專利名稱：：通過用促進(jìn)劑－絮凝劑系統(tǒng)使微?；罨瘉砀纳圃旒埞に嚨谋Ａ粜院蜑V水性的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明通常涉及一種改善造紙工藝的保留性能和濾水性能的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及在造紙工藝中與或不與絮凝劑一起添加以使微?；罨拇龠M(jìn)劑。本發(fā)明特別關(guān)于在微粒的存在下添加單獨(dú)的或與一種或多種高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑相結(jié)合的結(jié)構(gòu)改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物，以便改善造紙配料的保留效率和濾水效率。背景造紙工業(yè)一直在努力改善紙張質(zhì)量、提高工藝速度以及降低生產(chǎn)成本。紙或紙板的制造包括生產(chǎn)纖維素木質(zhì)纖維的含水漿料，其還可以包含無機(jī)礦物填充劑或顏料。將該漿料沉積到移動(dòng)的網(wǎng)(wire)或織物上，由此通過濾出水而由固體組分形成紙頁。此工藝后通常是壓榨段和干燥段。在紙頁形成工藝之前，通常向漿料中添加多種有機(jī)和無機(jī)化學(xué)品以降低成本、提高效率和/或賦予最終的紙制品特性。通常，在造紙時(shí)，實(shí)現(xiàn)更快速的工藝速度中的限制步驟是在網(wǎng)上使纖維槳料脫水或?yàn)V水。根據(jù)機(jī)器的尺寸和速度，此步驟在非常短的時(shí)間段內(nèi)去除了大量的水。有效地去除此水是維持工藝速度的關(guān)鍵所在。在網(wǎng)之前，有時(shí)候向紙漿中添加化學(xué)品以改善濾水性能和保留性能。這些化學(xué)品和化學(xué)方案通常被稱為保留助劑和/或?yàn)V水助劑。保留助劑用于在使紙幅濾水和形成紙幅的湍流工藝中增大紙幅內(nèi)的細(xì)配料固體的保留性。如果這些細(xì)的固體沒有足夠的保留性，那么它們就會(huì)損失在工藝流出物中或在循環(huán)的白水回路中聚集成過高的濃度，從而導(dǎo)致生產(chǎn)故障。這些細(xì)的固體的保留性不足和吸附到這些固體表面上的化學(xué)添加劑的量不成比例通常削弱了紙張質(zhì)量特征，諸如不透明度、強(qiáng)度和施膠。已知好幾種形式的保留助劑和濾水助劑。例如，Hunter等人，"TAPPI99Pr印aringforthenextMillennium(TAPPI99為下一個(gè)千年做準(zhǔn)備)"，第3巻，第1345-1352頁，TAPPIPress(1999)中綜述了作為保留助劑和濾水助劑的中等分子量的二烯丙基二甲基氯化銨/丙烯酰胺共聚物。美國專利第6，605，674Bl號(hào)中公開了結(jié)構(gòu)改性的陽離子型聚合物的自由基聚合和這些聚合物在造紙工藝中作為保留助劑和濾水助劑的用途。美國專利第6，071，379號(hào)中公開了二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨/丙烯酰胺分散聚合物在造紙工藝中作為保留助劑和濾水助劑的用途。美國專利第5，254，221號(hào)中公開了一種在造紙工藝中使用與高分子量的(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯季銨鹽/丙烯酰銨共聚物相結(jié)合的低分子量到中等分子量的二烯丙基二甲基氯化銨/丙烯酰胺共聚物來增強(qiáng)保留性和濾水性的方法。美國專利第6，592，718Bl號(hào)公開了一種改善造紙配料的保留性和濾水性的方法，該方法包括向配料中添加二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨/丙烯酰胺共聚物和高分子量的結(jié)構(gòu)改性的水溶性陽離子型聚合物。美國專利第5，167，776號(hào)和第5，274，055號(hào)公開了具有小于約1，000nm的直徑的離子的、交聯(lián)的聚合物微珠以及與高分子量的聚合物或多糖組合的此微珠在改善造紙配料的保留性和濾水性的方法中的用途。盡管如此，還是存在對(duì)開發(fā)出進(jìn)一步改善保留性能和濾水性能的新的組合物和工藝，尤其是用在目前正被投入使用的更快且更大的現(xiàn)代化造紙機(jī)上的組合物和工藝的持續(xù)需求。存在改善機(jī)械等級(jí)的造紙配料的保留性和濾水性的特定需要。概述因此，此公開內(nèi)容提供了一種改善造紙配料的保留性和濾水性的新穎的方法。多組分微粒方案，諸如包括膠態(tài)二氧化硅或膨潤土的那些方案通常用在造紙工業(yè)中。所述方法勝過這樣的程序。