.6 : 1.0 至 1.25 : 1.0、0.6 : 1.0 至 1.0 : 1.0、0.6 : 1.0 至 0.95 : 1.0 或 0.6 : 1.0 至0. 90 : 1. 0。在某些实施方案中,乳化剂与施胶剂之比(乳化剂:施胶剂)基于体积 可为约 0.05 : 1.00、约 0.10 : 1.00、约 0.15 : 1.00、约 0.20 : 1.00、约 0.25 : 1.00、 约 0? 30 : 1. 00、约 0? 35 : 1. 00、约 0? 40 : 1. 00、约 0? 45 : 1. 00、约 0? 50 : 1. 00、 约 0? 55 : 1. 00、约 0? 60 : 1. 00、约 0? 65 : 1. 00、约 0? 70 : 1. 00、约 0? 75 : 1. 00、 约 0? 80 : 1. 00、约 0? 85 : 1. 00、约 0? 90 : 1. 00、约 0? 95 : 1. 00、约 1. 00 : 1. 00、 约 1. 05 : 1. 00、约 1. 10 : 1. 00、约 1. 15 : 1. 00、约 1. 20 : 1. 00、约 1. 25 : 1. 00、约 1.30 : 1.00、约 1.35 : 1.00、约 1.40 : 1.00、约 1.45 : 1.00 或约 1.50 : 1.00。比例为 按活性成分的体积计。
[0059] 在某些实施方案中,施胶乳剂的施胶剂浓度可为按重量计0. 01 %至40%,并且乳 化剂浓度可为按重量计0.001%至16%。在某些实施方案中,施胶乳剂的施胶剂浓度可为 按重量计约0.1 %、约0.2%、约0. 3%、约0. 4%、约0. 5%、约0. 6%、约0. 7%、约0. 8%、约 0. 9%或约1. 0%。在某些实施方案中,施胶乳剂的施胶剂浓度可为按重量计约1%、约2%、 约3%、约4%、约5%、约6%、约7%、约8%、约9%、约10%、约11%、约12%、约13%、 约14%、约15%、约16%、约17%、约18%、约19%、约20%、约21%、约22%、约23%、 约24%、约25%、约26%、约27%、约28%、约29%、约30%、约31%、约32%、约 33%、约 34%、约35%、约36%、约37%、约38%、约39%或约40%。
[0060] 在某些实施方案中,施胶乳剂的乳化剂浓度可为按重量计约0.01%、约0.02%、 约 0? 03%、约 0? 04%、约 0? 05%、约 0? 06%、约 0? 07%、约 0? 08%、约 0? 09%或约 0? 10%。 在某些实施方案中,施胶乳剂的乳化剂浓度可为按重量计约0. 1 %、约0. 2%、约0. 3%、约 0. 4%、约0. 5%、约0. 6%、约0. 7%、约0. 8%、约0. 9%或约1. 0%。在某些实施方案中,施 胶乳剂的乳化剂浓度可为按重量计约1 %、约2 %、约3 %、约4 %、约5 %、约6 %、约7 %、约 8%、约 9%、约 10%、约 11%、约 12%、约 13%、约 14%、约 15%或约 16%。
[0061] 施胶乳剂可以制备为适于预期用途的任何粒径。期望结果通常是指平均粒 径和粒径分布。乳剂粒径是指用MalvernMastersizer激光衍射仪(得自于Malvern Instruments,Ltd.,Malvern,英国)获得的体积%分布的中值直径。中值被定义为其中 50%的颗粒大于该值并且50%小于该值的直径。乳剂的粒径可通过所施加的能量和乳化剂 的量来控制。
[0062] 在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径(DJ为0. 01微米至10微米或0. 5微米 至3微米。在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径(DJ为0. 5微米、0. 6微米、0. 7微米、 0. 8微米、0. 9微米、1. 0微米、1. 1微米、1. 2微米、1. 3微米、1. 4微米、1. 5微米、1. 6微米、 1. 7微米、1. 8微米、1. 9微米、2. 0微米、2. 1微米、2. 2微米、2. 3微米、2. 4微米、2. 5微米、 2. 6微米、2. 7微米、2. 8微米、2. 9,微米、3. 0微米、3. 1微米、3. 2微米、3. 3微米、3. 4微米、 3. 5微米、3. 6微米、3. 7微米、3. 8微米、3. 9微米、4. 0微米、4. 1微米、4. 2微米、4. 3微米、 4. 4微米、4. 5微米、4. 6微米、4. 7微米、4. 8微米、4. 9微米或5. 0微米。
[0063] 在某些实施方案中,施胶乳剂的粒径D9。(90 %的群体小于该粒径)为6. 0微米或 更小、5. 5微米或更小、5. 0微米或更小、4. 5微米或更小、4. 0微米或更小、3. 5微米或更小、 3. 0微米或更小、2. 5微米或更小、2. 0微米或更小、1. 5微米或更小、1. 4微米或更小、1. 3微 米或更小、1. 2微米或更小、1. 1微米或更小、1. 0微米或更小、0. 9微米或更小、或者0. 8微 米或更小。
