Оптический отбеливатель для бумаги
Изобретение относится к соединению формулы (2), в котором Z1 и Z2 означают независимо друг от друга OR9 или OR10, где R9 и R10 означают независимо друг от друга линейный C1-C3 алкил; или Z1 и Z2 означают независимо друг от друга NR2R3 или NR4R5, где R2 и R4 означают независимо друг от друга водород, линейный C1-C3 алкил, линейный С2-С3 гидроксиалкил или разветвленный С3 гидроксиалкил, СН2СО2М, CH2CH2CONH2, R3 и R5 означают независимо друг от друга линейный С2-С3 алкил, линейный С2-С3 гидроксиалкил или разветвленный С3 гидроксиалкил, CH2CH2SO3M, СН2СО2М, СН(CO2M)CH2CO2M, R2 и R3 и/или R4 и R5 означают вместе с соседним атомом азота морфолиновое кольцо, и R1 и R6 означают водород, R7 и R8 означают независимо друг от друга линейный С1-С4 алкил, X и Y означают SO3M, m и n равны 1, и М означает катион для баланса анионного заряда, выбранный из группы, включающей в себя или по существу состоящей из катиона щелочного металла. Изобретение также относится к способу получения соединения формулы (2) и к концентрированной водной композиции для оптического осветления тканей, бумаги, картона и нетканых материалов на основе соединения формулы (2). Технический результат – получены новые соединения и композиция на их основе, которые могут найти применение в качестве оптического отбеливателя для отбеливания и осветления бумаги, картона, текстиля и нетканых материалов. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 табл., 11 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому отбеливателю для отбеливания и осветления бумаги, картона, текстиля и нетканых материалов, способу изготовления указанного оптического отбеливателя, применению указанного отбеливателя в процессах изготовления бумаги и способу отбеливания бумаги.
Уровень техники
Высокий уровень белизны (обычно называемый белизной CIE) и яркости (например, яркость ISO) являются важными параметрами для оценки качества целлюлозных основ, в частности бумажных изделий для конечного пользователя. Наиболее важным сырьем для таких изделий являются целлюлоза, целлюлозная масса и лигнин. Однако эти материалы по своей природе поглощают синий свет и поэтому имеет желтоватый оттенок, придавая изделиям тусклый вид.
Чтобы компенсировать естественное поглощение синего света сырьем, используют оптические отбеливатели (также называемые оптическими осветлителями или OBA, или флуоресцентными отбеливающими средствами, или FWA). OBA обычно поглощают УФ-излучение с максимальной длиной волны от 350 нм до 360 нм и преобразуют этот поглощенный свет в видимый синий свет с максимальной длиной волны 440 нм.
Оптические характеристики изделий из целлюлозных основ оцениваются в соответствии с известными стандартными процедурами измерения белизны CIE и яркости ISO. Значение белизны CIE получено из измерений света, отраженного бумагой по всему спектру видимого света. Яркость - это измерение коэффициента отражения синего света.
В современном мире известно применение оптических осветлителей (OBA) с помощью различных процедур к бумажным, картонным, текстильным и нетканым изделиям для повышения белизны, яркости и, следовательно, привлекательности этих изделий. Наиболее широко используемыми оптическими осветлителями в этих отраслях промышленности являются анилинозамещенные бистриазинильные производные 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфоновой кислоты.
В бумажной промышленности наиболее широко используется OBA формулы (1). OBA формулы (1) обеспечивают универсальность нанесения в любой точке бумагоделательной машины, будь то на влажном конце (нанесение на бумажную массу) или на поверхность бумаги с использованием технологий проклейки или нанесения покрытия. Другие OBA, в которых анилинозамещающий компонент содержит две сульфокислотные группы, обеспечивают особенно высокую белизну при нанесении на поверхность бумаги.
В EP 0884312 A1 раскрыт состав, содержащий флуоресцентное отбеливающее вещество, с концентрацией действующего вещества более 30 мас. %. Действующее вещество представляет собой гидрат 4,4'-ди-триазиниламино-2,2'-ди-сульфостильбена, который не несет никаких заместителей на концевом анилинозамещающем компоненте.
В WO 2010/060570 A1 раскрыт оптический осветляющий состав, содержащий OBA типа бис(триазиниламино) стилбена c двумя сульфогруппами на концевом анилинозамещающем компоненте. Это отбеливающее вещество обеспечивает хорошую совместимость с проклеивающими составами, содержащими соли двухвалентных металлов.
В бумажной промышленности по-прежнему существует потребность в создании улучшенных OBA и составов OBA. Поэтому была поставлена задача создать OBA, которые способны обеспечивать белизну и яркость с большей эффективностью, с вытекающими из этого преимуществами повышенной устойчивости и снижения затрат при неизменно хорошем сродстве к целлюлозным основам, таким как бумага и картон.
Раскрытие изобретения
В первом аспекте изобретения задача решается соединением по формуле (2)
в котором
Z1 и Z2 означают независимо друг от друга OR9 или OR10, где
R9 и R10 означают независимо друг от друга линейный С1-С3 алкил или разветвленный С3 алкил, или
Z1 и Z2 означают независимо друг от друга NR2R3 или NR4R5, в котором
R2 и R4 означают независимо друг от друга водород, линейный С1-С4 алкил или разветвленный С3, С4 алкил, линейный С2-С3 гидроксиалкил или разветвленный С3 гидроксиалкил, CH2CO2M, CH2CH2CONH2 или CH2CH2CN,
R3 и R5 означают независимо друг от друга линейный C1-C4 алкил или разветвленный C3, C4 алкил, линейный C2-C3 гидроксиалкил или разветвленный C3 гидроксиалкил, CH2CH2SO3M CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CO2M или CH(CO2M)CH2CH2CO2M, бензил или
R2 и R3
и/или
R4 и R5 означают вместе с соседним атомом азота морфолиновое кольцо, и
R1 и R6 означают независимо друг от друга водород, линейный C1-C4 алкил или разветвленный C3, C4 алкил, линейный C2-C3 гидроксиалкил или разветвленный C3 гидроксиалкил, CH2CH2CONH2 или CH2CH2CN,
R7 и R8 означают независимо друг от друга водород, линейный С1-С4 алкил или разветвленный С3, С4 алкил, при условии, что по меньшей мере один из R7 или R8 является линейным С1-С4 алкилом или разветвленным C3, C4 алкилом,
X и Y означают независимо друг от друга CO2M или SO3M,
m и n равны 0, 1 или 2, при условии, что по меньшей мере один из m или n равен по меньшей мере 1, и
М означает катион для баланса анионного заряда, выбранный из группы, включающей в себя или по существу состоящей из водорода, катиона щелочного металла, катиона щелочноземельного металла, аммония, аммония, который моно-, ди-, три - или тетра замещен линейным С1-С4 алкилом или разветвленным С3, С4 алкильным радикалом, аммония, который моно-, ди-, три - или тетра замещен линейным или разветвленным C1-C4 гидроксиалкилом или разветвленным гидроксиалкильным радикалом, аммония, который моно-, ди-, три - или тетра замещен смесью линейного С1-С4 алкила, или разветвленного С3, C4 алкильного радикала, или линейного C1-C4 гидроксиалкила или разветвленного C3, C4 гидроксиалкильного радикала, или смесей указанных катионов,
причем, если R7 - линейный С1-С4 алкил или разветвленный С3, С4 алкил, то n равно по меньшей мере 1, и/или если R8 - линейный С1-С4 алкил или разветвленный C3, C4 алкил, то m равно по меньшей мере 1.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения R7 и/или R8 означают водород, метил или этил, предпочтительно R7 и/или R8 находятся в пара-положении по отношению к R1 или, соответственно, R6, несущему атом азота, при условии, что по меньшей мере один из R7 или R8 является метилом или этилом.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения R7 и/или R8 означают водород, метил или этил, предпочтительно R7 и/или R8 находятся в пара-положении по отношению к R1 или, соответственно, R6, несущему атом азота.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения
X и Y означают SO3M, и
М означает катион для баланса анионного заряда, выбранный из группы Li+, Na+, K+, 
Ca2+, Mg2+, аммония, который моно -, ди -, три- или тетра замещен линейным C1-C4 гидроксиалкилом или разветвленным C3, C4 гидроксиалкильным радикалом, аммония, который ди-, три- или тетра замещен смесью линейного C1-C4 алкила или разветвленного C3, C4 алкильного радикала и линейного C1-C4 гидроксиалкила или разветвленного C3, C4 гидроксиалкильного радикала, или смесь указанных катионов, и
m и n равны 1
или где
X и Y означают SO3M, и
М означает Na+, и
m и n равны 1.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения X находится в мета-положении по отношению к R1, несущему атом азота, а Y находится в мета-положении по отношению к R6, несущему атом азота.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения R9 и R10 означают независимо друг от друга метил, этил, пропил или изопропил, предпочтительно метил.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения, R1 и/или R6 означают водород.
