專(zhuān)利名稱(chēng)：造紙中用作添加劑的含季乙烯胺的聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含乙烯胺的聚合物及其制備方法，其中胺基被陽(yáng)離子的官能團(tuán)取代。
背景技術(shù)：
部分或完全水解的聚乙烯基甲酰胺(即，聚乙烯胺)均可以在造紙中用作干強(qiáng)劑、 濕強(qiáng)劑、助留劑和助濾劑。聚乙烯胺具有線型的主鏈結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)碳單元有一個(gè)伯胺基團(tuán)， 這使其因?yàn)榫哂懈呙芏鹊牟饭倌芏谒到y(tǒng)中為高度陽(yáng)離子性的。由于伯胺基團(tuán)的高密 度，這些聚合物具有很強(qiáng)的氫鍵合能力。美國(guó)專(zhuān)利US 2，721，140公開(kāi)了使用聚乙烯胺作為 添加劑制造具有高濕強(qiáng)度的紙張，而美國(guó)專(zhuān)利US 5，961，782公開(kāi)了使用聚乙烯胺來(lái)制備 可交聯(lián)的起皺粘合劑配制品。美國(guó)專(zhuān)利US 4，421，602公開(kāi)了部分水解的水溶性N-乙烯基 甲酰胺聚合物，所述聚合物含有N-乙烯基甲酰胺單元和乙烯胺單元。它還公開(kāi)了使用聚乙 烯胺和50%水解的聚乙烯基甲酰胺來(lái)提高造紙工藝中紙漿纖維的絮凝效率、細(xì)粉保留和濾 過(guò)速率，而美國(guó)專(zhuān)利US 6，159，340則公開(kāi)了在紙張和紙板生產(chǎn)中使用這類(lèi)聚合物作為干 強(qiáng)劑和濕強(qiáng)劑。美國(guó)專(zhuān)利6，616，807和6，797，785公開(kāi)了在造紙中使用聚乙烯胺作為助濾 劑、絮凝劑和助留劑。制造聚乙烯胺通常通過(guò)N-乙烯基甲酰胺單體進(jìn)行自由基溶液聚合，然后再進(jìn)行 堿或酸催化水解，由此聚合物主鏈上的伯胺被脫保護(hù)，釋放出甲酸。美國(guó)專(zhuān)利US 4，774，285 披露了 N-乙烯基甲酰胺單體可與另外的乙烯基單體如乙酸乙烯酯共聚，隨后水解產(chǎn)生水 溶性乙烯胺和乙烯醇的共聚物，其可以作為用于造紙的干強(qiáng)和濕強(qiáng)添加劑。美國(guó)專(zhuān)利US 5，630，907公開(kāi)了含有乙烯胺和丙烯酸單元兩者的共聚物組合物及其應(yīng)用。美國(guó)專(zhuān)利US 6，797，785公開(kāi)了一種共聚物及其作為絮凝劑和凝結(jié)劑在造紙中的應(yīng)用，該共聚物通過(guò)反 相乳液聚合而含有乙烯胺單元及二烯丙基二甲基(氯化)銨(DADMAC)或丙烯酰胺單元的 組合。EP 0251182公開(kāi)了含乙烯胺和丙烯腈單元的共聚物，所述共聚物在造紙中可用作助 濾劑、助留劑，以及用于提高紙制品干強(qiáng)度的濕端添加劑?？傊@些共聚物含有以線性方 式通過(guò)碳-碳鍵無(wú)規(guī)連接在一起的乙烯胺單元和其它乙烯基單元，其中所述其它乙烯基單 元可降低乙烯胺單元在聚合物主鏈上的密度，從而與聚乙烯胺均聚物相比，可賦予其較低 的陽(yáng)離子電荷密度。聚乙烯胺的胺官能可以與多種具有反應(yīng)性官能團(tuán)的化合物反應(yīng)。用官能團(tuán)對(duì)聚 乙烯胺進(jìn)行后聚合化學(xué)改性是一種生成具有改變了的物理和應(yīng)用特性的聚乙烯胺衍生物 的替代方法。美國(guó)專(zhuān)利US 5，994，449公開(kāi)了樹(shù)脂組合物及這些組合物作為起縐粘合劑的 應(yīng)用，所述樹(shù)脂組合物為表鹵代醇與乙烯胺_乙烯醇共聚物和聚氨基酰胺混合物的反應(yīng) 產(chǎn)物。美國(guó)專(zhuān)利US5，269，942公開(kāi)了使用季銨化聚乙烯胺用于脫墨回路凈化，而美國(guó)專(zhuān) 利US5，292，441公開(kāi)了其作為絮凝劑用于廢水凈化。在這兩種情況下，季銨化的聚乙烯 胺由聚乙烯胺與季銨化試劑如氯甲烷、硫酸二甲酯、或氯化芐反應(yīng)得到。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第 2008/0009596A1號(hào)公開(kāi)了通過(guò)包括酰胺、酯和酸的α，β -不飽和烷基羰基化合物改性的 含聚乙烯胺的聚合物。特別地，用丙烯酰胺改性的含聚乙烯胺聚合物作為造紙工藝中的添加劑用于干強(qiáng)度得到改善的紙板制品，顯示出了特別的效果。美國(guó)專(zhuān)利US 6，864，330公開(kāi) 了 PEG接枝的聚乙烯胺衍生物，并且還公開(kāi)了接枝聚合物的伯胺可以通過(guò)與含季銨基團(tuán)的 環(huán)氧化物反應(yīng)而進(jìn)一步陽(yáng)離子化。接枝聚合物可以在PEG存在下通過(guò)自由基聚合來(lái)聚合 乙烯基甲酰胺進(jìn)行制備，并且其在結(jié)構(gòu)上不同于聚乙烯胺均聚合物和共聚物。美國(guó)專(zhuān)利US 5，324，787中描述了用丁基縮水甘油醚改性的含乙烯胺聚合物。