當(dāng)某種量的促進(jìn)劑與微粒結(jié)合使用時(shí)，觀察到了意想不到的協(xié)同效應(yīng)。任選地，絮凝劑也用于進(jìn)一步改善所觀察到的協(xié)同作用。本發(fā)明可以用包括機(jī)械配料和化學(xué)配料在內(nèi)的任何類型的造紙配料來實(shí)施。在一個(gè)方面，本發(fā)明包括一種改善造紙工藝的保留性和濾水性的方法。該方法包括向造紙配料中添加有效量的微粒；有效量的促進(jìn)劑，其中促進(jìn)劑包括改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物；以及任選地，有效量的絮凝劑，其中絮凝劑包括一種或多種具有至少約3dL/g的RSV的高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物。在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括一種使添加到造紙配料中的硅質(zhì)微?；罨姆椒?。該微粒具有約700m7g到約1100m7g的表面積和約20到約50的S值。該方法包括向造紙配料中添加有效量的促進(jìn)劑和有效量的絮凝劑。促進(jìn)劑包括具有約1摩爾百分比到約99摩爾百分比的陽離子電荷的改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物。絮凝劑包括一種或多種具有至少約3dL/g的RSV的高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于改善造紙配料的保留性和濾水性的組合物。該組合物包括硅質(zhì)微粒、促進(jìn)劑和任選的絮凝劑。微粒優(yōu)選具有約700m7g到約1100m7g的表面積和約20到約50的S值。促進(jìn)劑的優(yōu)選實(shí)施方案包括具有約1摩爾百分比到約99摩爾百分比的陽離子電荷的改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物。任選的絮凝劑包括一種或多種具有至少約3dL/g的RSV的高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物。此處描述另外的特征和優(yōu)勢(shì)，且從下面的詳細(xì)描述和實(shí)施例中，另外的特征和優(yōu)勢(shì)將變得明顯。詳細(xì)描述"造紙工藝"意指由紙槳制造紙制品的方法。這種工藝通常包括形成含水的纖維素造紙配料、濾去配料的水以形成紙頁以及干燥紙頁?？梢园凑毡绢I(lǐng)域的技術(shù)人員通常已知的任何合適的方式來實(shí)施形成造紙配料、濾水和干燥的步驟。本發(fā)明的微?？梢园ㄈ魏晤愋偷暮线m的微粒。優(yōu)選的微粒類似于美國專利第6，486，216Bl號(hào)中描述的那些微粒，該專利在此以引用方式全文并入。這種微粒包括呈穩(wěn)定的水溶膠形式的膠態(tài)二氧化硅。微粒通常具有約700m7g到約1100m7g的表面積和約20到約50的S值。膠態(tài)二氧化硅可以或不可以被表面處理，且可以包括約13.0:l到約17.0:1的Si02對(duì)Na20、K20或類似物的摩爾比。水溶膠中的Si02固體水平通常為約7%到約16.80%。此類型的微粒可以從N即erville，IL的NalcoCompany⑧購得。在一個(gè)實(shí)施方案中，微粒包括合成的金屬硅酸鹽，諸如描述在題目為"USEOFSTARCHWITHSYNTHETICMETALSILICATESFOR頂PROVINGAPAPE薩KINGPROCESS(淀粉與合成的金屬硅酸鹽用于改善造紙工藝的用途)"的美國專利申請(qǐng)第2007/0062659Al號(hào)中的那些合成的金屬硅酸鹽，該專利申請(qǐng)?jiān)诖艘砸梅绞饺牟⑷?。這種合成的金屬硅酸鹽具有下面的式(Mg3—xLix)Si4Na。.33[Fy(OH)2—y]201Q;其中x是0到3.0且y是0.01到2.0。這些硅酸鹽通常是通過在礦化劑的存在下，將硅酸鹽與鋰鹽、鎂鹽和/或氟化物鹽簡單地結(jié)合，然后使所得到的混合物經(jīng)受水熱條件來制備的。舉個(gè)例子，可以在水溶液中將二氧化硅溶膠凝膠與氫氧化鎂和氟化鋰結(jié)合，然后回流兩天以得到優(yōu)選的合成的金屬硅酸鹽。(參見Industrial&ChemicalEngineeringChemistryResearch(1992)，31(7)，1654，該文獻(xiàn)在此以引用方式并入)。硅酸鹽可以從NalcoCompany,N即erville，IL60563購得。在一個(gè)實(shí)施方案中，膨潤土用作微粒。"膨潤土"包括商業(yè)上稱作膨潤土或膨潤土型粘土(即，陰離子型膨脹粘土，諸如海泡石(s印ialite)、綠坡縷石和蒙脫石)的材料中的任一種。此外，美國專利第4，305，781號(hào)中描述的膨潤土是合適的。