Предпочтительно, согласно первому аспекту изобретения
R2 и R4
и/или
R3 и R5 означают независимо друг от друга гидроксиэтил и/или гидроксиизопропил, предпочтительно гидроксиэтил.
Во втором аспекте изобретение относится к концентрированной водной композиции, содержащей от 5 до 60 мас. % по меньшей мере одного соединения формулы (2) согласно по меньшей мере одному варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения.
Предпочтительно, согласно второму аспекту изобретения, концентрированная водная композиция содержит одну или несколько добавок биоцидов, загустителей, затеняющих красителей, солюбилизаторов, полимеров, таких как поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль, или неорганическую соль, такую как хлорид натрия.
Предпочтительно, согласно второму аспекту изобретения, концентрированная водная композиция находится в виде суспензии.
В третьем аспекте изобретение относится к способу получения соединения формулы (2) по меньшей мере по одному варианту осуществления в соответствии с первым аспектом изобретения, в котором галогенид цианура реагирует на первой стадии с соединением формулы (4) и/или соединением формулы (5)
где R7, R8, X, Y, m и n имеют значение, определенное по меньшей мере в одном варианте осуществления согласно первому аспекту изобретения, и в котором продукт реакции первой стадии реагирует на второй стадии с соединением формулы (6)
где M имеет значение, определенное по меньшей мере в одном из вариантов осуществления, определенных выше,
или в котором галогенид цианура реагирует на первой стадии с соединением формулы (6), а продукт реакции первой стадии реагирует на второй стадии с соединениями формулы (4) и/или формулы (5),
и в котором продукт реакции второй стадии реагирует на третьей стадии с соединением формулы (7) и/или соединением формулы (8)
где R2, R3, R4, R5 имеют значения, определенные выше, или
в котором продукт реакции второй стадии реагирует на третьей стадии с соединением формулы (9) и/или соединением формулы (10)
где R9 и R10 имеют значения, определенные выше.
Предпочтительно, согласно третьему аспекту изобретения реакцию проводят в водной среде и первую стадию осуществляют при температуре в диапазоне от 0 до 20°C и при значении рН в диапазоне от 4 до 6, вторую стадию проводят при температуре в диапазоне от 20 до 80°C и при значении рН в диапазоне от 6 до 7,5, а третью стадию проводят при температуре в диапазоне от 60 до 102°C и при значении рН в диапазоне от 7,5 до 9.
В четвертом аспекте изобретение относится к способу отбеливания бумаги, включающему в себя следующие стадии:
приготовление суспензии целлюлозы,
добавление 0,01-5 мас. % в пересчете на сухое волокно целлюлозы в водной композиции согласно по меньшей мере одному варианту осуществления второго аспекта изобретения для получения осветленной целлюлозной массы,
слив воды из смеси,
прессование и сушка смеси для получения бумажного листа.
В пятом аспекте изобретение относится к композиции для поверхностного осветления бумаги, содержащей по меньшей мере один поверхностный проклеивающий агент и по меньшей мере одно соединение формулы (2) в соответствии с по меньшей мере с одним из вариантов осуществления первого аспекта изобретения, а также воду.
Предпочтительно, согласно пятому аспекту изобретения, поверхностный проклеивающий агент содержит один или несколько крахмальных материалов.
Предпочтительно, в соответствии с пятым аспектом изобретения один или несколько крахмальных материалов выбраны из группы, состоящей из ферментативно, химически или термически модифицированного крахмала, окисленного крахмала, гидроксиэтилированного крахмала, ацетилированного крахмала, нативного крахмала, анионного крахмала, катионного крахмала или амфифильного крахмала.
Предпочтительно, согласно пятому аспекту изобретения, количество поверхностного проклеивающего агента в композиции для поверхностного осветления составляет от 1 до 30 мас. %, предпочтительно от 2 до 20 мас. %, более предпочтительно от 5 до 15 мас. %, причем весовой процент рассчитан по общей массе композиции для поверхностного осветления.
Предпочтительно, в соответствии с пятым аспектом изобретения значение рН поверхностной осветляющей композиции находится в диапазоне от 4 до 13, предпочтительно от 6 до 11.
В шестом аспекте изобретение относится к получению композиции для поверхностного осветления путем добавления соединения формулы (2) согласно по меньшей мере одному варианту осуществления первого аспекта изобретения в качестве оптического осветлителя к предварительно приготовленному водному раствору поверхностного проклеивающего агента при температуре от 20 до 90°C.
В седьмом аспекте изобретение относится к композиции пигментированного покрытия, содержащей по меньшей мере один пигмент, по меньшей мере одно связующее, по меньшей мере одно соединение формулы (2) согласно по меньшей мере одному варианту осуществления первого аспекта изобретения, а также воду.
Предпочтительно, в соответствии с седьмым аспектом изобретения композиция пигментированного покрытия содержит от 10 до 70 мас. %, предпочтительно от 40 до 60 мас. %, по меньшей мере одного белого пигмента, причем весовой процент рассчитан по общей массе композиции пигментированного покрытия.