[0064] 在某些实施方案中,施胶乳剂中尺寸大于2微米的颗粒的百分比为80%或更小、 70 %或更小、60 %或更小、50 %或更小、40 %或更小、30 %或更小、20 %或更小、或者10 %或 更小。
[0065] 在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径在老化0分钟之后小于或等于2. 0微米, 在老化30分钟之后小于或等于2. 0微米,并且在老化60分钟之后小于或等于2. 0微米。在 某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径在老化0分钟之后小于或等于1. 9微米,在老化30 分钟之后小于或等于1. 9微米,并且在老化60分钟之后小于或等于1. 9微米。在某些实施 方案中,施胶乳剂的中值粒径在老化0分钟之后小于或等于1. 8微米,在老化30分钟之后 小于或等于1. 8微米,并且在老化60分钟之后小于或等于1. 8微米。在某些实施方案中, 施胶乳剂的中值粒径在老化〇分钟之后小于或等于1. 7微米,在老化30分钟之后小于或等 于1. 7微米,并且在老化60分钟之后小于或等于1. 7微米。在某些实施方案中,施胶乳剂 的中值粒径在老化〇分钟之后小于或等于1. 6微米,在老化30分钟之后小于或等于1. 6微 米,并且在老化60分钟之后小于或等于1.6微米。在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒 径在老化0分钟之后小于或等于1. 5微米,在老化30分钟之后小于或等于1. 5微米,并且 在老化60分钟之后小于或等于1. 5微米。在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径在老化 0分钟之后小于或等于1. 4微米,在老化30分钟之后小于或等于1. 4微米,并且在老化60 分钟之后小于或等于1. 4微米。在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径在老化0分钟之 后小于或等于1. 3微米,在老化30分钟之后小于或等于1. 3微米,并且在老化60分钟之后 小于或等于1. 3微米。在某些实施方案中,施胶乳剂的中值粒径在老化0分钟之后小于或 等于1. 2微米,在老化30分钟之后小于或等于1. 2微米,并且在老化60分钟之后小于或等 于1. 2微米。
[0066] 在某些实施方案中,可提供表现出有效施胶性质的大颗粒施胶乳剂。在某些实施 方案中,施胶乳剂的中值粒径(D5。)可为10微米或更大、25微米或更大、50微米或更大、75 微米或更大、100微米或更大、125微米或更大、150微米或更大、175微米或更大、200微米或 更大、225微米或更大、250微米或更大、275微米或更大、300微米或更大、325微米或更大、 或者350微米或更大并且还可提供80或更小、75或更小、70或更小、65或更小、60或更小、 55或更小、50或更小、45或更小、40或更小、35或更小、30或更小、25或更小、20或更小、15 或更小、或者10或更小的Cobb60值。
[0067] 可制备本文所公开的施胶乳剂以提供适于预期用途的任何Cobb60值。Cobb60 值是指经处理制品的吸水量。随着Cobb60值减小,施胶性能提高。在某些实施方案中,施 胶乳剂在用于造纸过程时可提供Cobb60值为80或更小、75或更小、70或更小、65或更小、 60或更小、55或更小、50或更小、45或更小、40或更小、35或更小、30或更小、25或更小、20 或更小、15或更小、或者10或更小的制品。在某些实施方案中,施胶乳剂在用于造纸过程时 可提供Cobb120值为80或更小、75或更小、70或更小、65或更小、60或更小、55或更小、 50或更小、45或更小、40或更小、35或更小、30或更小、25或更小、20或更小、15或更小、或 者10或更小的制品。在某些实施方案中,施胶乳剂在用于造纸过程时可提供Cobb30-分 钟值为120或更小、115或更小、110或更小、105或更小、100或更小、95或更小、90或更小、 85或更小、80或更小、75或更小、70或更小、65或更小、60或更小、55或更小、50或更小、45 或更小、40或更小、35或更小、30或更小、25或更小、20或更小、15或更小、或者10或更小 的制品。
[0068] 可制备本文所公开的施胶乳剂以提供范围为600秒至1800秒(10分钟至30分 钟)的沸腾舟(boilingboat)测试值。
[0069] a)施胶剂
[0070] 本文所公开的施胶乳剂包含至少一种施胶剂。代表性的施胶剂包含松香施胶剂以 及水不溶性疏水纤维素施胶剂如烷基烯酮二聚体("AKD")、烯基琥珀酸酐(ASA)及其混合 物。
[0071] 在某些实施方案中,AKD和松香施胶剂用作分散体(例如,液体介质中混悬的固 体)而不是乳剂。这样的分散体有时用于某些AKD和松香施胶剂的熔点低于使用温度的情 况。分散体例如可以通过使AKD或松香
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