造紙助劑組合物以及增加成紙灰分保留的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種造紙助劑組合物，其包含二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑、兩性聚丙烯酰胺類增強劑和作為介質的水，且其pH值為6.0以上。本發(fā)明還提供使用了上述造紙助劑組合物的造紙方法。
【專利說明】造紙助劑組合物以及增加成紙灰分保留的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及造紙工藝領域，特別是用于增加成紙灰分保留的方法以及相關的造紙 助劑組合物。
【背景技術】
[0002] 造紙化學助劑在造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中起到重要的作用，因而受到了廣泛的關 注。造紙化學助劑又可以分為過程助劑和功能助劑，增強劑就是功能助劑中的一種。紙張 的強度參數包括干強、濕強和臨時濕強等。
[0003] 目前常用的干強劑有例如天然聚合物，如陽離子性淀粉、CMC和瓜爾膠，以及合成 聚合物，例如聚丙烯酰胺（陽離子性、陰離子性和兩性）、乙二醛化的聚丙烯酰胺和聚乙烯 胺等。在紙的干強助劑中，當前最廣泛使用的是聚丙烯酰胺（PAM)。根據它們的離子性進 行分類，PAM類型的紙干強助劑分為陰離子性的、陽離子性的和兩性的。二十世紀八十年 代初期開始，通過陰離子性乙烯基單體和陽離子性乙烯基單體以及丙烯酰胺單體的共聚已 經開發(fā)出了兩性聚丙烯酰胺（參見JP1049839B)。在二十世紀70?80年代，由二醛和聚 丙烯酰胺制備的二醛官能化的聚丙烯酰胺最早作為臨時濕強樹脂開發(fā)（參見US3556932A， US4605702A)。然后US5674362A中記載了將該二醛官能化的聚丙烯酰胺作為干強樹脂與 另一種濕強樹脂（通常是聚酰胺環(huán)氧氯丙烷或聚酰胺環(huán)氧氯丙烷類型的濕強樹脂）組 合使用。在該分類中，由乙二醛和主鏈聚丙烯酰胺制備的乙二醛化的聚丙烯酰胺（GPAM) 是制造最多的干強助劑。單獨使用的陰離子性和兩性型（W00011046A1)以及陽離子性 (US7641766B2, US7901543B2)的二醛官能化的聚丙烯酰胺，最常見的是GPAMs，被開發(fā)出來 以賦予紙張干強、濕強和脫水能力。
[0004] 二醛改性的陽離子性、陰離子性及兩性的含丙烯酰胺聚合物，特別是乙二醛改性 的DADMC/丙烯酰胺共聚物（GPAMs)，在紙張和紙板的制造中除了作為干強劑之外還可以 作為臨時濕強助劑。這種聚合物強度助劑由于（1)其提供了很好的臨時濕強以及很好的干 強，以及（2)其幫助提高了脫水以及造紙設備的運行性能，受到了紙張和紙板生產商的高 度關注。兩性聚丙烯酰胺可以為紙張?zhí)峁┖芎玫母蓮?。同時，這類增強劑擁有較高的活性 成分，并且沒有任何保質期的問題。目前，乙二醛改性的丙烯酰胺共聚物及兩性聚丙烯酰胺 都是被廣泛使用的增強劑。針對這兩類增強劑的進一步研究和發(fā)展均非?；钴S。將這兩類 增強劑合作或混合使用以期結合這兩類增強劑各自優(yōu)點的研究也有進行。
[0005] W09806898A1公開了一種造紙方法，該造紙方法中向紙漿中添加選自陽離子淀粉 和陽離子性濕強樹脂中的陽離子性聚合物、以及兩性的聚丙烯酰胺類聚合物來增加紙的干 強，其中，作為所述陽離子性濕強樹脂可以使用GPAM。此外，US6294645B1公開了一種用于 紙張的干強系統(tǒng)，其包含PAE、兩性的PAM以及濕強樹脂，其中，作為所述濕強樹脂可以使用 GPAM。JP2004011059A記載了含有特定陰離子單體的陰離子性聚丙烯酰胺和兩性聚丙烯酰 胺的組合使用以增強成紙干強及脫水性能，這篇專利文獻的實施例中提及，預先將陰離子 性聚丙烯酰胺水溶液的PH值調至5. 1?5. 3,然后將此陰離子性聚丙烯酰胺水溶液的1%稀 釋液與兩性聚丙烯酰胺水溶液的1%的稀釋液混合后添加至漿料中。JP2006138029A記載了 陰離子性聚丙烯酰胺及兩性聚丙烯酰胺的組合使用以增強成紙干強及脫水性能，這篇專利 文獻中采用的方法為，預先將陰離子性聚丙烯酰胺水溶液的PH值調至6以上，然后將此陰 離子性聚丙烯酰胺水溶液的稀釋液與兩性聚丙烯酰胺水溶液的稀釋液混合后添加至漿料 中。然而，上述專利文獻中均是僅僅單獨對陰離子性聚丙烯酰胺水溶液的PH值進行調整。 并且，上述專利文獻均沒有公開或暗示調整混合液的pH值，更沒有公開或暗示調整混合液 的PH值對成紙的灰分保留的影響。
[0006] 近年來，隨著回收紙漿的大量使用，成紙中的灰分保留也成為衡量成紙性質的重 要參數，能否在保持成紙增強效果的基礎上有效提高成紙中的灰分保留逐漸成為評估增強 劑綜合效能的標準之一。
【發(fā)明內容】
[0007] 然而，現(xiàn)有的增強劑、這些增強劑的使用方法、以及相應的造紙生產線等都是相對 穩(wěn)定的，從經濟方面考慮，迫切希望在現(xiàn)有增強劑的基礎上，對其組成、使用方法等進行盡 可能小的改進，從而使其具有更好的增加成紙中的灰分保留的效果。
[0008] 本發(fā)明人為解決上述課題進行了深入研究，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)：在使用包含二醛改 性聚丙烯酰胺類增強劑與聚丙烯酰胺類增強劑的水性液作為造紙用增強劑的情況下，僅需 使該水性液的PH值為6. 0以上，即可顯著地增加成紙中的灰分保留。本發(fā)明正是基于上述 發(fā)現(xiàn)而完成的。