Предпочтительно, согласно седьмому аспекту изобретения, композиция пигментированного покрытия содержит 0,01-1 мас. %, предпочтительно 0,05-0,5 мас. % соединения формулы (2) по меньшей мере в одном варианте осуществления первого аспекта изобретения, причем весовой процент рассчитан по общей массе сухого белого пигмента в композиции пигментированного покрытия.
Предпочтительно в соответствии с седьмым аспектом изобретения белый пигмент выбирают из группы, состоящей из силикатов алюминия, карбоната кальция, диоксида титана, гидроксида алюминия, карбоната бария, сульфата бария и сульфата кальция или их смесей.
Предпочтительно, в соответствии с седьмым аспектом изобретения связующее выбирают из первичного связующего, содержащего один или несколько синтетических латексов, стирол-бутадиеновый полимер, винилацетат, стирол-акриловый полимер, винил-акриловый полимер или этиленвинилацетатный полимер, и необязательно из вторичного связующего, содержащего один или несколько крахмалов, карбоксиметилцеллюлозу, казеин, соевый полимер, поливиниловый спирт.
В восьмом аспекте изобретение относится к моющей композиции, содержащей одно или более поверхностно-активных веществ и по меньшей мере одно соединение формулы (2) по одному варианту осуществления в соответствии с первым аспектом изобретения.
Предпочтительно, согласно восьмому аспекту изобретения моющая композиция находится в жидкой форме, а количество соединения формулы (2) составляет от 0,005 до 1 мас. %, предпочтительно от 0,01 до 0,5 мас. %, наиболее предпочтительно от 0,02 до 0,25 мас. %. Весовой процент рассчитан от общей массы моющей композиции.
Предпочтительно, согласно восьмому аспекту изобретения, моющая композиция содержит дополнительно моющие компоненты, выбранные из группы, состоящей из полифосфата щелочного металла, карбоната натрия и цеолитов, средства против переосаждения, выбранные из карбоксиметилцеллюлозы и поливинилпирролидона, и ферменты, выбранные из протеаз, амилаз и липаз.
В девятом аспекте изобретение относится к применению соединений формулы (2) по меньшей мере в одном варианте осуществления первого аспекта изобретения или к применению водной композиции по меньшей мере в одном варианте осуществления второго аспекта изобретения для оптического осветления текстиля, бумаги, картона и нетканых материалов.
Предпочтительно, согласно девятому аспекту изобретение относится к применению соединения формулы (2) по меньшей мере в одном варианте осуществления первого аспекта изобретения в процессе изготовления бумаги, в котором соединение формулы (2) добавляют в целлюлозу.
Предпочтительно, согласно девятому аспекту изобретение относится к применению соединений формулы (2) по меньшей мере в одном варианте осуществления первого аспекта изобретения в композиции для поверхностного осветления бумаги по меньшей мере в одном варианте осуществления по пятому аспекту изобретения, или в композиции пигментированного покрытия по меньшей мере в одном варианте осуществления седьмого аспекта изобретения, или в моющей композиции по меньшей мере в одном варианте осуществления по восьмому аспекту изобретения.
Осуществление изобретения
В первом аспекте настоящее изобретение относится к соединению формулы (2)
в котором
Z1 и Z2 означают независимо друг от друга OR9 или OR10, в которых
R9 и R10 означают независимо друг от друга линейный С1-С3 алкил или разветвленный С3 алкил, или
Z1 и Z2 означают независимо друг от друга NR2R3 или NR4R5, где
R2 и R4 означают независимо друг от друга водород, линейный С1-С4 алкил или разветвленный С3,С4 алкил, линейный С2-С3 гидроксиалкил или разветвленный С3 гидроксиалкил, CH2CO2M, CH2CH2CONH2 или CH2CH2CN,
R3 и R5 означают независимо друг от друга линейный C1-C4 алкил, линейный C2-C3 гидроксиалкил или разветвленный C3 гидроксиалкил, CH2CH2SO3M, CH2CO2M, CH(CO2M)CH2CO2M или CH(CO2M)CH2CH2CO2M, бензил или
R2 и R3
и/или
R4 и R5 означают вместе с соседним атомом азота морфолиновое кольцо, и
R1 и R6 означают независимо друг от друга водород, линейный C1-C4 алкил или разветвленный C3,C4 алкил, линейный C2-C3 гидроксиалкил или разветвленный C3 гидроксиалкил, CH2CH2CONH2 или CH2CH2CN,
R7 и R8 означают независимо друг от друга водород, линейный С1-С4 алкил или разветвленный С3, С4 алкил, при условии, что по меньшей мере один из R7 или R8 является линейным С1-С4 алкилом или разветвленным C3, C4 алкилом,
X и Y означают независимо друг от друга CO2M или SO3M,
m и n равны 0, 1 или 2, при условии, что по меньшей мере один из m или n равен по меньшей мере 1, и
М означает катион для баланса анионного заряда, выбранный из группы, включающей в себя или по существу состоящей из водорода, катиона щелочного металла, катиона щелочноземельного металла, аммония, аммония, который моно-, ди-, три - или тетра замещен линейным С1-С4 алкилом или разветвленным С3, С4 алкильным радикалом, аммония, который моно-, ди-, три - или тетра замещен линейным или разветвленным C1-C4 гидроксиалкилом или разветвленным C3, C4гидроксиалкильным радикалом, аммония, который моно-, ди-, три - или тетра замещен смесью линейного C1-C4 алкила, или разветвленного C3, C4 алкильного радикала, или линейного C1-C4 гидроксиалкила или разветвленного C3, C4 гидроксиалкильного радикала, или смеси указанных катионов,
при этом, если R7 - линейный С1-С4 алкил или разветвленный С3, С4 алкил, то n равно по меньшей мере 1, и/или если R8 - линейный С1-С4 алкил или разветвленный C3, C4 алкил, то m равно по меньшей мере 1.
Соединение формулы (2) обладает особенно хорошим отбеливающим и осветляющим действием, сохраняя при этом хорошее сродство к целлюлозным волокнам. Таким образом, для достижения необходимого отбеливающего эффекта на бумаге или картоне необходимы меньшие количества соединения формулы (2), с вытекающими из этого преимуществами повышенной устойчивости и снижения затрат.
В рамках настоящей заявки соединение формулы (2) называют оптическим осветлителем (OBA).
В этом отношении изобретатели обнаружили, что если по меньшей мере один концевой анилинозамещающий компонент в соединении формулы (2) несет линейную или разветвленную алкильную группу С1-С4 и по меньшей мере одну группу SO3M или CO2M одновременно, то качество OBA в отношении отбеливающих и осветляющих характеристик улучшается.
Соединение формулы (2) может быть нанесено на целлюлозное волокно либо добавлением к бумажной массе, либо обработкой поверхности бумаги в проклеивающем или покрывающем составе.
В некоторых вариантах осуществления соединение формулы (2) характеризуется тем, что R9 или R10 означают независимо друг от друга метил, этил, пропил, разветвленный пропил, бутил или разветвленный бутил. В дополнительных вариантах осуществления R9 и R10 являются одинаковыми, предпочтительно и R9, и R10 означают метил, т. е. Z1 и Z2 означают O-CH3.
