Катионоактивные и амфотерные полимеры, используемые в качестве добавки в производстве бумаги, и способы их получения



Катионоактивные и амфотерные полимеры, используемые в качестве добавки в производстве бумаги, и способы их получения

 


Владельцы патента RU 2404199:

КЕМИРА ОЙЙ (FI)

Изобретение относится к катионоактивным или амфотерным полимерам, применяемым в качестве добавок при производстве бумаги для улучшения эффективности проклеивания бумажной продукции, способам получения и использования добавок. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности проклеивания бумажной продукции, экономию материалов для проклеивания. 9 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к полимерам, которые применяются как добавки в производстве бумаги и к способам их получения.

Предшествующий уровень техники

Термин "проклеивание," применительно к бумаге, относится к способности волокнистого субстрата противостоять смачиванию или проникновению жидкости внутрь бумажного листа. Водные дисперсии алкенилянтарного ангидрида (ASA) - проклеивающего агента, обладающего реакционной способностью к целлюлозе, в течение многих лет широко используются в промышленном производстве бумаги и картона для проклеивания самых разных сортов, которые включают бумагу для печати и письма и отбеленные и неотбеленные сорта картона. Эмульсии алкенилянтарного ангидрида, реагирующие с целлюлозой, придают гидрофобные свойства бумажной и картонной продукции.

Химикалии, используемые для достижения проклеивающих свойств, известны или как внутренние клеи, или как поверхностные клеи. Внутренние клеи могут быть основаны или на смолах, или на синтетических клеях, таких как алкенилянтарный ангидрид, или другие материалы. Внутренние клеи добавляют в бумажную пульпу до отлива бумаги. Поверхностные клеи представляют собой проклеивающие агенты, которые добавляют после отлива бумажного листа, наиболее часто на клеильном прессе, хотя также может быть использовано нанесение путем распыления.

Обычно синтетический проклеивающий агент, такой как алкенилянтарный ангидридный проклеивающий агент, наносят путем диспергирования агента в катионоактивном или амфотерном гидрофильном веществе, таком как крахмал или полимер. Крахмальные или полимерно диспергированные проклеивающие эмульсии алкенилянтарного ангидрида добавляют в суспензию целлюлозы до формирования бумажного полотна. Этот тип добавления проклеивающих эмульсий алкенилянтарного ангидрида в систему производства бумаги обычно называется влажным конечным добавлением или внутренним добавлением алкенилянтарного ангидрида.

Производители бумаги могут получить преимущества от катионоактивных или амфотерных полимеров, которые отличаются от известных полимеров и которые, кроме того, предпочтительно усиливают эффективность проклеивания бумажной продукции. К сожалению, известные способы и композиции не позволяют производителям бумаги достичь этой цели. В известных композициях и способах требуется чрезмерно большое количество материалов для проклеивания бумажной продукции. Производителям бумаги необходимо улучшать эффективность проклеивания, и поэтому существует возрастающая потребность в разработке продуктов и способов, которые улучшают эффективность проклеивания.

По изложенным выше причинам существует потребность в разработке добавок к бумаге, которые улучшают эффективность проклеивания бумажной продукции.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к катионоактивному полимеру, применяемому в качестве добавки при производстве бумаги, который получают путем сополимеризации

(1) винилового мономера формулы

или

в которой R1 означает атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или группу NH, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метильную группу или этильную группу и Х означает атом хлора, атом брома, или X- является ионом метилсульфата; и

(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу; и

(3) винилового мономера формулы

или

где R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n равно 1-4, включительно, и m означает 1 или 2. В другом варианте исполнения изобретение относится к амфотерному полимеру, применяемому в качестве добавки при производстве бумаги, который получают путем сополимеризации

(1) винилового мономера формулы

или

где R1 означает атом водорода или метильную группу, А является атомом кислорода или NH-группой, n означает 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метильную группу или этильную группу и Х означает атом хлора, атом брома, или X- является ионом метилсульфата; и

(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и

(3) винилового мономера формулы

или

в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу и n означает 1 или 4 и m означает 1 или 2; и

(4) анионного винилового мономера формулы

в которой R7 означает атом водорода или метильную группу, и R8 представляет собой атом водорода, щелочной металл, аммонийную группу.

В другом варианте изобретение относится к способу получения катионоактивного полимера или к способу получения амфотерного полимера.

В другом варианте изобретение относится к способу, который включает в себя: (а) получение бумажного сырья; (b) добавление к бумажному сырью композиции, содержащей: (i) синтетический проклеивающий агент, и (ii) описанный выше катионоактивный полимер или амфотерный полимер, и (с) формирование полотна из указанного бумажного сырья, таким образом, что в полотне улучшается эффективность проклеивания, по сравнению с полотном, полученным без катионоактивного полимера.

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения можно лучше понять со ссылкой на следующее описание и прилагаемую формулу изобретения.

Описание изобретения

Это изобретение основано на установлении того факта, что за счет использования определенного катионоактивного полимера или амфотерного полимера, теперь можно усилить эффективность проклеивания бумажной продукции.

В описании этого изобретения приведены различные численные диапазоны ингредиентов и условий реакции. Поскольку эта диапазоны являются непрерывными, они включают любую величину между максимальным и минимальным значением. Если определенно не указано другое, различные численные диапазоны, приведенные в этой заявке, являются приблизительными.

Подразумевается, что термин "бумага", используемый в описании, включает в себя волокнистые субстраты, которые включают не только бумагу, как обычно используемый термин, но и все типы продуктов на основе целлюлозы в виде листа и полотна, в том числе, например, изделия из бумаги и картона. Проклеивающие композиции могут быть добавлены в любое сырье, содержащее целлюлозные волокна, необязательно в сочетании с минеральными наполнителями, и обычно содержание целлюлозных волокон составляет, по меньшей мере, 50 мас.%, в расчете на сухое сырье. Примеры минеральных наполнителей традиционного типа включают каолин, диоксид титана, гипс, тальк и природные или синтетические карбонаты кальция, такие как мел, измельченный мрамор и осажденный карбонат кальция.

Катионоактивный полимер изобретения получают путем сополимеризации

(1) винилового мономера формулы

или

в которой R1 означает атом водорода или метильную группу, А представляет собой атом кислорода или NH-группу, n означает 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и X означает атом хлора, атом брома, или X- является ионом метилсульфата; и

(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу; и

(3) винилового мономера формулы

или

в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n означает 1-4, включительно, и m означает 1 или 2.

Синтетический проклеивающий агент может быть любым проклеивающим агентом, который может придавать бумаге желательные проклеивающие свойства. Предпочтительные проклеивающие агенты включают ангидрид алкенилянтарной кислоты (ASA), и димер алкилкетена (AKD), и димер алкенокетена, алкилизоцианаты и алкилангидриды и их сочетания.