優(yōu)選的膨潤土是粉末狀膨潤土在水中的水合懸浮液。粉末狀膨潤土可以Nalbrite⑧從NalcoCompany⑧購得。在另一個(gè)實(shí)施方案中，還可以使用分散的二氧化硅。代表性的分散的二氧化硅具有約1納米(nm)到約100nm，優(yōu)選約2nm到約25nm，且更優(yōu)選約2nm到約15nm的平均粒徑。此分散的二氧化硅可以呈以下形式膠態(tài)的硅酸、二氧化硅溶膠、熱解法二氧化硅、聚集的硅酸、二氧化硅凝膠、沉淀的二氧化硅和如在美國專利第6，270，627Bl號(hào)中描述的所有物質(zhì)。在可選擇的實(shí)施方案中，微?？梢园ㄈ魏魏线m的無機(jī)陰離子或陽離子的微粒。代表性的示例是硅質(zhì)材料，諸如合成的基于二氧化硅的顆粒、天然存在的基于二氧化硅的顆粒、二氧化硅微凝膠、膠態(tài)二氧化硅、二氧化硅溶膠、二氧化硅凝膠、聚硅酸鹽、陽離子二氧化硅、鋁硅酸鹽、聚鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、聚硼硅酸鹽、沸石、膨脹粘土、類似物以及組合。此硅質(zhì)材料也可以呈陰離子微粒材料的形式。如果膨脹粘土用作微粒材料，那么其通常是膨潤土型粘土。優(yōu)選的粘土是在水中可膨脹的且包括天然的水可膨脹的粘土或可改性的粘土，諸如通過離子交換以使它們是水可膨脹的。示例性的水可膨脹的粘土包括但不限于，鋰蒙脫石、綠土、蒙脫石、綠脫石、皂石、鋅蒙脫石、海泡石組(hormites)、綠坡縷石和海泡石。優(yōu)選地，將約0.001kg/噸到約10kg/噸的量的微粒添加到造紙配料中。更優(yōu)選地，用量是約0.01kg/噸到約5kg/噸。最優(yōu)選地，添加基于干配料的約0.lkg/噸到約2kg/噸的微粒。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的促進(jìn)劑是改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物。即，一種或多種二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨單體與一種或多種丙烯酰胺單體的聚合物。制備這種聚合物的示例描述在題目都為"METHODOFPREPARINGDIALLYL-N，N-DISUBSTITUTEDAMMONIUMHALIDEP0L預(yù)ERS(制備二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物的方法)"的美國專利申請(qǐng)第2006/0084772Al號(hào)和第2006/0084771Al號(hào)(每一個(gè)專利申請(qǐng)都在此以引用方式全文并入，每一個(gè)專利的文本在此被部分再現(xiàn))中。然而，應(yīng)該理解，任何合適的方法都可以用于制備本發(fā)明的聚合物。對(duì)優(yōu)選的聚合物來說，"二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨單體"通常意指式[(H2C=CHCH2)2N+R4R5X—]的單體。R4和R5獨(dú)立地是C「C2。烷基、芳基或芳烷基，且X是陰離子抗衡離子。代表性的陰離子抗衡離子包括鹵素、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽以及類似物。優(yōu)選的陰離子抗衡離子是鹵素。優(yōu)選的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨單體是二烯丙基二甲基氯化銨。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物是交聯(lián)的。在此實(shí)施方案中，數(shù)均粒徑是至少約1，000nm。在另一個(gè)實(shí)施方集中，聚合物是未交聯(lián)的。未交聯(lián)的聚合物通常具有至少約100nm的數(shù)均粒徑。代表性的優(yōu)選的改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物包括反相乳液聚合物、分散聚合物、溶液聚合物和膠凝聚合物。"RSV，，表示比f農(nóng)粘度。豐艮據(jù)PaulJ.Flory，"PrinciplesofPolymerChemistry(聚合物化學(xué)原理)"，CornellUniversityPress,Ithaca，NY1953，第VII章，"DeterminationofMolecularWeights(分子量的確定)"，第266-316頁，在一系列基本上線性的且充分溶劑化的聚合物同系物中，稀聚合物溶液的"比濃粘度(RSV)"的測(cè)量結(jié)果是聚合物鏈長和平均分子量的指示。RSV是在給定的聚合物濃度和溫度下測(cè)量的，并如下計(jì)算do、，_。