Предпочтительно соединение формулы (2) характеризуется тем, что R7 и/или R8 являются водородом, метилом или этилом, предпочтительно один или оба из R7 и R8 находятся в пара-положении по отношению к R1 или, соответственно, R6, несущему атом азота, при условии, что по меньшей мере один из R7 или R8 является метилом или этилом.
Предпочтительно соединение формулы (2) характеризуется тем, что R7 и/или R8 означают метил, и предпочтительно R7 и/или R8 находятся в пара-положении по отношению к R1 или, соответственно, R6, несущему атом азота. Неожиданно было обнаружено, что сродство и субстантивность к целлюлозному волокну улучшаются, когда R7 и R8 являются метилом.
Согласно одному из вариантов осуществления первого аспекта изобретения сумма m и n равна 2, 3 или 4. В одном варианте осуществления m = n = 2 исключается. Предпочтительно, m = n = 1.
Предпочтительно, соединение формулы (2) характеризуется тем, что
X и Y означают SO3M, и
М означает катион для баланса анионного заряда, выбранного из группы Li+, Na+, K+, ½ Ca2+, ½ Mg2+, аммония, который моно -, ди -, три- или тетра замещен линейным C1-C4 алкилом или разветвленным C3, C4 алкильным радикалом, аммония, который моно -, ди -, три- или тетра замещен линейным C1-C4 гидроксиалкилом или разветвленным C3, C4 гидроксиалкильным радикалом, аммония, который ди-, три- или тетра замещен смесью линейного C1-C4 алкила или разветвленного C3, C4 алкильного радикала и линейного C1-C4 гидроксиалкила или разветвленного C3, C4 гидроксиалкильного радикала, и
m и n равны 1,
или где
X и Y означают SO3M, и
М означает Na+, K+, Li+, триметиламмоний и диметилэтаноламмоний, и
m и n равны 1.
В рамках настоящей заявки термины 
и 
представляют собой формальное обозначение сбалансированной стехиометрии катионных и анионных зарядов в соединении формулы (2). По существу, один двухвалентный катион кальция или магния компенсирует два анионных заряда, возникающих из одного или двух соединений формулы (2).
Предпочтительно, соединение формулы (2) характеризуется тем, что X находится в мета-положении по отношению к R1, несущему атом азота, а Y находится в мета-положении по отношению к R6, несущему атом азота.
Предпочтительно, соединение формулы (2) характеризуется тем, что R1 и/или R6 означают водород.
Предпочтительно, соединение формулы (2) характеризуется тем, что R2 и R4 и/или R3 и R5 означают независимо друг от друга гидроксиэтил и/или гидроксиизопропил, предпочтительно гидроксиэтил.
Во втором аспекте изобретение относится к водной композиции, включающей в себя или состоящей из 5-60 мас. % от общей массы водной композиции по меньшей мере одного соединения формулы (2).
Предпочтительно, чтобы количество соединения формулы (2) в водной композиции составляло по меньшей мере 7,5 мас. %, или по меньшей мере 10 мас. %, или по меньшей мере 12,5 мас. %, или по меньшей мере 15 мас. % и не более 55 мас. %, или не более 50 мас. %, или не более 45 мас. %, или не более 40 мас. %, предпочтительно от 7,5 до 55 мас. %, или от 10 до 50 мас. %, или от 12,5 до 45 мас. %, или от 15 до 40 мас. %, причем весовой процент рассчитан от общей массы водной композиции формулы (2).
Водная композиция по изобретению может содержать одну или несколько добавок, выбранных из биоцидов, загустителей, затеняющих красителей, солюбилизаторов, полимеров, таких как поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль, или неорганическую соль, такую как хлорид натрия.
Термин «водная композиция», используемый в контексте настоящей заявки, относится к композиции на водной основе, т.е. композиция содержит воду.
В третьем аспекте изобретение относится к способу получения соединения формулы (2) по любому варианту осуществления согласно первому аспекту изобретения. Способ характеризуется тем, что галогенид цианура реагирует на первой стадии с соединением формулы (4) и/или соединением формулы (5)
где
R7, R8, X, Y, m и n имеют значения, определенные выше, и где продукт реакции первой стадии реагирует на второй стадии с диаминовым соединением формулы (6)
где M имеет значение, определенное выше,
или в котором галогенид цианура реагирует на первой стадии с соединением формулы (6), а продукт реакции первой стадии реагирует на второй стадии с соединениями формулы (4) и/или формулы (5).
и в котором продукт реакции второй стадии реагирует на третьей стадии с
соединением формулы (7) и/или соединением формулы (8)
где R2, R3, R4, R5 имеют значения, определенные выше, или
в котором продукт реакции второй стадии реагирует на третьей стадии с соединением формулы (9) и/или соединением формулы (10)
где R9 и R10 имеют значения, определенные выше.
В качестве галогенида цианура можно использовать фторид, хлорид или бромид. Предпочтительно, цианурхлорид. Реакция может быть проведена в водной среде, в котором галогенид цианура суспендирован в воде или в водной/органической среде, или галогенид цианура растворен в растворителе, таком как ацетон.
На первой или второй стадии процесса приготовления соединения формул (4) и (5) могут быть добавлены без разбавления, или в виде раствора в водном или органическом растворителе, или в виде водной суспензии. Соединения формул (4) и (5) могут быть одним и тем же соединением, но также могут отличаться друг от друга из-за различных заместителей R7, R8, X, Y и различной степени замещения m и n. В некоторых вариантах осуществления изобретения соединения формул (4) и (5) различны. Например, соединение формулы (4) может быть анилин-4-сульфокислотой, а соединение формулы (5) может быть 4-аминотолуол-2-сульфокислотой. Если амины формул (4) и (5) различны, то они могут вступать в реакцию с галогенидом цианура одновременно. Они могут также реагировать с галогенидом цианура последовательно. Если амины формул (4) и (5) различны, то они могут вступать в реакцию с галогенидом цианура одновременно. Они могут также реагировать с галогенидом цианура последовательно.
Предпочтительно, чтобы соединения формул (4) и (5) были одинаковыми, например 4-аминотолуол-2-сульфокислота или 3-сульфокислота-4-этиланилин. Предпочтительно соединения формул (4) и (5) представляют собой 4-аминотолуол-2-сульфокислоту.
Если соединения формул (4) и/или (5) добавлены на второй стадии, то соединение формулы (6) может быть добавлено на первой стадии, а если соединения формул (4) и/или (5) добавлены на первой стадии процесса приготовления, то соединение формулы (6) может быть добавлено на второй стадии. Соединение формулы (6) может быть использовано в его свободной кислой форме, или в его солевой форме, или в смешанной солевой форме. Форма «свободной кислоты» означает, что M в диамине формулы (6) означает водород.