Виниловый мономер (I) может представлять собой виниловый мономер, содержащий группу четвертичного аммония, полученный путем кватернизации диалкиламиноалкилового эфира акриловой кислоты или метакриловой кислоты алкилгалогенидом или алкилсульфатом. Конкретные примеры виниловых мономеров (I) включают кватернизированные продукты, произведенные из диметиламиноэтилакрилата, диэтиламиноэтилакрилата, диметиламиноэтилметакрилата, диэтиламиноэтилметакрилата и др. В качестве кватернизирующего агента, могут быть указаны метилхлорид, метилбромид, метилиодид, этилбромид и др.

Виниловый мономер (Ia) может включать диаллилдиметиламмоний хлорид.

Виниловый мономер (II) включает акриламид и метакриламид. Эти мономеры являются эффективными для увеличения молекулярной массы образующегося полимера, благодаря их высокой способности к полимеризации. Кроме того, они эффективно повышают растворимость в воде полученного полимера.

Виниловый мономер (III) может включать в себя гидроксиметил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат и гидроксибутил(мет)акрилат.

Виниловый мономер (IIIa) может включать 2,3-дигидроксипропил(мет)акрилат и 3,4-дигидроксибутил(мет)акрилат.

Катионный заряд катионоактивного полимера изменяется, по меньшей мере, от 1% до 99 мол.%.

В одном варианте катионоактивный полимер содержит 2-гидроксиэтилметакрилат в диапазоне от 1 до 30 мол.%. В другом варианте катионоактивный полимер содержит 2-гидроксиэтилметакрилат в диапазоне от 2 до 20 мол.%. В другом варианте катионоактивный полимер содержит 2-гидроксиэтилметакрилат в диапазоне от 5 до 10 мол.%.

Если не требуется, катионоактивный полимер может быть сшитым или разветвленным.

Обычно амфотерный полимер изобретения получают путем сополимеризации

(1) винилового мономера формулы

или

в которой R1 представляет собой атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH-группу, n означает 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и Х является атомом хлора, атомом брома, или X- является ионом метилсульфата; и

(2) винилового мономера формулы

в которой R4 представляет собой атом водорода или метильную группу, и

(3) винилового мономера формулы

или

в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, и n равно 1 или 4, и m равно 1 или 2; и

(4) анионного винилового мономера формулы

в которой R7 представляет собой атом водорода или метильную группу, и R8 означает атом водорода, щелочной металл, аммонийную группу.

Анионный виниловый мономер (IV) может включать акриловую кислоту или метакриловую кислоту.

Предпочтительно, амфотерный полимер имеет анионный заряд в диапазоне от 0 до 40 мол.%.

Молекулярная масса катионоактивного полимера или амфотерного полимера изменяется в зависимости от существующих потребностей. В одном варианте катионоактивный полимер или амфотерный полимер имеет среднюю молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 3000000 единиц Дальтона. В другом варианте катионоактивный полимер или амфотерный полимер имеет среднюю молекулярную массу в диапазоне от 100000 до 2000000 Дальтон. В другом варианте катионоактивный полимер или амфотерный полимер имеет среднюю молекулярную массу в диапазоне от 100000 до 1000000 Дальтон. Соотношение виниловых мономеров, которые будут сополимеризоваться, может изменяться в зависимости от желательных свойств полученного полимера, типа используемых мономеров, принятого способа полимеризации, и др. Однако виниловые мономеры (I), (II), (III) и (IV), общая сумма которых составляет 100 мол.%, для каждого мономера имеют следующие соотношения: для мономера (I) 1 к 99 мол.%, для мономера (II) 1 к 99 мол.%, для мономера (III) 1 к 30 мол.%, для мономера (IV) от 0 до 40. При этом минимальные суммы для других мономеров подразумевают максимальные суммы 98 мол.% для мономеров (I) и (II).

Сополимеризация виниловых мономеров может быть проведена в водной среде в присутствии катализатора, по сути традиционным способом, таким как полимеризация в растворе, эмульсионная полимеризация или полимеризация с осаждением полимера.

В случае полимеризации в растворе, в качестве реакционной среды могут быть использованы вода, низший спирт или их смеси, среди которых использование воды является особенно предпочтительным. Суммарная концентрация виниловых мономеров в водной среде может составлять приблизительно от 5 до 80 мас.%. В зависимости от суммарной концентрации или композиции виниловых мономеров, форма образующегося полимера изменяется от флюидизируемой жидкости до нефлюидизируемого твердого вещества. Когда продукт является жидкостью, его можно использовать как таковой. Когда продукт является твердым, в случае необходимости его можно измельчать, с последующей сушкой, чтобы получить порошкообразный материал.

При использовании изобретение обеспечивает ценные способы. В одном варианте изобретение относится к способу, который включает стадии: (а) получение бумажного сырья; (b) добавление к бумажному сырью композиции, содержащей (i) синтетический проклеивающий агент и (ii) катионоактивный полимер, применяемый в качестве добавки к бумаге, полученный путем сополимеризации:

(1) винилового мономера формулы

или

в которой R1 представляет собой атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH-группу, n означает 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и X является атомом хлора, атомом брома, или X- является ионом метилсульфата; и

(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и

(3) винилового мономера формулы

или

в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, и n равно 1-4, включительно, и m равно 1 или 2; (iii) воду или раствор крахмала, и

(с) образование полотна из указанного бумажного сырья, с тем, чтобы это полотно обладало улучшенной эффективностью проклеивания по сравнению с полотном, полученным без катионоактивного полимера.

Когда используется амфотерный полимер, то настоящий способ включает стадии: (а) получение бумажного сырья; (b) добавление к бумажному сырью композиции, содержащей (i) синтетический проклеивающий агент и (ii) амфотерный полимер, применяемый в качестве добавки к бумаге, который получают путем сополимеризации (1) винилового мономера формулы:

или

в которой R1 представляет собой атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH-группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и Х является атомом хлора, атомом брома, или Х- является ионом метилсульфата; и

(2) винилового мономера формулы

в которой R4 представляет собой атом водорода или метильную группу, и

(3) винилового мономера формулы

или

в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу и n равно 1 или 4 и m равно 1 или 2.

(4) анионного винилового мономера формулы

в которой R7 представляет собой атом водорода или метильную группу, и R8 означает атом водорода, щелочной металл, аммонийную группу;

(iii) воду или раствор крахмала, и

(с) образование полотна из указанного бумажного сырья, с тем, чтобы это полотно обладало улучшенной эффективностью проклеивания по сравнению с полотном, полученным без амфотерного полимера.

Когда полимер изобретения добавляют на поверхность бумаги, изобретение обеспечивает способ, который включает стадии: (а) получения бумажного сырья; (b) образования полотна из указанного бумажного сырья, (с) добавления к полотну композиции катионоактивного полимера или амфотерного полимера. Такой полимер добавляют на поверхность волокнистого субстрата любым подходящим способом, например, нанесением с помощью клеильного пресса, распылением и/или нанесением в водяной камере. В одном варианте, в котором обрабатывают поверхность бумаги, также могут быть использованы анионные или неионные полимеры. В этом варианте неионные полимеры получаются путем сополимеризации виниловых мономеров формул (II) и (III), и/или (IIIa). Анионные полимеры могут быть получены путем сополимеризации мономеров формул (II), и (III), и/или (IIIa), и (IV).