n=聚合物溶液的粘度；n。=溶劑在相同溫度下的粘度；c=聚合物在溶液中的濃度。濃度單位"c"是(克/100ml或g/分升)。因此，RSV的單位是dL/g。在本專利申請(qǐng)中，除非指定，否則l.O摩爾的硝酸鈉溶液用于測(cè)量RSV。在此溶劑中的聚合物濃度是0.045g/dL。此RSV是在30。C下進(jìn)行測(cè)量的。使用CannonUbbelohde半微量稀釋粘度計(jì)(規(guī)格75)來測(cè)量粘度n和n。。將粘度計(jì)以完全豎直的位置安裝在調(diào)節(jié)到30士o.02t:的恒溫浴中。對(duì)此處描述的聚合物來說，計(jì)算RSV的典型的固有誤差是約2dL/g。當(dāng)一系列內(nèi)的兩種聚合物同系物具有類似的RSV時(shí)，這是聚合物具有類似分子量的一個(gè)指示。"IV"表示特性粘度，其是外推到無限稀釋的極限的RSV，無限稀釋是當(dāng)聚合物的濃度等于O時(shí)。"反相乳液聚合物"意指油包水的聚合物乳液，其包括根據(jù)本發(fā)明的呈水相的陽離子型、陰離子型、兩性、兩性離子或非離子型聚合物、油相的烴油和油包水乳化劑。反相乳液聚合物是烴連續(xù)的(hydrocarbonconti皿ous)，且水溶性聚合物分散在烴基質(zhì)內(nèi)。反相乳液聚合物隨后可以通過使用剪切、稀釋以及通常使用另一種表面活性劑來從顆粒中釋放聚合物而被"逆轉(zhuǎn)"或活化使用。參見美國專利第3，734，873號(hào)，其在此通過引用方式并入。高分子量的反相乳液聚合物的代表性的制備描述在美國專利第2，982，749號(hào)；第3，284，393號(hào)；和第3，734，873號(hào)中。還參見Hunkeler等人，"Mechanism，KineticsandModelingoftheInverse-MicrosuspensionHomopolymerizationofAcrylamide(丙條酉先胺的反相-微懸浮液均聚反應(yīng)的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)和建模)"，Polymer,第30(1)巻，第127-42頁(1989);禾口Hunkeler等人，"Mechanism,KineticsandModelingofInverse-MicrosuspensionPolymerization:2.CopolymerizationofAcrylamidewithQuaternaryAmmoniumCationicMonomers(反相-微懸浮液聚合的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)和建模2.丙烯酰胺與季銨陽離子單體的共聚合)"，Polymer,第32(14)巻，第2626-40頁(1991)。水相是通過將一種或多種水溶性的單體和諸如無機(jī)鹽、螯合劑、pH緩沖液以及類7似物的任何聚合添加劑混合在水中來制備的。油相是通過將惰性的烴液體與一種或多種油溶性的表面活性劑混合在一起來制備的。表面活性劑混合物應(yīng)該具有確保形成穩(wěn)定的油連續(xù)乳液的親水親油平衡(HLB)。用于油包水乳液聚合的合適的表面活性劑是市售的，它們被匯集在NorthAmericanEditionofMcCutcheon'sEmulsifiers&Detergents中。油相可能需要被加熱以確保形成均勻的油溶液，且然后，將油相加裝到配備有混合器、熱電偶、氮?dú)獯祾吖芎屠淠鞯姆磻?yīng)器中。將水相添加到包含油相的反應(yīng)器中，且劇烈攪拌以形成乳液。將所得到的乳液加熱至期望的溫度，用氮?dú)獯祾撸⑻砑幼杂苫l(fā)劑。在期望的溫度下，在氮?dú)鈿夥罩袛嚢璺磻?yīng)混合物若干小時(shí)。當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，將油包水乳液聚合物冷卻至室溫，其時(shí)可以添加任何期望的后聚合添加劑，諸如抗氧化劑，或高HLB的表面活性劑(諸如美國專利第3，734，873號(hào)中描述的)。所得到的反相乳液聚合物是自由流動(dòng)的液體。油包水乳液聚合物的水溶液可以是通過在高HLB表面活性劑(諸如美國專利第3，734，873號(hào)中描述的)的存在下，向水中添加期望量的反相乳液聚合物且劇烈混合來產(chǎn)生的。"分散聚合物"意指聚合物的細(xì)顆粒在含水的鹽溶液中的分散體，其是通過借助攪拌使單體在含水的鹽溶液中聚合來制備的，所得到的聚合物在含水的鹽溶液中是不溶的。參見美國專利第5，708，071號(hào)；第4，929，655號(hào)；第5，006，590號(hào)；第5，597，859號(hào)；第5，597，858號(hào)；以及EP專利第657，478號(hào)和第630，909號(hào)。