Продукт реакции второй стадии реагирует на третьей стадии с аминами формул (7) и (8) или спиртами формул (9) и (10). Амины формул (7) и (8) или спирты формул (9) и (10) могут быть добавлены без разбавления или в водном или органическом растворе, или в виде водной суспензии. Соединения формул (7) и (8) могут быть одним и тем же соединением, но также могут отличаться друг от друга из-за различных заместителей R2, R3, R4, R5. Например, соединение формулы (7) представляет собой иминодиуксусную кислоту, а соединение формулы (8) - диэтаноламин. В другом варианте осуществления изобретения соединение формулы (7) является диизопропаноламином, а соединение формулы (8) - диэтаноламином. Соединения формул (9) и (10) могут быть одним и тем же соединением, но также могут отличаться друг от друга из-за различных заместителей R9 и R10. Например, соединение формулы (9) представляет собой пропанол, а соединение формулы (10) - метанол. Если соединения формул (7) и (8) или (9) и (10) различны, то они могут одновременно вступать в реакцию с продуктом реакции второй стадии. Они также могут реагировать последовательно.
Предпочтительно, чтобы соединения формул (7) и (8) были одинаковыми, например представляли собой диизопропаноламин, диэтаноламин или морфолин.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения соединения формул (9) и (10) являются одинаковыми, представляют собой, например, этанол, а предпочтительно метанол.
В одном варианте осуществления способа по изобретению стадии реакции проводят в водной среде, и на первой стадии первый галоген галогенида цианура замещают амином формулы (4) и/или формулы (5), температуру поддерживают в диапазоне от 0 до 20°C, а значение рН поддерживают в диапазоне от 4 до 6. На второй стадии замещение второго галогена галогенида цианура амином соединения формулы (6) проводят при температуре в диапазоне от 20 до 80°C и поддерживают значение рН в диапазоне от 6 до 7,5. На третьей стадии замещение третьего галогена галогенида цианура амином формулы (7) и/или формулы (8) проводят при температуре в диапазоне от 60 до 102°C и поддерживают значение рН в диапазоне от 7,5 до 9.
Температурные диапазоны на соответствующих стадиях реакции поддерживают путем охлаждения или нагрева реакционной смеси. Значение pH можно регулировать добавлением подходящих кислот или оснований по мере необходимости, предпочтительными кислотами являются соляная кислота, серная кислота, муравьиная кислота или уксусная кислота, предпочтительными основаниями являются гидроксиды щелочных металлов (литий, натрий, калий), карбонаты или бикарбонаты или алифатические третичные амины, например, триэтаноламин или триизопропаноламин. Значение рН можно контролировать на протяжении всего процесса реакции, и в реакционную композицию может быть добавлено соответствующее количество кислоты или основания.
Продукт реакции может быть использован непосредственно или после обессоливания с использованием процесса мембранной фильтрации, или соединение формулы (2) по изобретению может быть выделено, например, путем осаждения или разделения фаз.
Если Z1 и Z2 в соединении формулы (2) представляют собой NR2R3 и NR3R4, то алифатические амины соединений формул (7) и (8) обычно используют в небольшом избытке для катализа желаемого преобразования реагентов. Если Z1 и Z2 в соединении формулы (2) являются OR9 и OR10, то требуется большой избыток соединений формулы (9) и (10).
В общем случае соединение формулы (2) по изобретению может быть получено общеизвестными способами получения OBA на основе 4,4’-диамино-стилбен-2,2’-дисульфоновой кислоты.
В четвертом аспекте изобретение относится к способу отбеливания бумаги, включающему в себя получение суспензии целлюлозы, добавление 0,01-5 мас. % по сухому волокну целлюлозы в водной композиции по изобретению для получения осветленной целлюлозной массы, слив воды из целлюлозной массы, прессование и сушку целлюлозной массы для получения бумажного листа.
В пятом аспекте изобретение относится к композиции для поверхностного осветления бумаги, включающей в себя или состоящей из по меньшей мере одного поверхностного проклеивающего агента, по меньшей мере одного соединения формулы (2) по изобретению в качестве оптического осветлителя и воды.
Композиция для поверхностного осветления может иметь концентрацию от 0,2 до 30 г/л, предпочтительно от 1 до 15 г/л, наиболее предпочтительно от 2 до 12 г / л, исходя из общего объема композиции для поверхностного осветления.
Поверхностный проклеивающий агент содержит один или несколько крахмальных материалов. Поверхностный проклеивающий агент обычно представляет собой ферментативно, химически или термически модифицированный крахмал, например, окисленный крахмал, гидроксиэтилированный крахмал или ацетилированный крахмал. Крахмал также может быть нативным крахмалом, анионным крахмалом, катионным крахмалом или амфипатическим крахмалом в зависимости от конкретного варианта осуществления. Хотя источник крахмала может быть любым, примеры источников крахмала включают кукурузу, пшеницу, картофель, рис, тапиоку и саго.
Количество поверхностного проклеивающего агента в композиции для поверхностного осветления оставляет от 1 до 30 мас. %, предпочтительно от 2 до 20 мас. %, более предпочтительно от 5 до 15 мас. %, в расчете на общий вес композиции для поверхностного осветления.
Величина рН композиции для поверхностного осветления обычно находится в диапазоне от 4 до 13, предпочтительно от 6 до 11.
В дополнение к поверхностному проклеивающему агенту, соединению формулы (2) и воде, композиция для поверхностного осветления может содержать побочные продукты, образующиеся при приготовлении соединения формулы (2) по изобретению, а также другие обычные бумажные добавки. Примерами таких добавок являются носители, например поливиниловый спирт, пеногасители, восковые эмульсии, красители, пигменты, соли одновалентных металлов, например, хлорид натрия, соли двухвалентных металлов, например, хлорид кальция, повышающие растворимость добавки, консерванты, комплексообразующие вещества, кросс-линкеры, специальные смолы и т.д.
Композиция для поверхностного осветления может быть нанесена на поверхность бумажной основы любым способом поверхностной обработки, известным в данной области техники. Примеры методов нанесения включают в себя применение клеильных прессов, каландров, поверхностную проклейку, нанесение покрытий и распыление (см., например, страницы 283-286 в Handbook for Pulp & Paper Technologists, G. A. Smook, 2nd Edition Angus Wilde Publications, 1992 и US 2007/0277950). Предпочтительным методом нанесения является клеильный пресс, такой как клеильный пресс с купающим валиком или клеильный пресс с измерительной рейкой. Предварительно сформованный лист бумаги пропускают через двухвалковый зажим, который заливают проклеивающим составом. Бумага поглощает часть состава, а остальная часть удаляется в зажиме.
Бумажная основа содержит сетку целлюлозных волокон, которые могут быть синтетическими или получены из любого волокнистого растения, включая древесные и недревесные источники. Предпочтительно, целлюлозные волокна получают из древесины лиственных пород и/или хвойных пород. Эти волокна могут быть либо натуральными волокнами, либо переработанными волокнами, либо любой комбинацией натуральных и переработанных волокон.