Синтетический проклеивающий агент может быть введен в различных количествах. Например, синтетический проклеивающий агент обычно вносят с дозировкой в диапазоне от 0,1 кг/метрическая тонна до 10 кг/т, или от 0,5 до 5, или от 1 до 4 кг/т. В одном варианте смесь синтетический проклеивающий агент/полимер добавляют к бумажному сырью в таком массовом соотношении, которое обеспечивает получение полотна, обладающего улучшенной эффективностью проклеивания, по сравнению с полотном, полученным без катионоактивного полимера. В одном варианте смесь синтетического проклеивающего агента и полимера добавляют при массовом отношении в диапазоне от 1:0,05 до 1:1. В другом варианте смесь синтетический проклеивающий агент/полимер добавляют при массовом отношении в диапазоне от 1:0,1 до 1:0,5. В другом варианте смесь синтетический проклеивающий агент/полимер добавляют при массовом отношении в диапазоне от 1:0,1 до 1:0,2.

Кроме того, синтетический проклеивающий агент может быть добавлен в различных формах. В одном варианте синтетический проклеивающий агент эмульгируется с полимером. В другом варианте проклеивающий агент эмульгируется с водой и поверхностно-активными веществами. В другом варианте проклеивающий агент эмульгируется в крахмале.

В одном варианте синтетический проклеивающий агент добавляют, например, в качестве проклеивающей эмульсии, содержащей поверхностно-активное вещество, причем эмульсию готовят в условиях низкого сдвига, например, такие условия сдвига создаются с помощью устройства, выбранного из группы центробежных насосов, статических проточных смесителей, перистальтических насосов, магнитной мешалки в стакане, подвесного смесителя, и их сочетаний. В другом варианте синтетический проклеивающий агент добавляют в качестве проклеивающей эмульсии, содержащей поверхностно-активное вещество, причем эмульсию готовят в условиях высокого сдвига.

Примеры подходящих поверхностно-активных веществ включают (но не ограничиваются) первичные, вторичные и третичные алкил- и ариламины и их соответствующие четвертичные соли, сульфосукцинаты, жирные кислоты, этоксилированные жирные кислоты, жирные спирты, этоксилированные жирные спирты, жирные сложные эфиры, этоксилированные жирные сложные эфиры, этоксилированные триглицериды, сульфированные амиды, сульфированные амины, этоксилированные полимеры, пропоксилированные полимеры или этоксилированные/пропоксилированные сополимеры, полиэтиленгликоли, фосфатные сложные эфиры, этоксилаты фосфонированных жирных кислот, этоксилаты фосфонированных жирных спиртов, и алкил- и арилсульфонаты и сульфаты. Примеры подходящих предпочтительных поверхностно-активных веществ включают (но не ограничиваются) амиды; этоксилированные полимеры, пропоксилированные полимеры или этоксилированные/пропоксилированные сополимеры; жирные спирты, этоксилированные жирные спирты, жирные сложные эфиры, этоксилаты карбоксилированных спиртов или алкилфенолов; карбоновые кислоты; жирные кислоты; производные дифенилсульфоната; этоксилированные спирты; этоксилированные жирные спирты; этоксилированные алкилфенолы; этоксилированные амины; этоксилированные амиды; этоксилированные арилфенолы; этоксилированные жирные кислоты; этоксилированные триглицериды; этоксилированные жирные сложные эфиры; этоксилированные сложные эфиры гликолей; полиэтиленгликоли; эфиры жирных кислот; сложные эфиры глицерина; сложные эфиры гликолей; некоторые производные на основе ланолина; моноглицериды, диглицериды и их производные; сульфонаты олефинов; фосфаты сложных эфиров; фосфорорганические производные; фосфонированные этоксилаты жирных кислот, фосфонированные этоксилаты жирных спиртов; полиэтиленгликоли; полимерные полисахариды; пропоксилированные и этоксилированные жирные кислоты; алкил- и арилсульфаты и сульфонаты; этоксилированные алкилфенолы; сульфосукцинаматы; сульфосукцинаты.

В одном варианте осуществления поверхностно-активный компонент включает амин, который выбирают из группы, состоящей из триалкиламина формулы (I)

диметилсульфатной четвертичной соли триалкиламина формулы (I), бензилхлоридной четвертичной соли триалкиламина формулы (I) и диэтилсульфатной четвертичной соли триалкиламина формулы (I), в которой R1 означает метил или этил, R3 означает метил или этил, и R3 является алкилом, имеющим от 14 до 24 атомов углерода. В другом варианте поверхностно-активное вещество не содержит этот амин. Концентрация поверхностно-активного вещества может изменяться приблизительно от 0,1 мас.% до 20 мас.% в расчете на компонент - алкенилянтарный ангидрид.

Порядок добавления синтетического проклеивающего агента может быть различным. В одном варианте синтетический проклеивающий агент добавляют в сочетании с катионоактивным полимером.

Улучшение эффективности проклеивания, обеспечиваемое способом согласно изобретению можно определить различными способами. Например, эффективность проклеивания, т.е. измерение увеличения стойкости бумаги к воде может быть проведено с помощью теста на проникновение краски или теста Cobb.

Улучшение эффективности проклеивания может изменяться от 10 до 200 процентов и более, по сравнению с бумагой, полученной без полимера.

Бумага, полученная по способу изобретения, имеет выгодные характеристики. В одном варианте бумага имеет показатель проникновения краски в диапазоне от 50 до 1500 секунд. В другом варианте бумага имеет показатель Cobb в диапазоне от 15 до 200 г/м2.

Изобретение дополнительно описано в следующих иллюстративных примерах, в которых все части и проценты даны по массе, если не указано другое.

ПРИМЕРЫ

Пример 1 (сопоставительный)

Низкомолекулярный сополимер (90/10 мол.%) акриламида и [2-(метилметил-акрилоилокси)этил]триметиламмоний хлорида (AMD/Q6) был получен путем свободнорадикальной сополимеризации. Процесс полимеризации проводят при одновременном, непрерывном добавлении персульфата аммония и растворов мономеров в реакционный сосуд, который содержит деионизированную воду и хелатный агент, с добавкой буфера - яблочной кислоты. Раствор мономеров готовят путем смешивания 45,62 частей 52,96%-го раствора акриламида, 10,45 частей 75% раствора Q6, 2,4 частей 2% раствора гипофосфита натрия и 53,93 частей деионизированной воды. Доводят значение рН раствора мономеров до 4,14-3,78 с помощью 20%-го раствора яблочной кислоты. Раствор мономеров продувают азотом 1 час до добавления. Раствор для реакционного сосуда готовят путем добавления 278,46 частей деионизированной воды и 0,27 части 40% пентанатрий диэтиленпентаацетата. Этот раствор подкисляют 0,57 частями 20% раствора яблочной кислоты, доводя значение рН от 10,63 до 3,76. Последний раствор продувают азотом 1 час.

