疏水改性的聚(氨基酰胺)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了疏水改性的聚(氨基酰胺)，其可在造紙過程中用作控制粘性物和樹脂的固定性防粘劑。這些聚合物是通過用含有反應(yīng)官能團的疏水化合物改性含胺的水溶性聚(氨基酰胺)來制備的，特別是，可以在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下用長鏈烷基縮水甘油醚、AKD(烷基烯酮二聚體)、ASA(烷基琥珀酸酐)、或Quab(3-氯-2-羥丙基-N,N,N-二甲基烷基氯化銨)改性聚(氨基酰胺)。這些新的聚合物可有效抑制有機污染物在紙漿和造紙系統(tǒng)中的沉積。
【專利說明】疏水改性的聚(氨基酰胺)
[0001]本申請是申請日為2009年11月18日的發(fā)明名稱為“疏水改性的聚(氨基酰胺)”的中國專利申請N0.200980146051.2 (該申請的國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/064960)的分案申請,其全部內(nèi)容通過援引加入的方式納入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及具有被疏水官能團取代的胺基的水溶性聚(氨基酰胺)基聚合物，其可用作減少粘性物和樹脂的污染物控制劑；以及涉及制備這種聚合物的方法，和包含這種聚合物的組合物。
【背景技術(shù)】
[0003]有機污染物是紙漿和造紙工業(yè)中的一個主要難題。這些污染物在造紙過程中聚積并沉積在加工機器和最終的紙產(chǎn)品上。這些沉積物污染設(shè)備，減少工藝的效率，降低最終產(chǎn)品的品質(zhì)，和增加設(shè)備維修成本，包括由于停機時間而增加的成本，并且降低生產(chǎn)力。工業(yè)實踐越來越多地使用封閉的工廠水系統(tǒng)和回收的木質(zhì)纖維，這均增加污染物在該系統(tǒng)中的濃度。
[0004]有機污染物，如疏水樹脂和粘性物，可來自新鮮的或回收的紙漿源。來自新鮮紙漿的污染物包括那些天 然存在的木材樹脂的粘性成分。一些水解的木材樹脂產(chǎn)生脂肪酸，該脂肪酸與存在于水中的鈣相互作用形成為有機沉積物主要來源的鈣皂。來自回收紙漿的污染物源自回收工業(yè)用水中的污染物以及回收木漿中的不同來源，包括來自紙涂料的苯乙烯丁二烯膠乳和聚(乙酸乙烯酯)膠粘劑、氨基甲酸酯基膠粘劑、來自塑料膜的聚乙烯、和來自熱熔膠的蠟。水解的烷基烯酮二聚體和烯基琥珀酸酐也可導(dǎo)致沉積物。形成沉積物的大部分粘性物質(zhì)本質(zhì)上是疏水的并且是陰離子的或非離子的。
[0005]使用分散劑對粘性顆粒進(jìn)行分散和穩(wěn)定化是為去除造紙過程中污染物所使用的常規(guī)處理技術(shù)。分散劑如滑石、高嶺粘土、陰離子分散劑、和非離子聚(乙烯醇)是工業(yè)中常使用的(U.S.專利4，871，424)。表面活性劑、陰離子聚合物、以及疏水與陰離子共聚物的組合也是為防止鈣阜沉積物而廣泛使用的(James P.Casey, Pulp and Paper, Vol.1I，2ndEd.，pp.1096-7)。用來處理粘性物的早期技術(shù)包括使用有機溶劑如丙烷、二噁英、氯化有機化合物和超臨界二氧化碳來分散和提取來自木漿的粘性物(U.S.專利6，183,521)。
[0006]傳統(tǒng)的分散劑在封閉的工廠水系統(tǒng)中可能是無效的，因為在水中積聚的污染物需要處理設(shè)備停機來清潔機器和工廠用水。單獨的陽離子聚合物和共聚物或其組合通過將陰離子污染物固定在紙漿纖維上而解決了這個難題。已經(jīng)公開了各種陽離子聚合物。例如，聚二烯丙基二甲基氯化銨聚合物(聚DADMAC)和共聚物是商業(yè)經(jīng)常使用的。U.S.專利5，393，380公開了聚二烯丙基二甲基氯化銨和3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸的聚(DADMAC)共聚物混合物用于控制污染物。加拿大專利1，150，914公開了由表氯醇和二甲胺反應(yīng)形成的一組陽離子污染物控制聚合物。
[0007]陽離子聚合物可以與造紙中使用的其它聚合物或化學(xué)品相結(jié)合。U.S.專利3，893，885和4，250，299公開了一種將低分子量聚乙烯亞胺(PEI)與不同陽離子聚合物結(jié)合控制污染物的方法。U.S.專利5，300，194公開了使用PEI或季銨化陽離子聚合物與陰離子聚合物一起控制樹脂或粘性沉積物。U.S.專利6，517，682和4，995，944公開了使用陽離子聚合物和一種或多種親水/親油平衡值(HLB)為11-14的非離子型表面活性劑的組合來控制沉積的方法。公開了許多其它的陽離子聚合物來控制樹脂的沉積，包括雙氰胺-甲醛(U.S.專利3，582，461)、季銨化聚胺紫羅烯聚合物(U.S.專利4，765，867)、和N, N- 二烯丙基-N，N-二甲基氯化銨與3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸的共聚物組合物(U.S.專利5，393，380)。還可以使用一些天然聚合物控制污染物。U.S.專利5，885，419公開了使用與血液有關(guān)的蛋白質(zhì)如白蛋白和球蛋白來防止樹脂和粘性物的沉積。