在用于制備分散聚合物的典型步驟中，將包含一種或多種無機(jī)鹽或疏水性鹽、一種或多種水溶性單體、諸如加工助齊U、螯合劑、PH緩沖液的任何聚合添加劑以及水溶性穩(wěn)定劑聚合物的水溶液加裝到配備有混合器、熱電偶、氮?dú)獯祾吖芎退淠鞯姆磻?yīng)器中。劇烈地混合單體溶液，并將其加熱至期望的溫度，且然后添加引發(fā)劑。用氮?dú)獯祾呷芤?，同時(shí)維持溫度和混合若干小時(shí)。在此時(shí)間之后，將混合物冷卻至室溫，且向反應(yīng)器中加裝任何后聚合添加劑。水溶性聚合物的水連續(xù)分散體是自由流動(dòng)的液體，且產(chǎn)物粘度通常是在低剪切下測(cè)量的IOOcP-IO，000cP。在用于制備溶液聚合物和膠凝聚合物的典型步驟中，制備了包含一種或多種水溶性單體和諸如螯合劑、pH緩沖液以及類似物的任何另外的聚合添加劑的水溶液。將此混合物加裝到配備有混合器、熱電偶、氮?dú)獯祾吖芎退淠鞯姆磻?yīng)器中。劇烈地混合該溶液，并將其加熱至期望的溫度，且然后添加一種或多種聚合引發(fā)劑。用氮?dú)獯祾呷芤?，同時(shí)維持溫度和混合若干小時(shí)。通常，在此時(shí)段期間，溶液的粘度通常會(huì)增大。在聚合完成后，將反應(yīng)器內(nèi)容物冷卻至室溫，且然后轉(zhuǎn)移以便儲(chǔ)存。溶液聚合物的粘度和膠凝聚合物的粘度廣泛變化，且這取決于活性聚合物組分的濃度和分子量。可以干燥溶液聚合物/膠凝聚合物以得到粉末。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面中，改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物具有約0.2dL/g到約12dL/g或約ldL/g到約10dL/g的RSV和小于約7meq/g聚合物的電荷密度。在另一個(gè)優(yōu)選的方面，二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物具有約1摩爾百分比到約99摩爾百分比或約20摩爾百分比到約80摩爾百分比的陽離子電荷密度。在另一個(gè)優(yōu)選的方面，改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物包括約30摩爾百分比到約70摩爾百分比的二烯丙基二甲基氯化銨單體和約70摩爾百分比到約30摩爾百分比的丙烯酰胺單體，該聚合物具有小于約6meq/g聚合物的電荷密度和小于約8dL/g的RSV。在一個(gè)實(shí)施方案中，微粒和改性的二烯丙基_N，N-二取代的鹵化銨聚合物與有效量的一種或多種陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑結(jié)合使用，以便增強(qiáng)造紙配料的保留性和濾水性。合適的絮凝劑通常具有超過1，000，000且通常超過5，000，000的分子量。聚合的絮凝劑通常是通過下述方式產(chǎn)生的通過一種或多種陽離子單體、陰離子單體或非離子單體的烯類加成聚合；通過一種或多種陽離子單體與一種或多種非離子單體的共聚合；通過一種或多種陰離子單體與一種或多種非離子單體的共聚合；通過一種或多種陽離子單體與一種或多種陰離子單體以及任選的一種或多種非離子單體的共聚合以產(chǎn)生兩性聚合物；或通過一種或多種兩性離子單體和任選的一種或多種非離子單體的聚合以形成兩性離子聚合物。一種或多種兩性離子單體和任選的一種或多種非離子單體也可以與一種或多種陰離子單體或陽離子單體共聚合以使兩性離子聚合物帶陽離子電荷或陰離子電荷。雖然可以使用陽離子單體來形成陽離子型聚合物絮凝劑，但是還可以使某些非離子型烯類加成聚合物發(fā)生發(fā)應(yīng)以產(chǎn)生帶陽離子電荷的聚合物。此類型的聚合物包括通過聚丙烯酰胺與二甲胺和甲醛的反應(yīng)以產(chǎn)生曼尼希(Ma皿ich)衍生物來制備的那些聚合物。類似地，雖然可以使用陰離子單體來形成陰離子型聚合物絮凝劑，但是還可以使某些非離子型烯類加成聚合物改性以形成帶陰離子電荷的聚合物。此類型的聚合物包括，如通過聚丙烯酰胺的水解來制備的那些聚合物。絮凝劑可以以固體形式、作為水溶液、作為油包水乳液或作為水中的分散體被使用。代表性的陽離子型聚合物包括(甲基)丙烯酰胺與甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEM)的共聚物和三元共聚物；丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA);丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEA);甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEM);或由硫酸二甲酯、氯代甲烷或芐基氯形成的它們的季銨形式。