[0009] 本發(fā)明首先提供一種造紙助劑組合物，其包含一種或多種二醛改性聚丙烯酰胺類 增強劑、聚丙烯酰胺類增強劑和作為介質的水；
[0010] 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑選自陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強 齊IJ、陰離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑和兩性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑； [0011] 所述聚丙烯酰胺類增強劑選自陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑、陰離子性的聚丙 烯酰胺類增強劑和兩性的聚丙烯酰胺類增強劑；
[0012] 但，排除下述情況：
[0013] (A)所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑全部為陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類 增強劑，且所述聚丙烯酰胺類增強劑全部為陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑，以及
[0014] (B)所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑全部為陰離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類 增強劑，且所述聚丙烯酰胺類增強劑全部為陰離子性的聚丙烯酰胺類增強劑；
[0015] 其中，該造紙助劑組合物的pH值為6. 0以上。
[0016] 本發(fā)明還提供一種增加成紙的灰分保留的方法，該方法包括在造紙過程中將上述 造紙助劑組合物添加至紙漿中作為造紙助劑。
[0017] 本發(fā)明還提供一種造紙的方法，其包括以下步驟：
[0018] (a)提供紙漿；同時或在此前或在此后
[0019] (b)提供上述造紙助劑組合物；
[0020] (C)向所述紙漿中添加所述造紙助劑組合物，得到紙料；
[0021] (d)使步驟（c)中得到的紙料成形，得到濕紙幅（wet paper web);
[0022] (e)對步驟（d)中得到的濕紙幅進行壓榨脫水，得到濕紙頁（wet paper sheet); 以及
[0023] (f)將步驟（e)中得到的濕紙頁干燥，得到紙頁（paper sheet)。
[0024] 通過在造紙過程中采用本發(fā)明的造紙助劑組合物作為造紙助劑，與使用未調整pH 至6. 0以上的造紙助劑組合物相比，可以顯著地增加成紙中的灰分保留。
[0025] 發(fā)明的【具體實施方式】
[0026] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例 的附圖，對本發(fā)明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā) 明的一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0027] 造紙助劑組合物
[0028] 本發(fā)明首先提供了一種造紙助劑組合物，其包含一種或多種二醛改性聚丙烯酰胺 類增強劑、一種或多種兩性聚丙烯酰胺類增強劑和作為介質的水，且其PH值為6. 0以上；其 中，
[0029] 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑選自陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強 齊U、陰離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑和兩性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑；
[0030] 所述聚丙烯酰胺類增強劑選自陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑、陰離子性的聚丙 烯酰胺類增強劑和兩性的聚丙烯酰胺類增強劑；
[0031] 但，排除下述情況：
[0032] (A)所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑全部為陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類 增強劑，且所述聚丙烯酰胺類增強劑全部為陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑，以及
[0033] (B)所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑全部為陰離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類 增強劑，且所述聚丙烯酰胺類增強劑全部為陰離子性的聚丙烯酰胺類增強劑。