[0008]陽離子聚合物可能對于去除疏水性非離子粘性物是無效的。作為代替，可以使用陽離子聚合物與陰離子表面活性劑或表面活性物的組合。U.S.專利6，977，027公開了一種用于回收的紙漿的粘性物控制添加劑，包括用叔胺或季胺處理的滑石顆粒。U.S.專利6，527，915公開了一種使用表面活性乳清蛋白與陽離子聚合物如聚二烯丙基二甲基銨的組合來控制造紙工藝中的粘性物的方法。
[0009]最后，可以使用單組分化學(xué)品如疏水改性的陽離子聚合物來控制粘性物。這些聚合物可以固定陰離子粘性物和分散非離子疏水粘性物。U.S.專利5，246，547公開了用于控制污染物的聚二烯丙基二甲基銨的疏水聚電解質(zhì)共聚物。
[0010]聚(氨基酰 胺)基陽離子聚合物是紙漿和造紙工業(yè)已知的，但是還沒有明確用于處理造紙中的工藝用水以減少或控制污染物。U.S.專利4，407，994、3，988，280、和3，992，345公開了用于紙張施膠的水不溶性疏水改性的聚(氨基酰胺)聚合物。這些聚合物不能有效控制紙漿或造紙工藝中的污染物，因為這些材料在水中是不溶解的或不分散的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個實施方案是一種水溶性陽離子聚合物，其包含無規(guī)分布的式(I)的單元:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種水溶性陽離子聚合物，其包含無規(guī)分布的式(I)的單元:
2.一種水溶性陽離子聚合物，其包含無規(guī)分布的式(I)和式(IX)的單元:
3.權(quán)利要求2的聚合物，其中Y是直鏈C4烷基，P是2，m是l，n和r的總和為50-5000，以及r:n比值為10:1-100:1。
4.權(quán)利要求3的聚合物，其中所述聚合物包含無規(guī)分布的式(I)的單元，其中在該單元上的 X 是式(II)、(III)、(IV)、(VII)或(VIII)的結(jié)構(gòu)。
5.權(quán)利要求3的聚合物，其中所述聚合物的分子量為約1，000至約1，000，000道爾頓，或約4，000至約500，000道爾頓。
6.一種制備權(quán)利要求2的聚合物的方法，其包括: (a)使式(X)的二元酸或二元酸酯與式(XI)的二元胺反應(yīng)形成聚(氨基酰胺):

7.權(quán)利要求6的方法，其中所述烷化劑選自具有2-22個碳原子的烷基縮水甘油醚、具有2-22個碳原子的環(huán)氧烷烴、具有2-22個碳原子的鹵代烷、具有2-22個碳原子的3-氯-2-輕丙基-烷基-二甲基氯化銨、和具有2-22個碳原子的(二烷基氨基)烷基氯；所述酰化劑選自具有2-22個碳原子的烷基烯酮二聚體、具有2-22個碳原子的烯基烯酮二聚體、具有2-22個碳原子的烯基琥珀酸酐、及其混合物；所述異氰酸烷基酯選自異氰酸丁酯、異氰酸辛酯、異氰酸十二烷基酯、異氰酸十六烷基酯、及其混合物。
8.權(quán)利要求7的方法，所述具有2-22個碳原子的烷基縮水甘油醚選自丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚、十二烷基縮水甘油醚、和十六烷基縮水甘油醚；所述具有2-22個碳原子的環(huán)氧烷烴選自環(huán)氧丙烷、二丁基環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丁烷、環(huán)氧辛烷、一氧化丁二烯、環(huán)己烷環(huán)氧化物、和己基環(huán)氧乙烷；所述具有2-22個碳原子的鹵代烷選自氯乙烷、氯丙烷、氯丁烷、氯辛烷、十二烷基氯、十六烷基氯、芐基氯、和苯乙基氯；所述具有2-22個碳原子的3-氯-2-羥丙基-烷基-二甲基氯化銨選自3-氯-2-羥丙基-月桂基-二甲基氯化銨、3-氯-2-輕丙基-椰油烷基_ 二甲基氯化銨、和3-氯-2-輕丙基-十八烷基-二甲基氯化銨；以及所述具有2-22個碳原子的(二烷基氨基)烷基氯選自(4-氯丁基)三甲基氯化銨、(6-氯己基)三甲基氯化銨、和(8-氯辛基)三甲基氯化銨； 所述具有2-22個碳原子的烯基琥珀酸酐選自辛烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、及其混合物。
9.一種組合物，其包含權(quán)利要求1的聚合物和至少一種另外的化合物，其中所述至少一種另外的化合物選自以下組中: (a)用于樹脂和粘性沉積物的污染物控制劑； (b)用于造紙工藝設(shè)備的沉積控制劑； (C)用于水處理的絮凝劑； (d)用于水處理的凝結(jié)劑； (e)用于造紙的助濾劑； (f)用于造紙的助留劑； (g)用于紙制品的施膠劑； (h)膠粘劑； (i)起皺膠粘劑； U)用于優(yōu)化樹脂性能的增塑劑； (k)用于優(yōu)化樹脂性能的 改性劑； (I)清潔助劑；和 (m)脫模助劑。
10.一種包含權(quán)利要求1的聚合物的紙制品。
【文檔編號】D21H17/55GK104017206SQ201410227000
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2008年11月18日
【發(fā)明者】古渠鳴, L·A·洛博, E·A·S·多爾蒂, 鄭淮南 申請人:赫爾克里士公司