在可選擇的實(shí)施方案中，絮凝劑包括丙烯酸二甲氨基乙酯氯代甲烷季鹽(dimethylaminoethylacrylatemethylchloridequaternarysalt)_丙烯酉先銨共聚物禾卩丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物以及水解的聚丙烯酰胺聚合物。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，絮凝劑具有至少約3dL/g、至少約10dL/g或至少約15dL/g的RSV。在一個(gè)實(shí)施方案中，絮凝劑包括丙烯酸二甲氨基乙酯氯代甲烷季鹽_丙烯酰銨共聚物和/或丙烯酸鈉_丙烯酰胺共聚物以及水解的聚丙烯酰胺聚合物。促進(jìn)劑和聚合物絮凝劑的有效量取決于特定的造紙配料的特征，且可以容易由造紙領(lǐng)域的普通技術(shù)人員確定。在一個(gè)實(shí)施方案中，以協(xié)同效應(yīng)的有效量添加促進(jìn)劑。促進(jìn)劑的典型用量是約0.01到約IO，優(yōu)選約0.05到約5且更優(yōu)選約0.1到約lkg聚合物活性物/噸配料中的固體。類似地，絮凝劑的有效量也取決于特定的造紙配料的特征，且可以容易由造紙領(lǐng)域的普通技術(shù)人員確定。在一個(gè)實(shí)施方案中，以協(xié)同效應(yīng)的有效量添加有效量的絮凝劑。聚合物絮凝劑的典型用量是約0.005到約IO，優(yōu)選約0.01到約5且更優(yōu)選約0.05到約lkg聚合物活性物/噸配料中的固體。應(yīng)該理解，可以按照任何合適的順序且在任何合適的階段向造紙配料中添加每一種所述組分。添加微粒、促進(jìn)劑和聚合物絮凝劑的順序和方法并不是關(guān)鍵的，且可以容易由9造紙領(lǐng)域的普通技術(shù)人員確定。每一種組分可以按照諸如純形式、粉末、漿料或溶液的任何形式添加到造紙系統(tǒng)中。用于各組分的優(yōu)選的主要溶劑是水，但并不限于水，而是可以使用任何合適的溶劑。而且，本發(fā)明的各組分可以與其他紙漿和諸如淀粉、填料、二氧化鈦、消泡劑、濕強(qiáng)度樹脂和施膠助劑的造紙?zhí)砑觿┫嗳荨？梢酝瑫r(shí)或以有序的方式將本發(fā)明的各組分添加到造紙系統(tǒng)中。這些組分可以預(yù)先被混合的方式或作為單獨(dú)的組分被添加；且可以被直接添加到紙漿配料中或間接地如通過流漿箱被添加?？梢栽谔砑哟龠M(jìn)劑和/或絮凝劑之前、同時(shí)或之后添加微粒。例如，在剪切階段(如，泵送、混合、清潔或篩分階段)之前，以正向添加順序添加促進(jìn)劑和任選的絮凝劑，并在剪切階段之后，添加微粒。在反向添加順序中，在剪切階段之前，添加微粒，而在剪切階段之后，添加促進(jìn)劑和任選的絮凝劑。這種順序可以被進(jìn)一步闡釋在下面的實(shí)施例中。下述內(nèi)容是優(yōu)選的、代表性的添加方法。在一個(gè)優(yōu)選的添加方法中，例如，分別將絮凝劑和促進(jìn)劑添加到稀漿料和/或流漿箱中。在另一個(gè)優(yōu)選的添加方法中，分別將絮凝劑和促進(jìn)劑添加到稀漿料中，且先添加絮凝劑，然后是促進(jìn)劑。在另一個(gè)優(yōu)選的添加方法中，將促進(jìn)劑添加到網(wǎng)下白水(如，添加濃漿料之前的風(fēng)扇式泵的吸入側(cè))中，而將絮凝劑添加到稀漿料管線中。在另一個(gè)優(yōu)選的添加方法中，將促進(jìn)劑添加到稀釋的流漿箱流中，而將絮凝劑添加到稀漿料管線中。在另外的優(yōu)選的添加方法中，將促進(jìn)劑添加到濃漿料(如，調(diào)漿箱、紙機(jī)漿池或混合漿池)中，然后在稀漿料管線中添加絮凝劑。實(shí)施例通過參考下面的實(shí)施例可以更好地理解前述內(nèi)容，各實(shí)施例預(yù)期是闡釋性的目的，而不是預(yù)期限制本發(fā)明的范圍。在下面的實(shí)施例中，使用了下面的組合物。應(yīng)該理解，每一種組合物可以可選擇地包括所述組分的純?nèi)芤夯蚓哂幸环N或多種其他組分的非均相溶液。絮凝劑是丙烯酰胺-丙烯酸二甲氨基乙酯氯代甲烷四共聚物的陽離子型聚合物水溶液(CAS注冊(cè)號(hào)69418-26-4;可從N即erville，IL的NalcoCompany⑧獲得)。促進(jìn)劑是丙烯酰胺-二烯丙基-二甲基-氯化銨共聚物的陽離子型聚合物水溶液(CAS注冊(cè)號(hào)26590-05-6;可從NalcoCompany⑧獲得)。微粒是膠態(tài)二氧化硅的水溶液(CAS注冊(cè)號(hào)7631-86-9;可從NalcoCompany獲得)。Percol47是商品(可從CibaSpecialtyChemicals獲得)。對(duì)所有實(shí)施例來說，組合物用量是基于1，000kg(即，1噸)干配料。實(shí)施例1使用由Mutek(BTG，Herrching，Germany)制造的型號(hào)為DFS-03的動(dòng)態(tài)過濾系統(tǒng)來實(shí)施重力濾水測(cè)試。