Раствор инициатора готовят путем добавления 0,38 части персульфата аммония к 7,87 частям деионизированной воды. Этот раствор продувают азотом в течение получаса до непосредственного использования. Добавление раствора мономеров и раствора персульфата аммония в реакционный сосуд проводят в течение 2,25 ч и 2,5 ч, соответственно. Процесс полимеризации проводят при 65°С. Реакционный раствор непрерывно продувают азотом, в течение всего процесса полимеризации.

Окончательный продукт имеет значение рН=3,1, объемная вязкость равна 90 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №3, 12 об/мин, при 25°С) и вязкость 2%-го раствора полимера равна 12 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №2, 30 об/мин, при 25°С). Молекулярная масса этого полимера (ММ) равна 227000 Дальтон.

Пример 2

Низкомолекулярный тройной полимер (90/10/5 мол.%) акриламида, [2-(метил-акрилоилокси)этил]триметиламмоний хлорида и 2-гидроксиэтилметакрилата (AMD/Q6/HEMA) получают путем свободнорадикальной сополимеризации. Процесс полимеризации проводят при одновременном, непрерывном добавлении персульфата аммония и растворов мономеров в реакционный сосуд, который содержит деионизированную воду и хелатный агент, с добавкой буфера - яблочной кислоты. Раствор мономеров готовят путем смешивания 41,64 частей 52,96%-го раствора акриламида, 10,11 частей 75%-го раствора Q6, 2,44 частей 97%-го раствора НЕМА, 2,4 части 2%-го раствора гипофосфита натрия и 55,86 частей деионизированной воды. Этот раствор имеет значение рН, равное 3,82. Раствор мономеров продувают азотом в течение 1 часа до добавления. Раствор для реакционного сосуда готовят путем смешивания 278,27 частей деионизированной воды и 0,27 частей 40% пентанатрий диэтиленпентаацетата. Раствор для реакционного сосуда подкисляют, используя 0,76 части 20%-го раствора яблочной кислоты, повышая рН от 10,47 до 3,63. Последний раствор продувают азотом 1 ч непосредственно до использования. Раствор инициатора готовят путем добавления 0,38 части персульфата аммония в 7,87 частей деионизированной воды. Этот раствор продувают азотом в течение получаса до непосредственного использования. Добавление раствора мономеров и раствора персульфата аммония в реакционный сосуд проводят в течение 2,25 ч и 2,5 ч, соответственно. Процесс полимеризации проводят при 65°С. Реакционный раствор непрерывно продувают азотом в течение всего процесса полимеризации.

Окончательный продукт имеет значение рН=3,1, объемная вязкость равна 70 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №3, 12 об/мин, при 25°С) и вязкость 2%го раствора полимера равна 11 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №2, 30 об/мин, при 25°С). Молекулярная масса этого полимера (ММ) равна 257000 Дальтон.

Пример 3

Полимеры из примеров 1 и 2 оценивают на препаратах эмульсий ASA с этими полимерами, определяя характеристики распределения частиц эмульсии (Таблица 1), путем добавления этих эмульсий в суспензию бумаги, получения листа бумаги ручного отлива и измерения проклеивания листов бумаги ручного отлива (Таблица 2).

Эмульгирование ASA с использованием полимеров

Готовят эмульсии ангидрида алкенилянтарной кислоты (ASA) с полимерами из примеров 1 и 2 при соотношении ASA/полимер 1/0,1. Концентрация ASA во время эмульгирования составляет 3,85 мас.%. Эмульсии ASA получают по следующей методике:

- Готовят раствор каждого полимера с фактической концентрацией 0,4 мас.%, используя деионизированную воду.

- Помещают 96,15 г раствора полимера в небольшой стакан смесителя из нержавеющей стали, и начинают перемешивание при малой скорости.

- При перемешивании добавляют 3,85 г ASA к раствору полимера с помощью пластмассового шприца. Быстро увеличивают скорость перемешивания от малой скорости до высокой, и включают таймер.

- Эмульгирование проводят в течение 3 минут с высокой скоростью.

- Измеряют размер частиц эмульсии, используя Анализатор размера частиц Horiba LA 700.

- Готовят раствор с концентрацией 0,25 мас.% ASA, используя деионизированную воду, и подкисляют раствор до рН=3 с помощью разбавленной соляной кислоты.

- Эмульсию помещают в ледяную воду и сразу используют для получения листа бумаги ручного отлива.

Способ получения листа бумаги ручного отлива

Листы бумаги ручного отлива получают, используя композицию смеси 50/50 отбеленной крафт-целлюлозы из твердой древесины и мягкой древесины, измельченной до степени помола 500 по Канадскому стандарту, в которую добавляют 15 мас.% осажденного карбоната кальция, и доводят значение рН до 7,8.

Для приготовления композиции используют деионизированную воду, и добавляют 80 ч/млн сульфата натрия и 50 ч/млн хлорида кальция.

При перемешивании обрабатывают эмульсией ASA загрузку с 0,71% твердых веществ, содержащую 10 г целлюлозных волокон и карбоната кальция. После контакта в течение 60 секунд добавляют вспомогательный анионный удерживающий агент, и продолжают перемешивание в течение 15 с. Получают три листа бумаги (массой 2,8 г) с помощью стандартной формы (8"×8") фирмы Nobel & Woods для ручного отлива бумаги, чтобы довести массу стопки бумаги до 50 фунтов/TAPPI (стопка по стандарту Технической ассоциации бумагоделательной промышленности), прессуют между фетровыми валками пневматического лощильного пресса с усилием около 15 фунт/кв. дюйм (106 кПа) и сушат в барабанной сушилке при 115°С (240°F). Используют дозировку ASA 1,36 кг/т (3 фунта/т) и 0,45 кг/т (1 фунт/т) вспомогательного анионного удерживающего агента.

Оценка проклеивания бумаги

Испытание проклеивания листа бумаги ручного отлива проводят с помощью теста проникновения краски Bayer Ink (BIP).

Способ тестирования проклеивания BIP обеспечивает полностью автоматизированное нанесение краски под поверхность бумаги вместе с автоматическим оптическим измерением конечного момента теста. В этом способе используется тот же принцип, что и в тесте TAPPI Т 530, но применяется прибор собственной конструкции, в котором предусмотрена автоматизированная система измерения и различная геометрия для источника света и детектора. В частности, в этом приборе все стадии BIP теста осуществляются автоматически. При нажатии кнопки пуска краска закачивается в чернильницу, пока краска не коснется нижней поверхности бумаги, этот момент определяется электронным устройством, причем хронометраж проникновения краски отслеживается с помощью измерения отражательной способности и отображается на цифровом дисплее. Во всех BIP тестах используется нейтральная краска с буфером (рН 7,0), которую готовят путем растворения 12,5 г красителя «нафтол зеленый В» в 500 мл деионизированной воды, и затем добавляют буферный раствор (рН 7), доводя общий объем до 1000 мл при 23°С.