美國(guó)專(zhuān)利US 6，133，392中 描述了用氯乙酸鈉改性的含乙烯胺聚合物。美國(guó)專(zhuān)利US 5，430，110描述了季銨化的含乙 烯胺聚合物，但是沒(méi)有描述其在提高紙制品干強(qiáng)度或提高造紙系統(tǒng)濾過(guò)性的用途。日本專(zhuān) 利申請(qǐng)10-110010A描述了季銨化的含乙烯胺聚合物，但是沒(méi)有說(shuō)明哪些具體的組合物最 適用于紙制品的干強(qiáng)度和造紙系統(tǒng)的濾過(guò)。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/221，220號(hào)描述了季銨化 的含乙烯胺聚合物。與本發(fā)明相比，該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/221，220號(hào)提出了該發(fā)明的更具體 限制的部分，其中含聚乙烯胺的聚合物優(yōu)選以特定的比例與季胺化試劑反應(yīng)，賦予所得到 的改性含乙烯胺聚合物高得驚人的正電荷密度，并且，在用于造紙應(yīng)用時(shí)可表現(xiàn)出意想不 到的增強(qiáng)的干強(qiáng)度、濾過(guò)和固著性能(fixative property) 0

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是改性的含乙烯胺聚合物，所述聚合物包括無(wú)規(guī)分布的具 有下式(I)或(II)至少之一的重復(fù)單體單元
權(quán)利要求
1.一種制造紙張的方法，所述方法包括向造紙機(jī)的濕端加入有效量的聚合物的步驟，所述聚合物包括無(wú)規(guī)分布的具有下式(工)和(II)至少之一的重復(fù)單體單元
2.權(quán)利要求l的方法，其中所述聚合物還包括無(wú)規(guī)分布的具有下式(II工)、(IV)、(V)、(V工)、(VII)和(VII工)至少之一的重復(fù)單體單元
3.權(quán)利要求l的方法，其中R、為一CH，CH(。H)CH，一。
4.權(quán)利要求3的方法，其中R一和凡為一C凡，n、與n，之和為2—40摩爾％。
5.權(quán)利要求l的方法，其中R、為一CH，CH，一，n、與n，之和為2—40摩爾％。
6.權(quán)利要求l的方法，其中R、為一CH，CH，CH，一，n、與n，之和為2—40摩爾％。
7.權(quán)利要求l的方法，其中n、與n，之和為3—20摩爾％。
8.權(quán)利要求l的方法，其中所述聚合物的分子量為約20，000一約800，000道爾頓。
9.權(quán)利要求l的方法，其中所述聚合物的分子量為約75，000一約600，000道爾頓。
10.權(quán)利要求3的方法，其中Ii1與Ii2之和為3-20摩爾％。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物的正電荷密度在PH為7.0時(shí)為至少5. Omeq/
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物的正電荷密度在pH為7.0時(shí)為至少7. Omeq/g°
13.權(quán)利要求1的方法，其中R1為-CH2CH(OH)CH2-，其中R2和R3為-CH3,H1與n2之和 為3-20摩爾％，聚合物的分子量為約75，000-約600，000道爾頓，并且聚合物的正電荷密 度在pH為7. 0時(shí)為至少5. Omeq/g。
14.權(quán)利要求13的方法，其中聚合物的正電荷密度在7.O時(shí)為至少7. Omeq/g。
15.權(quán)利要求1的方法，其中R1為-CH2CH2-，其中R2和R3為-CH3,Ii1與n2之和為3-20 摩爾％，聚合物的分子量為約75，000-約600，000道爾頓，并且聚合物的正電荷密度在pH 為7.0時(shí)為至少5. Omeq/g。
16.一種聚合物，所述聚合物包括無(wú)規(guī)分布的具有下式(I)和(II)至少之一的重復(fù)單 體單元
17.權(quán)利要求16的聚合物，其中所述聚合物的正電荷密度在pH7. 0時(shí)為至少7. Omeq/
18.權(quán)利要求16的聚合物，其中Ii1與Ii2之和為0.2-8摩爾0A。
19.權(quán)利要求16的聚合物，其中R1選自以下組中-CH2CH2-；-CH2CH2CH3-和-CH2CH(OH) CH2-。
20.權(quán)利要求16的聚合物，其中R1包括CH2CH(OH)CH2-。
全文摘要
公開(kāi)了其中用陽(yáng)離子官能團(tuán)取代胺基的含乙烯胺聚合物。還公開(kāi)了制備這類(lèi)聚合物的方法以及包括這類(lèi)聚合物的組合物。除了其它應(yīng)用，這些聚合物可用于造紙應(yīng)用，作為干強(qiáng)劑、濕強(qiáng)劑、助留劑、助濾劑、以及樹(shù)脂和膠粘物控制劑。
文檔編號(hào)D21H17/46GK102119180SQ201080002276
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者J·M·麥凱, J·R·理查德, 古渠鳴 申請(qǐng)人:赫爾克里士公司