在濾水測(cè)量過程中，攪拌室填充有1升的新聞紙漿料并在添加如表1所述的各種組合物的過程中，使其經(jīng)受約1，000rpm的剪切。使?jié){料通過25目的篩濾水60秒且在濾水時(shí)段之后，確定濾液質(zhì)量(以g表示)。表2顯示了新聞紙配料中不同微粒克數(shù)的重力濾水結(jié)果。表110表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3實(shí)施例2LWC(低重量涂布的)紙漿的濾水條件是從新聞紙配料的濾水條件略微改動(dòng)的，其不同微粒方案的濾液質(zhì)量結(jié)果顯示在表4A和表4B中。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表4A<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表4B<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>說明書組合物用量(kg/噸)添加方法濾液質(zhì)量(g)絮凝劑(0.5)添加微粒(2.0)[絮凝劑(0.5)和促進(jìn)劑(1.0)預(yù)混合]反向添加370.8微粒(2.0)正向添加383.9實(shí)施例4根據(jù)TAPPI測(cè)試方法T261cm-94(在此以引用方式并入)中描述的過程，使用動(dòng)態(tài)濾水儀(DDJ)(也稱為"BrittJar")來進(jìn)行保留性能的比較。結(jié)果表示為首過留著率(FirstPassRetention)(FPR)和首過留灰率(FirstPassAshRetention)(FPAR)。更高的FPR和FPAR值表明了填料和細(xì)料的保留性增強(qiáng)。表5解釋了測(cè)試條件，且表6顯示出LWS配料中不同微粒方案的結(jié)果。表5動(dòng)態(tài)濾7^儀測(cè)試條件混合速度1000rpm篩子125-P試樣量500ml添力n順序t=0秒開始t=10秒促凝劑t=15秒微粒或促進(jìn)劑(反向添加)t=20秒絮凝劑或絮凝劑/促進(jìn)劑(預(yù)混合)t=25秒微?；虼龠M(jìn)劑(正向添加)t=30秒開啟濾水閥并收集濾液t=60秒停止收集濾液表6組合物用量(kg/p屯)添加方法%FRP%FPAR絮凝劑(0.75)預(yù)混合77.663.5促進(jìn)劑(1.0)Percol47(0.25)單獨(dú)72.6852.5膨潤土(2.0)絮凝劑(0.75)正向77.0559.2微粒(2.0)添力口微粒(2.0)反向74.3458.7絮凝劑(0.75)添力口正向81.8170.913<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>應(yīng)該理解，可以對(duì)所述發(fā)明做出各種變化和修改，而并不偏離本發(fā)明的主旨和范圍且不會(huì)削弱本發(fā)明的預(yù)期的優(yōu)勢(shì)。因此，期望這樣的變化和修改由所附權(quán)利要求覆蓋。權(quán)利要求一種改善造紙工藝的保留性和濾水性的方法，所述方法包括按照任意順序向造紙配料中添加下述物質(zhì)(a)有效量的微粒，其中所述微粒任選地是硅質(zhì)材料；(b)有效量的促進(jìn)劑或協(xié)同效應(yīng)上有效量的促進(jìn)劑，其中所述促進(jìn)劑包括改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物；以及(c)任選地，有效量的絮凝劑或協(xié)同效應(yīng)上有效量的絮凝劑，其中所述絮凝劑包括一種或多種具有至少約3dL/g的RSV的高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物。2.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述微粒具有約700m2/g到約1100m2/g的表面積；約20到約50的S值；約13:1到約17:l的Si02:M20的摩爾比，其中M是Na或K;以及按重量百分比計(jì)約7%到約16.8%的Si02固體水平。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括向所述造紙配料中添加基于干配料的約0.001kg/噸到約10kg/噸的所述微粒和/或添加基于干配料的約0.01kg/噸到約10kg/噸的所述促進(jìn)劑。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物具有約1摩爾百分比到約99摩爾百分比的陽離子電荷。