Листы бумаги ручного отлива оценивают в условиях BIP теста после кондиционирования, по меньшей мере, в течение одного дня при 22,2°С и относительной влажности 50%. Испытывают три листа бумаги ручного отлива, по два раза на каждой стороне фетра, т.е. всего шесть испытаний.

Для начала BIP теста, каждый образец бумаги вставляют в прибор. Источник с кабелем волоконной оптики обеспечивает равномерное освещение образца сверху.

В той же области освещения расположен детектирующий кабель волоконной оптики. Начальную отражательную способность образца определяют автоматически и сохраняют как базис отсчета. Дозирующий насос автоматически подает тестовую краску из резервуара на дно чернильницы конической формы, пока краска не коснется нижней поверхности испытуемого образца бумаги, и в этот момент автоматически включается таймер. Изменение отражательной способности периодически регистрируются автоматически, и таймер останавливается, когда достигается предварительно заданный процент уменьшения отражательной способности. Это уменьшение составляет приблизительно 20%, т.е., образец сохраняет приблизительно 80% от начальной отражательной способности. Время работы в тесте отображается и регистрируется с точностью до секунды. Затем автоматически включается дренажный насос, работающий в течение времени, достаточного для удаления краски из чернильницы в сливной резервуар. Рассчитывается среднее время испытания для трех образцов на фетровой стороне.

Таблица 1
Распределение размера частиц эмульсии ASA
Обозначение полимера Отношение ASA/полимер Средний размер частиц (мкм) Доля частиц меньше 1 мкм (%) 90% частиц меньше размера (мкм) Диаграмма распределения размера частиц
Пример 1 1/0,1 0,631 72,6 1,771 Нормальная, с плечом
Пример 2 1/0,1 0,490 95,8 0,835 Нормальная
Таблица 2
Эффективность проклеивания эмульсией ASA
Обозначение полимера Описание полимера Отношение ASA/Полимер Проклеивание (сек) 1,36 кг/т ASA
Пример 1 Низкомолекулярный сополимер 1/0,1 146
Пример 2 Низкомолекулярный тройной полимер 1/0,1 290

В таблице 1 продемонстрировано, что эмульсия ASA, полученная с полимером из примера 2, имеет меньший средний размер частиц и более узкое распределение размера частиц. В таблице 2 продемонстрировано, что эмульсия ASA, полученная с полимером из примера 2, обеспечивает лучшее проклеивание, чем эмульсия ASA, полученная с полимером из примера 1.

Пример 4

Низкомолекулярный тетраполимер (90/10/5/4 мол.%) акриламида, [2-(метил-акрилоилокси)этил]триметиламмоний хлорида, 2-гидроксиэтилметакрилата и акриловой кислоты (AMD/Q6/HEMA/AA) получают методом свободнорадикальной сополимеризации. Процесс полимеризации проводят при одновременном, непрерывном добавлении персульфата аммония и растворов мономеров в реакционный сосуд, который содержит деионизированную воду и хелатный агент, с добавкой буфера - яблочной кислоты. Раствор мономеров готовят путем смешивания 99,13 частей 52,96%-го раствора акриламида, 25,28 частей 75%-го раствора Q6, 6,11 частей 97%-го раствора НЕМА, 2,66 частей раствора 99%-ой акриловой кислоты, 5,0 частей 4%-го раствора гипофосфита натрия и 10,32 частей деионизированной воды. Этот раствор имеет значение рН=2,12. Раствор мономеров продувают азотом в течение 1 ч до добавления. Раствор для реакционного сосуда готовят путем перемешивали 242,7 частей деионизированной воды и 0,27 части 40%-го пентанатрий диэтиленпентаацетата. Этот раствор для реакционного сосуда подкисляют от рН 10,69 до 4,53, добавляя 0,28 частей 20%-го раствора яблочной кислоты. Последний раствор продувают азотом 1 час до использования. Раствор инициатора готовят путем добавления 0,96 части персульфата аммония в 7,28 частей деионизированной воды. Этот раствор продувают азотом в течение получаса до использования. Добавление раствора мономеров и раствора персульфата аммония в реакционный сосуд проводят в течение 2,25 ч и 2,5 ч, соответственно. Процесс полимеризации проводят при 65°С. Реакционный раствор непрерывно продувают азотом, в течение всего процесса полимеризации.

Окончательный продукт имеет значение рН=2,03, объемная вязкость равна 2310 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №3, 12 об/мин, при 25°С) и вязкость 2%-го раствора полимера равна 7,0 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №2, 30 об/мин, при 25°С). Молекулярная масса этого полимера (ММ) равна 212000 Дальтон.

Пример 5

Готовят эмульсии ASA с полимерами из примеров 1, 2 и 4 при соотношении ASA/полимер 1/0,2. Концентрация ASA в ходе эмульгирования составляет 3,85 мас.%. Эмульсии ASA готовят по методике, описанной в примере 3, за исключением того, что для эмульгирования используют 0,8%-ный раствор полимера. Листы бумаги ручного отлива получают и испытывают, как описано в примере 3.

Таблица 3
Распределение размера частиц эмульсии ASA
Обозначение полимера Отношение ASA/полимер Средний размер частиц (мкм) Доля частиц меньше 1 мкм (%) 90% частиц меньше размера (мкм) Диаграмма распределения размера частиц
Пример 1 (сопоставительный) 1/0,2 0,589 73,0 2,062 Нормальная, с плечом
Пример 2 1/0,2 0,509 86,0 1.210 Нормальная
Пример 4 1/0,2 0,550 81,2 1,032 Нормальная
Таблица 4
Эффективность проклеивания эмульсией ASA (Примеры 1, 2 и 4)
Название полимера Описание полимера Отношение AS А/полимер Проклеивание (с) 1,36 кг/т ASA
Пример 1 (сопоставительный) Низкомолекулярный сополимер 1/0,2 440
Пример 2 Низкомолекулярный тройной полимер 1/0,2 560
Пример 4 Низкомолекулярный тетраполимер 1/0.2 495

В таблице 3 продемонстрировано, что эмульсии ASA, полученные с полимером из примера 2 и 4, имеют более мелкий средний размер частиц и более узкое распределение размера частиц, чем эмульсия ASA, полученная с полимером из примера 1. Таблица 4 показывает, что ASA, эмульгированный с полимерами из примера 2 и 4, обеспечивает лучшее проклеивание, чем ASA, эмульгированный с полимером из примера 1.

Пример 6

Готовят эмульсию ASA с полимером из примера 4 при соотношении ASA/полимер 1/0,2 и 1/1. Эти эмульсии сопоставляют с эмульсиями ASA, приготовленными с традиционным катионоактивным крахмалом при соотношениях ASA/крахмал 1/0,2 и 1/1.