Целлюлозные волокна, содержащиеся в бумажной основе могут быть модифицированы физическими и/или химическими методами, как описано, например, в главах 13 и 15, соответственно, в Справочнике для специалистов в области целлюлозно-бумажной промышленности (G.A. Smook, Handbook for Pulp & Paper Technologists, 2nd Edition Angus Wilde Publications, 1992). Одним из примеров химической модификации целлюлозного волокна является добавление оптического отбеливателя, как описано, например, в EP 0884312 A1, EP 0899373 A1, WO 02/055646 A1, WO 2006/061399 A2, WO 2007/017336 A1, WO 2007/143182 A2, US 2006/0185808 и US 2007/0193707.
В шестом аспекте изобретение относится к получению композиции для поверхностного осветления путем добавления по меньшей мере одного соединения формулы (2) по изобретению в качестве оптического осветлителя к предварительно подготовленному водному раствору по меньшей мере одного поверхностного проклеивающего агента при температуре от 20°C до 90°C.
Бумажная основа, содержащая композицию для поверхностного осветления по настоящему изобретению, может иметь любую яркость ISO, включая яркость ISO, которая составляет по меньшей мере 80, по меньшей мере 90 или по меньшей мере 95.
Бумажная основа, содержащая композицию для поверхностного осветления по настоящему изобретению, может иметь любую белизну CIE, включая по меньшей мере 110, по меньшей мере 115, по меньшей мере 120, по меньшей мере 125, по меньшей мере 130, по меньшей мере 135, по меньшей мере 140, по меньшей мере 145. Композиция для поверхностного осветления по изобретению имеет тенденцию к повышению белизны CIE бумажного листа по сравнению с обычными композициями для поверхностного осветления, содержащими аналогичные уровни оптических осветлителей.
Композиция для поверхностного осветления по настоящему изобретению имеет пониженную тенденцию к позеленению листа бумаги, на который она нанесена, по сравнению с обычными композициями для поверхностного осветления, содержащими сопоставимые количества оптических осветлителей. Позеленение - это явление, связанное с насыщением бумажного листа таким образом, что белизна CIE бумажного листа не увеличивается даже при увеличении количества оптического осветлителя. Тенденция к окрашиванию в зеленый цвет означается схемой a*-b*, где a* и b* являются цветовыми координатами в системе CIE Lab. Соответственно, композиция для поверхностного осветления по настоящему изобретению позволяет производителю бумаги достичь более высокой белизны CIE и яркости ISO.
В седьмом аспекте изобретение относится к композиции пигментированного покрытия для поверхностного осветления бумаги, включающей в себя или состоящей по меньшей мере из одного пигмента, по меньшей мере одного связующего и по меньшей мере одного соединения формулы (2) по изобретению в качестве оптического осветлителя, а также воду.
Композиция пигментированного покрытия содержит от 10 до 70 мас. %, предпочтительно от 40 до 60 мас. % белого пигмента(ов), от общей массы композиции пигментированного покрытия. Хотя существует возможность получения композиций покрытия, которые не содержат белого пигмента(ов), оптимальные белые основы для печати изготавливают с использованием непрозрачных композиций покрытия, содержащих белые пигменты в вышеуказанных количествах.
Белый пигмент выбирают из неорганических пигментов, предпочтительно из группы, состоящей, например, из силикатов алюминия (каолин, иначе известный как китайская глина), карбоната кальция (мел), диоксида титана, гидроксида алюминия, карбоната бария, сульфата бария или сульфата кальция (гипс) или их смесей. Предпочтительно в качестве белого пигмента используют смесь от 10 до 20 мас. % глины и от 30 до 40 мас. % мела, от общей массы композиции пигментированного покрытия. Термин «пигмент» в контексте настоящей заявки относится к нерастворимому в воде соединению.
Композиция пигментированного покрытия содержит соединение формулы (2) по изобретению в количестве, обычно находящемся в диапазоне от 0,01 до 1 мас. % белого пигмента, предпочтительно в диапазоне от 0,05 до 0,5% мас. %, от общей массы сухого белого пигмента, присутствующего в композиции пигментированного покрытия.
Связующее может быть любым из тех, которые обычно используют в бумажной промышленности для производства композиций покрытий, и может состоять из одного связующего или из смеси первичных и вторичных связующих. Связующее выбирают из первичного связующего, содержащего один или несколько синтетических латексов, стирол-бутадиеновый полимер, винилацетат, стирол-акриловый полимер, винил-акриловый полимер или этиленвинилацетатный полимер, и необязательно из вторичного связующего, содержащего один или несколько крахмалов, карбоксиметилцеллюлозу, казеин, соевый полимер, поливиниловый спирт.
Единственным или первичным связующим предпочтительно является синтетический латекс, обычно стирол-бутадиеновый полимер, винилацетатный полимер, стирол-акриловый полимер, винил-акриловый полимер или этиленвинилацетатный полимер. Предпочтительным первичным связующим является латексное связующее.
Единственное или первичное связующее используют в количестве, обычно находящемся в диапазоне от 2 до 25 мас. %, предпочтительно от 4 до 20 мас. %, от общей массы белого пигмента, присутствующего в композиции пигментированного покрытия.
Вторичным связующим, которое может быть необязательно использовано, может быть, например, крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, казеин, соевые полимеры, поливиниловый спирт или их смесь. Предпочтительным вторичным связующим, которое может быть не обязательно использовано, является связующее из поливинилового спирта.
Поливиниловый спирт, который может быть необязательно использован в составе композиции пигментированного покрытия в качестве вторичного связующего, предпочтительно имеет степень гидролиза, превышающую или равную 60%, и вязкость по Брукфилду в диапазоне от 2 до 80 МПа.с (4% водный раствор при температуре 20°C). Более предпочтительно, чтобы поливиниловый спирт имел степень гидролиза не менее 80% и вязкость по Брукфилду от 2 до 40 МПа.с (4% водный раствор при температуре 20°C).
При факультативном использовании вторичное связующее используют в количестве, обычно находящемся в диапазоне от 0,1 до 20 мас. %, предпочтительно от 0,2 до 8 мас. %, более предпочтительно от 0,3 до 6 мас. %, от общей массы белого пигмента, присутствующего в композиции пигментированного покрытия.
Величина рН композиции покрытия обычно находится в диапазоне от 5 до 13, предпочтительно от 6 до 11, более предпочтительно от 7 до 10. В случаях, когда необходимо регулировать рН композиции пигментированного покрытия, могут быть использованы кислоты или основания. Примеры кислот, которые могут быть использованы, включают, без ограничения, соляную кислоту, серную кислоту, муравьиную кислоту и уксусную кислоту. Примеры оснований, которые могут быть использованы, включают, без ограничения, гидроксид щелочного металла и щелочноземельного металла или карбонаты, аммиак или амины.