[0034] 1.二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑
[0035] 在本說明書中，二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑是指一種常用的造紙功能助劑，其 通過用二元醛對聚丙烯酰胺類基礎聚合物進行改性而得到。所述二醛改性聚丙烯酰胺類增 強劑通?？梢杂米鞲蓮妱渲械囊恍┮部捎脕碣x予紙張濕強和脫水能力。
[0036] 所述聚丙烯酰胺類基礎聚合物可以是陽離子性的或陰離子性的或兩性的。相應 地，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑也可以是陽離子性的或陰離子性的或兩性的。陽離 子性的聚丙烯酰胺類基礎聚合物是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子單體 的共聚物（參見例如US7641766B2，US7901543B2);陰離子性的聚丙烯酰胺類基礎聚合物是 一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陰離子單體的共聚物（參見例如W00011046A1); 兩性的聚丙烯酰胺類基礎聚合物一種或多種丙烯酰胺類單體、一種或多種陽離子單體、以 及一種或多種陰離子單體的共聚物（參見例如W00011046A1)。
[0037] "丙烯酰胺類單體"指的是下式的單體：
[0038]
【權利要求】
1. 一種造紙助劑組合物，其包含一種或多種二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑、一種或多 種聚丙烯酰胺類增強劑和作為介質的水； 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑選自陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑、陰 離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑和兩性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑； 所述聚丙烯酰胺類增強劑選自陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑、陰離子性的聚丙烯酰 胺類增強劑和兩性的聚丙烯酰胺類增強劑； 但，排除下述情況： (A) 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑全部為陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強 齊U，且所述聚丙烯酰胺類增強劑全部為陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑，以及 (B) 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑全部為陰離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強 齊U，且所述聚丙烯酰胺類增強劑全部為陰離子性的聚丙烯酰胺類增強劑； 其中，該造紙助劑組合物的pH值為6.0以上。
2. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中， 所述陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種 或多種陽離子單體的共聚物，并且經二元醛改性； 所述陰離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種 或多種陰離子單體的共聚物，并且經二元醛改性； 所述兩性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多 種陽離子單體和一種或多種陰離子單體的共聚物，并且經二元醛改性。
3. 根據權利要求2所述的造紙助劑組合物，其中，所述二元醛是選自乙二醛、丙二醛、 丁二醛和戊二醛中的一種或兩種以上。
4. 根據權利要求3所述的造紙助劑組合物，其中，所述二元醛是乙二醛。
5. 根據權利要求2所述的造紙助劑組合物，其中，構成所述二醛改性聚丙烯酰胺類增 強劑的陽離子單體是選自二烯丙基二甲基氯化銨、N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、 N-(3-二甲氨基丙基）丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、（3-丙烯酰 胺丙基）三甲基氯化銨、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁基三甲 基氯化銨、2-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸-2-(二甲氨基）乙酯、丙烯酸-2-(二甲氨基）乙酯 中的一種或兩種以上。