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物具有約0.2dL/g到約12dL/g的RSV和小于約7meq/g聚合物的電荷密度。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物選自由下述物質(zhì)組成的組反相乳液聚合物、分散聚合物、溶液聚合物、膠凝聚合物及其組合。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物包括約30摩爾百分比到約70摩爾百分比的二烯丙基二甲基氯化銨單體和約70摩爾百分比到約30摩爾百分比的丙烯酰胺單體，且其中所述聚合物具有小于約7meq/g聚合物的電荷密度和小于約10dL/g的RSV。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括向所述造紙配料中添加基于干配料的約0.005kg/噸到約10kg/噸的所述絮凝劑。9.如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述絮凝劑選自由下述物質(zhì)組成的組丙烯酸二甲氨基乙酯氯代甲烷季鹽_丙烯酰銨共聚物；丙烯酸鈉_丙烯酰胺共聚物；水解的聚丙烯酰胺聚合物及其組合。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在選自由下述點(diǎn)組成的組的點(diǎn)時(shí)添加所述微粒在剪切階段之前；在剪切階段之后；在所述促進(jìn)劑之前；在所述促進(jìn)劑之后；在所述絮凝劑之前；在所述絮凝劑之后；與所述促進(jìn)劑同時(shí)；與所述絮凝劑同時(shí)；與所述促進(jìn)劑預(yù)混合；與所述絮凝劑預(yù)混合；以及與所述促進(jìn)劑和所述絮凝劑預(yù)混合。11.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在剪切階段之后或剪切階段之前添加所述促進(jìn)劑和/或包括在剪切階段之后或剪切階段之前添加所述絮凝劑。12.如權(quán)利要求1所述的方法，其包括在所述造紙工藝的任何階段中添加所述微粒、所述促進(jìn)劑和/或所述絮凝劑，其中在相同的階段或不同的階段中添加每一種組分。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述階段選自由下述階段組成的組網(wǎng)下白水、稀流漿箱流、稀漿料、濃漿料和稀漿料管線。14.一種使添加到造紙配料中的硅質(zhì)微?；罨姆椒?，所述微粒具有約700m7g到約1100m7g的表面積和約20到約50的S值，所述方法包括(a)向所述造紙配料中添加有效量的促進(jìn)劑，其中所述促進(jìn)劑包括具有約l摩爾百分比到約99摩爾百分比的陽離子電荷的改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物；以及(b)任選地，向所述配料中添加協(xié)同效應(yīng)上有效量的絮凝劑，其中所述絮凝劑包括一種或多種具有至少約3dL/g的RSV的高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物，且其中所述絮凝劑選自由丙烯酸二甲氨基乙酯氯代甲烷季鹽-丙烯酰銨共聚物和丙烯酸鈉_丙烯酰胺共聚物以及水解的聚丙烯酰胺聚合物組成的組。15.—種用于改善造紙配料的保留性和濾水性的組合物，所述組合物包括(a)硅質(zhì)微粒，其具有約700m7g到約1100m7g的表面積和約20到約50的S值；(b)促進(jìn)劑，其包括具有約1摩爾百分比到約99摩爾百分比的陽離子電荷的改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物；以及(c)任選地，絮凝劑，其包括一種或多種具有至少約3dL/g的RSV的高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物。全文摘要公開了一種用于改善造紙工藝的保留性和濾水性的組合物和方法。當(dāng)某種量的促進(jìn)劑與微粒結(jié)合使用時(shí)，觀察到了意想不到的協(xié)同效應(yīng)。任選地，絮凝劑也用于進(jìn)一步改善所觀察到的協(xié)同作用。微粒包括無機(jī)的陰離子硅質(zhì)材料或陽離子硅質(zhì)材料。促進(jìn)劑包括改性的二烯丙基-N，N-二取代的鹵化銨聚合物。絮凝劑包括一種或多種高分子量的、水溶性的陽離子型、陰離子型、非離子型、兩性離子或兩性聚合物。文檔編號(hào)D21H21/10GK101755092SQ200880100080公開日2010年6月23日申請(qǐng)日期2008年7月24日優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日發(fā)明者簡·B·王成,賈維爾·S·卡多索申請(qǐng)人:納爾科公司