В дополнение к одному или нескольким соединениям формулы (2), одному или нескольким белым пигментам, одному или нескольким связующим, необязательно одному или нескольким вторичным связующим и воде, композиция покрытия может содержать побочные продукты, образующиеся при приготовлении соединений формулы (2), а также другие обычные бумажные добавки. Примерами таких добавок являются, например, антифризы, диспергирующие средства, синтетические или природные загустители, носители, пеногасители, восковые эмульсии, красители, неорганические соли, повышающие растворимость добавки, консерванты, комплексообразующие вещества, биоциды, кросс-линкеры, пигменты, специальные смолы и т.д.
Композиция покрытия может быть получена путем добавления оптического осветлителя формулы (2) по изобретению к предварительно приготовленной водной дисперсии одного или нескольких связующих, необязательно одного или нескольких вторичных связующих и одного или нескольких белых пигментов.
В восьмом аспекте изобретение относится к моющей композиции для осветления текстиля, ковров или натуральных волокон, включающей в себя или состоящей по меньшей мере из одного поверхностно-активного вещества и по меньшей мере одного соединения формулы (2) по изобретению. Моющая композиция может быть в жидком или порошкообразном виде.
Количество соединений формулы (2), присутствующее в составе моющей композиции, может составлять от 0,005 до 1,0 мас. %, более предпочтительно от 0,01 до 0,5 мас. %, наиболее предпочтительно от 0,02 до 0,25 мас. %, от общей массы моющей композиции.
Моющая композиция может дополнительно содержать
- одно или несколько поверхностно-активных веществ, которые могут быть анионными или неионогенными,
- один или несколько моющих компонентов, таких как полифосфат щелочного металла, карбонат натрия и цеолиты, которые катализируют поверхностно-активные вещества путем удаления ионов кальция и магния за счет комплексообразования, осаждения и ионного обмена, соответственно,
- средства против переосаждения, такие как карбоксиметилцеллюлоза и поливинилпирролидон, а также
- ферменты, такие как протеазы, амилазы и липазы.
Кроме того, моющая композиция может также включать в себя регуляторы кислотности (как правило, щелочи), ароматизаторы, затеняющие красители, бактерицидные добавки, отбеливающие компоненты, консерванты, смягчители тканей и ингибиторы коррозии.
В девятом аспекте изобретение относится к применению соединения формулы (2) по изобретению или к применению водной композиции по изобретению для оптического осветления текстиля, бумаги, картона и нетканых материалов. Соединение формулы (2) особенно подходит в качестве оптического осветлителя для отбеливания и осветления бумаги, картона и нетканых материалов.
Предпочтительное применение соединения формулы (2) по изобретению заключается в применении в качестве добавки в процессе изготовления бумаги, в котором соединение формулы (2) добавляют в целлюлозу.
Другое предпочтительное применение соединения формулы (2) по изобретению заключается в композиции для поверхностного осветления бумаги по изобретению, или в композиции пигментированного покрытия по изобретению, или в моющей композиции по изобретению.
Примеры
Следующие ниже примеры более подробно демонстрируют настоящее изобретение, при этом не ограничивая его объем.
Способы
Оптические характеристики осветленной бумаги измеряли на калиброванном спектрофотометре MINOLTA® или AUTOELREPHO®.
Белизну CIE и яркость ISO измеряли по ISO 11475 и ISO 2470 соответственно.
Степень помола определяли с помощью прибора Шоппера-Риглера по ISO 5267-1.
«Части» означают «весовые части», если не указано иное.
«Сухой вес волокна» означает содержание твердого волокна по весу.
Пример приготовления 1
39,3 части 4-аминотолуол-2-сульфокислоты добавляли к перемешиваемой суспензии из 37,8 частей цианурхлорида в 343 частях ледяной воды. Поддерживали pH 5 путем добавления по каплям 30% гидроксида натрия. Смесь перемешивали при температуре ниже 10°C в течение 2 часов. В продукт реакции добавляли 36,5 частей 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфоновой кислоты и затем добавляли 50 частей воды. pH регулировали в диапазоне от 6,5 до 7,0 путем добавления 30 мас. % раствора гидроксида натрия. Смесь перемешивали при температуре 75°C в течение 3 часов. Добавляли раствор 22,4 частей диэтаноламина в 22,5 частях воды, и смесь нагревали при обратном охлаждении в течение 3 часов, при этом рН поддерживали на уровне 8,0-8,5 добавлением 30% гидроксида натрия. Продукт осаждали при комнатной температуре и выделяли фильтрацией. Осадок на фильтре представлял собой влажный жмых, который также содержит NaCl, образующийся в процессе синтеза.
Осадок на фильтре превращали в водную композицию путем добавления 0,3 частей ксантановой камеди, 5,4 частей хлорида натрия, 0,03 частей Нипацида BIT 20 и 196,4 частей воды для получения 503,9 частей светло-желтой суспензии, содержащей 93,4 части соединения формулы (3).
Примеры приготовления 2-10
Приготовление соединений по примерам 2-10 (см. таблицу 1) осуществляли следующим образом:
39,3 части 4-аминотолуол-2-сульфокислоты добавляли к перемешиваемой суспензии 37,8 частей цианурхлорида в 343 частях ледяной воды. pH 5 поддерживали добавлением по каплям 30% гидроксида натрия. Смесь перемешивали при температуре ниже 10°C в течение 2 часов. В продукт реакции добавляли 36,5 частей 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфоновой кислоты и затем добавляли 50 частей воды. pH регулировали в диапазоне от 6,5 до 7,0 путем добавления 30 мас. % раствора гидроксида натрия. Смесь перемешивали при температуре 75°C в течение 3 часов. Добавляли NHR2R3 и NHR4R5 (0,22 моль), и смесь нагревали c обратным холодильником в течение 3 часов, при этом рН поддерживали на уровне 8,0-8,5 добавлением 30% гидроксида натрия.
Пример приготовления 11
39,3 части 4-аминотолуол-2-сульфокислоты добавляли к перемешиваемой суспензии 37,8 частей цианурхлорида в 343 частях ледяной воды. pH 5 поддерживали добавлением по каплям 30% гидроксида натрия. Смесь перемешивали при температуре ниже 10°C в течение 2 часов. В продукт реакции добавляли 36,5 частей 4,4'-диаминостильбен-2,2'-дисульфоновой кислоты и затем добавляли 50 частей воды. pH регулировали в диапазоне от 6,5 до 7,0 добавлением 30 мас. % раствора гидроксида натрия. Смесь перемешивали при температуре 75°C в течение 3 часов. Добавляли раствор 189,1 частей метанола в 10 частях воды, и смесь нагревали с обратным холодильником в течение 10 дней, при этом рН поддерживали на уровне 8,0-8,5 добавлением 30% гидроксида натрия.
Примеры приготовления 1-11 приведены в таблице 1. Схема замещения соединений по примерам 2-11 получена из приведенной ниже формулы (2А) и данных таблицы 1.