6. 根據權利要求2所述的造紙助劑組合物，其中，所述陰離子單體是選自丙烯酸、甲基 丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐以及它們的鹽中的一種或兩種以上。
7. 根據權利要求2所述的造紙助劑組合物，其中，所述丙烯酰胺類單體是丙烯酰胺和/ 或甲基丙烯酰胺。
8. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑 的重均分子量為100, 000?10, 000, 000道爾頓。
9. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中， 所述陽離子性的聚丙烯酰胺類增強劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽 離子單體的共聚物； 所述陰離子性的聚丙烯酰胺類增強劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陰 離子單體的共聚物； 所述兩性的聚丙烯酰胺類增強劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子 單體和一種或多種陰離子單體的共聚物。
10. 根據權利要求9所述的造紙助劑組合物，其中，所述陽離子單體是選自二烯丙基二 甲基氯化銨、N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、N-(3-二甲氨基丙基）丙烯酰胺、甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基 氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化銨、甲基丙烯酰 胺丙基三甲基氯化銨、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁基三甲基氯化銨、2-乙烯基吡陡、甲基丙烯 酸-2-(二甲氨基）乙酯、丙烯酸-2-(二甲氨基）乙酯中的一種或兩種以上。
11. 根據權利要求9所述的造紙助劑組合物，其中，所述陰離子單體是選自丙烯酸、甲 基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐以及它們的鹽中的一種或兩種以上。
12. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中，所述聚丙烯酰胺類增強劑的重均分 子量為100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道爾頓。
13. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中，在所述造紙助劑組合物中，所述二 醛改性聚丙烯酰胺類增強劑與所述聚丙烯酰胺類增強劑的總固含量為0. 01?60重量％。
14. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中，在所述造紙助劑組合物中，所述二 醛改性聚丙烯酰胺類增強劑與所述聚丙烯酰胺類增強劑的固含量之比為1:99?99:1。
15. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其中，該造紙助劑組合物的pH值為8. 0? 10. 0。
16. 根據權利要求1?15中任一項所述的造紙助劑組合物，其如下述制備： (a) 提供第一水性液和第二水性液，所述第一水性液包含所述二醛改性聚丙烯酰胺類 增強劑和作為介質的水，所述第二水性液包含所述聚丙烯酰胺類增強劑和作為介質的水； (b) 將所述第一水性液和第二水性液混合，得到混合水性液；以及 (c) 將所述混合水性液的pH值調整為6. 0以上。
17. 根據權利要求1所述的造紙助劑組合物，其用于增加成紙的灰分保留。
18. -種增加成紙的灰分保留的方法，該方法包括在造紙過程中將權利要求1?17中 任一項所述的造紙助劑組合物添加至紙漿中作為造紙助劑。
19. 根據權利要求18所述的方法，其中，所述造紙助劑組合物在紙漿中的添加量為 0. 01kg/噸干纖維?50kg/噸干纖維，以所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑和所述聚丙烯 酰胺類增強劑之和對紙漿中干纖維的重量比計。
20. -種造紙的方法，其包括以下步驟： (a) 提供紙漿；同時或在此前或在此后 (b) 提供權利要求1?17中任一項所述的造紙助劑組合物； (c) 向所述紙漿中添加所述造紙助劑組合物，得到紙料； (d) 使步驟（c)中得到的紙料成形，得到濕紙幅； (e) 對步驟（d)中得到的濕紙幅進行壓榨脫水，得到濕紙頁；以及 (f) 將步驟（e)中得到的濕紙頁干燥，得到紙頁。
21. 根據權利要求20所述的方法，其中，所述造紙助劑組合物在所述紙漿中的添加量 為0. 01kg/噸干纖維?50kg/噸干纖維，以所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強劑和所述聚丙 烯酰胺類增強劑之和對紙漿中干纖維的重量比計。
【文檔編號】D21H21/18GK104452455SQ201310413579
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】朱博, 徐娜, 張猛, 趙玉林 申請人:藝康美國股份有限公司