Эмульсии готовят по методике, описанной в примере 3, за исключением того, что для получения эмульсии с отношением ASA/эмульгатор 1/0,2 используют 0,8%-ный раствор полимера, и для получения эмульсии с отношением ASA/эмульгатор 1/1 используют 4 мас.% раствор полимера или крахмала. Стабильность эмульсий проверяют спустя 2 часа.

Листы бумаги ручного отлива получают и испытывают, как описано в примере 3.

Таблица 5
Распределение размера частиц эмульсии ASA
Обозначение полимера Отношение ASA/полимер Средний размер частиц (мкм) Доля частиц меньше 1 мкм (%) 90% частиц меньше размера (мкм) Диаграмма распределения размера частиц Состояние эмульсии через 2 часа
Пример 4 1/0,2 0,599 81,2 1,363 Нормальная Без изменений
Пример 4 1/1 0,55 89,5 1,032 Нормальная Без изменений
Крахмал 1/0,2 10,498 15,6 19,170 Бимодальная Разделенная
Крахмал 1/1 0,614 84,7 1,143 Нормальная Агломерированная
Таблица 6
Эффективность проклеивания эмульсией ASA (Пример 3 и крахмал)
Обозначение полимера Отношение ASA/полимер Проклеивание (с) 1,36 кг/т ASA
Пример 3 1/0,2 495
Пример 3 1/1 733
Крахмал 1/0,2 0
Крахмал 1/1 1005

При соотношении ASA/полимер, равном 1/0,2, эмульсия ASA, приготовленная с полимером из примера 4 имеет более мелкий средний размер частиц, узкое распределение, и эмульсия является стабильной, по меньшей мере, в течение двух часов. Эта эмульсия обеспечивает проклеивание бумаги.

При соотношении ASA/крахмал, равном 1/0,2, эмульсия имеет большой средний размер частиц, бимодальное распределение, и эмульсия разделяется в течение 30 мин. Эта эмульсия не обеспечивает проклеивание бумаги.

При соотношении ASA/полимер и ASA/крахмал, равном 1/1, эмульсии ASA, приготовленные с полимером и с крахмалом, имеют небольшой средний размер частиц и узкое распределение размера частиц, однако ASA/крахмал нельзя использовать через 2 часа, хотя эмульсия ASA/полимер не изменяется, по меньшей мере, в течение 2 часов.

При соотношении 1/1 эмульсия ASA, приготовленная с крахмалом, превосходит эмульсию, приготовленную с полимером.

Пример 7 (сопоставительный)

Высокомолекулярный сополимер 90/10 мол.% акриламида и [2-(метил-акрилоилокси)этил]триметиламмоний хлорида (AMD/Q6) получают путем свободнорадикальной сополимеризации. Процесс полимеризации проводят при одновременном, непрерывном добавлении персульфата аммония и растворов мономеров в реакционный сосуд, который содержит деионизированную воду и хелатный агент, с добавкой буфера - яблочной кислоты. Раствор мономеров готовят путем смешивания 45,62 частей 52,96%-го раствора акриламида, 10,45 частей 75%-го раствора Q6, и 56,30 частей деионизированной воды. Раствор мономеров подкисляют от рН=4,1 до рН=3,7, добавляя 0,08 части 20%-го раствора яблочной кислоты. Раствор мономеров продувают азотом в течение 1 ч до добавления. Раствор для реакционного сосуда готовят путем перемешивани 278,41 частей деионизированной воды и 0,27 части 40%-го пентанатрий диэтиленпентаацетата. Этот раствор для реакционного сосуда подкисляют от рН 10,8 до 3,8, добавляя 0,62 части 20%-го раствора яблочной кислоты. Последний раствор продувают азотом 1 час до использования.

Раствор инициатора готовят путем добавления 0,22 части персульфата аммония в 8,03 частей деионизированной воды. Этот раствор продувают азотом в течение получаса до использования. Добавление раствора мономеров и раствора персульфата аммония в реакционный сосуд проводят в течение 2,25 ч и 2,5 ч, соответственно. Процесс полимеризации проводят при 65°С. Реакционный раствор непрерывно продувают азотом, в течение всего процесса полимеризации.

Окончательный продукт имеет значение рН=3,05, объемная вязкость равна 2389 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №3, 12 об/мин, при 25°С) и вязкость 2%го раствора полимера равна 62 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №2, 30 об/мин, при 25°С). Молекулярная масса этого полимера (ММ) равна 1000000 Дальтон.

Пример 8

Высокомолекулярный тройной полимер 90/10/5 мол.% акриламида, [2-(метилакрил-оилокси)этил]триметиламмоний хлорида и 2-гидроксиэтилметакрилата (AMD/Q6/HEMA) получают путем свободнорадикальной сополимеризации. Процесс полимеризации проводят при одновременном, непрерывном добавлении персульфата аммония и растворов мономеров в реакционный сосуд, который содержит деионизированную воду и хелатный агент, с добавкой буфера - яблочной кислоты. Раствор мономеров готовят путем смешивания 41,64 частей 52,96%-го раствора акриламида, 10,11 частей 75%-го раствора Q6, 2,44 частей 97%-го раствора НЕМА, и 58,26 частей деионизированной воды. Этот раствор имеет значение рН=3,62. Раствор мономеров продувают азотом в течение 1 ч до добавления. Раствор для реакционного сосуда готовят путем перемешивали 278,30 частей деионизированной воды и 0,27 части 40%-го пентанатрий диэтиленпентаацетата. Этот раствор для реакционного сосуда подкисляют от рН 10,87 до 3,81, добавляя 0,73 части 20%-го раствора яблочной кислоты. Последний раствор продувают азотом 1 час до использования.

Раствор инициатора готовят путем добавления 0,26 части персульфата аммония в 7,99 частей деионизированной воды. Этот раствор продувают азотом в течение получаса до использования. Добавление раствора мономеров и раствора персульфата аммония в реакционный сосуд проводят в течение 2,25 ч и 2,5 ч, соответственно. Процесс полимеризации проводят при 65°С. Реакционный раствор непрерывно продувают азотом в течение всего процесса полимеризации.

Окончательный продукт имеет значение рН=3,16, объемная вязкость равна 1400 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №3, 12 об/мин, при 25°С) и вязкость 2%-го раствора полимера равна 50 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №2, 30 об/мин, при 25°С). Молекулярная масса этого полимера (ММ) равна 1050000 Дальтон.

Пример 9

Готовят эмульсии ASA с полимерами из примеров 7 и 8 при соотношении ASA/полимер 1/0,1. Концентрация ASA во время эмульгирования равна 3,85 мас.%.

Приготовление эмульсий и ручную отливку листов бумаги проводят и тестируют по методике, описанной в примере 3.

Таблица 7
Распределение размера частиц эмульсии ASA
Обозначение полимера Отношение ASA/полимер Средний размер частиц (мкм) Доля частиц меньше 1 мкм (%) 90% частиц меньше размера (мкм)
Пример 7 (сопоставительный) 1/0,1 1,192 43,4 2,913
Пример 8 1/0,1 0,773 59,8 2,412
Таблица 8
Эффективность проклеивания эмульсией ASA
Обозначение полимера Описание полимера Отношение ASA/полимер Проклеивание (с) 1,36 кг/т ASA
Пример 7 (сопоставительный) Высокомолекулярный сополимер 1/0,1 131
Пример 8 Высокомолекулярный тройной полимер 1/0,1 332

В таблице 7 продемонстрировано, что эмульсия ASA, полученная с полимером из примера 8, имеет более мелкий средний размер частиц, чем эмульсия, полученная с полимером из примера 7. Таблица 8 показывает, что ASA, эмульгированный с полимерами из примера 8, обеспечивает значительно лучшее проклеивание, чем ASA, эмульгированный с полимером из примера 7.

Пример 10

Высокомолекулярный тройной полимер 90/10/5 мол.% акриламида, [2-(метилакрил-оилокси)этил]триметиламмоний хлорида и 2,3-дигидроксипропилметакрилата (AMD/Q6/DHPMA) получают путем свободнорадикальной сополимеризации. Процесс полимеризации проводят при одновременном, непрерывном добавлении персульфата аммония и растворов мономеров в реакционный сосуд, который содержит деионизированную воду и хелатный агент, с добавкой буфера - яблочной кислоты. Раствор мономеров готовят путем смешивания 40,93 частей 52,96%-го раствора акриламида, 9,93 частей 75%-го раствора Q6, 2,87 частей 100%го DHPMA и 58,66 частей деионизированной воды. Этот раствор подкисляют от рН=4,9 до рН=4,05, добавляя 0,6 части 20%-го раствора яблочной кислоты. Раствор мономеров продувают азотом в течение 1 ч до добавления. Раствор для реакционного сосуда готовят путем перемешивания 278,65 частей деионизированной воды и 0,27 части 40%-го пентанатрий диэтиленпентаацетата. Этот раствор для реакционного сосуда подкисляют от рН 10,15 до 3,8, добавляя 0,38 части 20%-го раствора яблочной кислоты. Последний раствор продувают азотом 1 час до использования.

Раствор инициатора готовят путем добавления 0,26 части персульфата аммония в 7,99 частей деионизированной воды. Этот раствор продувают азотом в течение получаса до использования. Добавление раствора мономеров и раствора персульфата аммония в реакционный сосуд проводят в течение 2,25 ч и 2,5 ч, соответственно. Процесс полимеризации проводят при 65°С. Реакционный раствор непрерывно продувают азотом, в течение всего процесса полимеризации.

Окончательный продукт имеет значение рН=3,16, объемная вязкость равна 920 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №3, 12 об/мин, при 25°С) и вязкость 2%го раствора полимера равна 39 сП (измерена с помощью вискозиметра Брукфильда, модель DV-III, шпиндель №2, 30 об/мин, при 25°С).

Пример 11

Готовят эмульсии ASA с полимерами из примеров 7, 8 и 10 при соотношении ASA/полимер 1/0,1. Концентрация ASA во время эмульгирования равна 7,4 мас.%. Эмульсии ASA готовят по методике, описанной в примере 3, за исключением того, что 7,4 г ASA добавляют к 92,6 г раствора полимера (0,8 мас.%). Листы бумаги ручного отлива получают и испытывают, как описано в примере 3.

Таблица 9
Распределение размера частиц эмульсии ASA
Обозначение Отношение Концентрация Средний Доля частиц 90% частиц
полимера ASA/полимер ASA (%) размер частиц (мкм) меньше 1 мкм (%) меньше размера (мкм)
Пример 7 1/0,1 7,4 0,909 55 2,153
(сопоставительный)
Пример 8 1/0,1 7,4 0,702 66,5 1,990
Пример 10 1/0,1 7,4 0,714 65,7 1,942
Таблица 10
Эффективность проклеивания эмульсией ASA (Примеры 7, 8 и 10)
Обозначение полимера Описание полимера Отношение ASА/полимер Проклеивание (с) 1,36 кг/т ASA
Пример 7 (сопоставительный) Высокомолекулярный сополимер 1/0,1 206
Пример 8 Высокомолекулярный тройной полимер 1/0,1 349
Пример 10 Высокомолекулярный тройной полимер 1/0,1 327

В таблице 9 показано, что эмульсии ASA, полученные с полимером из примера 8 и 10, имеют более мелкий средний размер частиц, чем эмульсия, полученная с полимером из примера 7. Как показано в таблице 10, проклеивание, полученное с ASA, эмульгированным с полимерами из примеров 8 и 10, значительно лучше, чем проклеивание с ASA, эмульгированным с полимером из примера 7.

Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на определенные предпочтительные варианты исполнения, возможны другие разновидности изобретения. Следовательно, сущность и объем прилагаемой формулы изобретения не должны ограничиваться описанием приведенных вариантов изобретения.

1. Катионоактивный полимер, применяемый в качестве добавки при производстве бумаги, который получают путем сополимеризации:
(1) винилового мономера, который выбирают из группы, состоящей из соединения формулы (I) или формулы (Ia), где формула (I) и формула (Ia) имеют следующий вид:
или

в которой R1 означает атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или группу NH, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метальную группу или этильную группу и X означает атом хлора, атом брома или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу; и
(3) винилового мономера, который выбирают из группы, состоящей из соединения формулы (III), формулы (IIIa) и их сочетаний, где формула (III) и формула (IIIa) имеют следующий вид:
или

где R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n равно 1-4 включительно и m означает 1 или 2.

2. Полимер по п.1, который имеет катионоактивный заряд, по меньшей мере, от 1 до 99 мол.%.

3. Полимер по п.1, который содержит 2-гидроксиэтилметакрилат от 1 до 30 мол.%.

4. Полимер по п.1, который имеет молекулярную массу от 10000 до 3000000 единиц Дальтона средней молекулярной массы.

5. Полимер по п.1, который является сшитым или разветвленным.

6. Амфотерный полимер, применяемый в качестве добавки при производстве бумаги, который получают путем сополимеризации:
(1) винилового мономера формулы:

или
в которой R1 представляет собой атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH-группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и X является атомом хлора, атомом брома или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 представляет собой атом водорода или метильную группу, n означает 1 или 4 и m равно 1 или 2; и
(4) анионного винилового мономера формулы

в которой R7 означает атом водорода или метильную группу и R8 означает атом водорода, щелочной металл, аммонийную группу.

7. Полимер по п.6, который имеет анионный заряд от 0 до 40 мол.%.

8. Способ получения полотна из бумажного сырья с улучшенной эффективностью проклеивания, который включает следующие стадии:
(a) получение бумажного сырья;
(b) добавление к бумажному сырью композиции, содержащей:
(i) синтетический проклеивающий агент и
(ii) катионоактивный полимер, применяемый в качестве добавки к бумаге, который получают путем сополимеризации:
(1) винилового мономера формулы

или
в которой R1 представляет собой атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH-группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и X является атомом хлора, атомом брома или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 представляет собой атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n равно от 1 до 4 включительно и m равно 1 или 2;
(iii) воду или раствор крахмала, и
(c) образование полотна из указанного бумажного сырья,
причем полотно обладает улучшенной эффективностью проклеивания по сравнению с полотном, полученным без катионоактивного полимера.

9. Способ по п.8, в котором полимер имеет катионоактивный заряд, по меньшей мере, от 1 до 99 мол.%.

10. Способ по п.8, в котором полимер содержит 2-гидроксиэтилметакрилат от 1 до 30 мол.%.

11. Способ по п.8, в котором смесь синтетического проклеивающего агента и полимера добавляют при соотношении масс от 1:0,05 до 1:1.

12. Способ по п.8, в котором синтетический проклеивающий агент эмульгируется.

13. Способ по п.8, в котором синтетический проклеивающий агент выбирают из группы, состоящей из ангидрида алкенилянтарной кислоты, димера алкилкетена, димеров алкенокетена, алкилизоцианатов, алкилангидридов или их комбинаций.

14. Способ по п.8, в котором синтетический проклеивающий агент добавляют в сочетании с катионоактивным полимером.

15. Способ по п.8, в котором температура находится от 20 до 40°С.

16. Способ по п.8, в котором синтетически проклеивающий агент эмульгируют в виде эмульсии с полимером или эмульгируют в крахмале.

17. Способ по п.8, в котором увеличивается эффективность проклеивания и стойкость бумаги к воде, определяемая в тесте проникновения краски или тесте Cobb.

18. Способ по п.8, в котором синтетически проклеивающий агент добавляют в виде проклеивающей эмульсии, содержащей поверхностно-активное вещество, и эмульсию получают в условиях малого сдвига.

19. Способ по п.8, в котором синтетически проклеивающий агент добавляют в виде проклеивающей эмульсии, содержащей поверхностно-активное вещество, и эмульсию получают в условиях высокого сдвига.

20. Способ по п.8, в котором эффективность проклеивания улучшается на 10 - 200% по сравнению с бумагой, полученной без полимера.

21. Способ по п.8, в котором синтетический проклеивающий агент вносят в количестве, изменяющемся от 0,1 кг/метрическая тонна (кг/т) до 10 кг/т, предпочтительно от 0,5 до максимум 5 кг/т, более предпочтительно от 1 до 4 кг/т.

22. Бумага, полученная способом по п.8, которая имеет показатель проникновения краски от 50 до 1500 с в соответствии с тестом проникновения краски Bayer Inc.

23. Способ получения полотна из бумажного сырья с улучшенной эффективностью проклеивания, который включает следующие стадии:
(a) получение бумажного сырья;
(b) добавление к бумажному сырью композиции, содержащей:
(i) синтетический проклеивающий агент и
(ii) амфотерный полимер, применяемый в качестве добавки к бумаге, который получают путем сополимеризации
(1) винилового мономера формулы

или
в которой R1 представляет собой атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH-группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 означает метильную группу или этильную группу и X является атомом хлора, атомом брома или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 представляет собой атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n равно 1 или 4 и m равно 1 или 2.
(4) анионного винилового мономера формулы

в которой R7 представляет собой атом водорода или метильную группу и R8 означает атом водорода, щелочной металл, аммонийную группу;
(iii) воду или раствор крахмала, и
(с) образование полотна из указанного бумажного сырья, причем полотно обладает улучшенной эффективностью проклеивания по сравнению с полотном, полученным без амфотерного полимера.

24. Способ получения катионоактивного полимера, применяемого в качестве добавки в бумагу, который включает сополимеризацию следующих ингредиентов:
(1) винилового мономера формулы

или
в которой R1 означает атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метильную группу или этильную группу и X является атомом хлора, атомом брома, или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 означает атом водорода или метильную группу, n означает 1-4, включительно и m равно 1 или 2.

25. Способ получения амфотерного полимера, применяемого в качестве добавки в бумагу, который включает сополимеризацию следующих ингредиентов:
(1) винилового мономера формулы

или
где R1 означает атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метильную группу или этильную группу и X означает атом хлора, атом брома, или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 означает атом водорода или метильную группу, n означает 1 или 4 и m равно 1 или 2.

26. Способ получения полотна из бумажного сырья, который включает следующие стадии:
(a) получение бумажного сырья;
(b) образование полотна из указанного бумажного сырья,
(c) добавление к полотну композиции, содержащей:
(i) ангидрид алкенилянтарной кислоты и
(ii) катионоактивный полимер, применяемый в качестве добавки к бумаге, полученный путем сополимеризации:
(1) винилового мономера формулы

или
в которой R1 означает атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метильную группу или этильную группу и X означает атом хлора, атом брома или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n означает 1-4 включительно и m равно 2 или 3,
(iii) воду или раствор крахмала.

27. Способ получения полотна из бумажного сырья, который включает в себя
(a) получение бумажного сырья;
(b) образование полотна из указанного бумажного сырья,
(c) добавление к полотну композиции, содержащей:
(i) ангидрид алкенилянтарной кислоты и
(ii) амфотерный полимер, применяемый в качестве добавки к бумаге, полученный путем сополимеризации:
(1) винилового мономера формулы

или
в которой R1 означает атом водорода или метильную группу, А означает атом кислорода или NH группу, n равно 2 или 3, каждый R2 и R3 представляет собой метильную группу или этильную группу и X означает атом хлора, атом брома или X- является ионом метилсульфата; и
(2) винилового мономера формулы

в которой R4 означает атом водорода или метильную группу, и
(3) винилового мономера формулы

или
в которой R5 и R6 означают атом водорода или метильную группу, n означает 1-4 включительно и m равно 1 или 2,
(4) анионного винилового мономера формулы

в которой R7 означает атом водорода или метильную группу и R8 означает атом водорода, щелочной металл, аммонийную группу,
(iii) воду или раствор крахмала.

28. Способ по п.27, в котором бумагу дополнительно обрабатывают полимерами, которые выбирают из группы, состоящей из анионных полимеров или неионных полимеров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения водной дисперсии полимера. .
Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к способам изготовления мешочной бумаги, а также к мешочной бумаге с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Изобретение относится к способам изготовления проклеенной бумаги. .
Изобретение относится к области изготовления бумаги для гофрирования и/или плоских слоев в производстве гофрированного картона. .

Изобретение относится к способам изготовления бумаги (включая картон) и, в частности, к способам изготовления бумаги, упрочненной крахмалом. .

Изобретение относится к получению бумаги, в частности к форимпрегнатам для ее изготовления. .
Изобретение относится к области изготовления бумаги для гофрирования и/или плоских слоев в производстве гофрированного картона. .

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажной промышленности, а именно - к способу получения бумажной массы при производстве типографской, книжно-журнальной бумаги.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности. .
Наверх