Таблица 1
| Пример приг. | Ф-ла | Z1 | Z2 | ||||||||
| R1, | OR9 | NR2R3 | OR10 | NR4R5 | R7, R8 | X, Y | m, | ||||
| R6 | R9 | R2 | R3 | R10 | R4 | R5 | позиция | позиция | n | ||
| 2 | (11) | H | - | CH2CH(OH)CH3 | CH2CH(OH)CH3 | - | CH2CH(OH)CH3 | CH2CH(OH)CH3 | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 3 | (12) | H | - | CH2CH2CONH2 | CH2CH2OH | - | CH2CH2CONH2 | CH2CH2OH | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 4 | (13) | H | - | H | CH2CH2SO3M | - | H | CH2CH2SO3M | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 5 | (14) | H | - | CH2CH2CH3 | CH2CH2CH3 | - | CH2CH2CH3 | CH2CH2CH3 | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 6 | (15) | H | - | CH2CH3 | CH2CH3 | - | CH2CH3 | CH2CH3 | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 7 | (16) | H | - | H | CH(CO2M)-CH2CO2M | - | H | CH(CO2M)-CH2CO2M | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 8 | (17) | H | - | CH2CO2M | CH2CO2M | - | CH2CO2M | CH2CO2M | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 9 | (18) | H | - | NR1R2= морфолино | - | NR4R5= морфолино | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 | ||
| 10 | (19) | H | - | CH3 | CH2CH2SO3M | - | CH3 | CH2CH2SO3M | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
| 11 | (20) | H | CH3 | - | - | CH3 | - | - | CH3, (4) | SO3Na, (3) | 1 |
Пример применения 1
Водную композицию по примеру приготовления 1 добавляли в концентрации 0,2 мас. % по сухому волокну (2 кг/т сухого волокна) к перемешиваемой 2,5% водной суспензии смеси 50:50 беленой хвойной и лиственной целлюлозы, взбитой до степени помола 20-30°SR (Шоппер-Риглер). После перемешивания в течение 5 минут суспензию целлюлозной массы разбавляли до 0,5% и изготавливали бумажный лист проведением 1 л дисперсной суспензии через проволочную сетку. После прессования и сушки измеряли белизну CIE и яркость ISO осветленной бумаги на калиброванном спектрофотометре MINOLTA® согласно ISO 11475 и 2470, соответственно.
Пример применения 2
Процедуру в примере применения 1 повторяли с той разницей, что водную композицию по примеру 1 добавляли в концентрации 0,4 мас. % по сухому волокну (4 кг/т сухого волокна).
Пример применения 3
Процедуру в примере применения 1 повторяли с той разницей, что водную композицию по примеру 1 добавляли в концентрации 0,6 мас. % по сухому волокну (6 кг/т сухого волокна).
Пример применения 4
Процедуру в примерах применения 1-3 повторяли с той лишь разницей, что в древесную массу добавляли соединение формулы (12) в соответствии с примером приготовления 3 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) как в примере приготовления 1 (т.е. та же молярная концентрация соединения формулы (12) по сравнению с соединением формулы (3) в примерах применения 1-3). Белизну CIE и яркость ISO осветленной бумаги измеряли на калиброванном спектрофотометре AUTOELREPHO® согласно ISO 11475 и 2470, соответственно.
Пример применения 5
Процедуру в примерах применения 1-3 повторяли с той лишь разницей, что в древесную массу добавляли соединение формулы (11) по примеру приготовления 2 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) по примеру приготовления 1 (т. е. та же молярная концентрация соединения формулы (11) по сравнению с соединением формулы (3) в примерах применения 1-3). Белизну CIE и яркость ISO осветленной бумаги измеряли на калиброванном спектрофотометре AUTOELREPHO® согласно ISO 11475 и 2470, соответственно.
Пример применения 6
Процедуру в примерах применения 1-3 повторяли с той лишь разницей, что в древесную массу добавляли соединение формулы (20) по примеру приготовления 11 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) (т. е. та же молярная концентрация соединения формулы (20) по сравнению с соединением формулы (3) в примерах применения 1-3). Белизну CIE и яркость ISO осветленной бумаги измеряли на калиброванном спектрофотометре AUTOELREPHO® согласно ISO 11475 и 2470, соответственно.
Сравнительные примеры 1, 2, 3
Процедуру в примерах применения 1-3 повторяли с той лишь разницей, что в древесную массу добавляли соединение формулы (1) в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) в соответствии с примером приготовления 1 (т.е. та же молярная концентрация соединения формулы (1) по сравнению с соединением формулы (3) в примерах применения 1-3).
Результаты для примеров применения 1-6 приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Пример | OBA | OBA прод(a) | ISO Яркость | L* | a* | b* | CIE Белизна |
| Пример 1 | Формула (3) | 2 | 99,6 | 96,97 | 2,22 | -6,45 | 116,6 |
| Пример 2 | Формула (3) | 4 | 103,1 | 97,32 | 2,73 | -7,25 | 125,3 |
| Пример 3 | Формула (3) | 6 | 105,0 | 97,40 | 3,02 | -8,38 | 130,4 |
| Сравн. пример 1 | Формула (1) | 2 | 95,9 | 97,09 | 0,89 | -3,07 | 105,2 |
| Сравн. пример 2 | Формула (1) | 4 | 100,6 | 97,27 | 1,59 | -5,84 | 118,1 |
| Сравн. пример 3 | Формула (1) | 6 | 102,4 | 97,21 | 1,85 | -6,79 | 124,5 |
| Пример 4 | Формула (12) | 2 | 97,6 | 96,68 | 1,19 | -4,13 | 110,0 |
| Пример 4 | Формула (12) | 4 | 102,1 | 96,96 | 1,80 | -6,66 | 121,8 |
| Пример 4 | Формула (12) | 6 | 104,2 | 97,32 | 2,00 | -7,49 | 126,3 |
| Пример 5 | Формула (11) | 2 | 96,4 | 96,64 | 0,93 | -3,44 | 106,9 |
| Пример 5 | Формула (11) | 4 | 100,4 | 96,85 | 1,52 | -5,79 | 117,8 |
| Пример 5 | Формула (11) | 6 | 102,8 | 97,00 | 1,86 | -7,14 | 124,1 |
| Пример 6 | Формула (20) | 2 | 97,7 | 96,68 | 1,38 | -4,28 | 110,7 |
| Пример 6 | Формула (20) | 4 | 101,9 | 96,86 | 2,04 | -6,78 | 122,1 |
| Пример 6 | Формула (20) | 6 | 103,8 | 96,97 | 2,33 | -7,87 | 127,2 |
(a) кг OBA на тонну бумаги
Пример применения 7
Проклеивающие композиции получали добавлением водного раствора, приготовленного по примеру приготовления 1 в концентрациях 5, 15 и 30 г/л, к перемешиваемому водному раствору анионного крахмала (7,5% по весу) (Перфектамил A4692) при температуре 60°C. Проклеивающему раствору давали остыть, затем заливали между движущимися валиками лабораторного клеильного пресса и наносили на коммерческий беленый бумажный основной лист 75 г/м2, проклеенный АКД (алкилкетеновым димером). Обработанную бумагу сушили в течение 5 минут при температуре 70°C в планшетной сушилке. Высушенную бумагу доводили до кондиции, а затем измеряли ее белизну CIE и яркость ISO на калиброванном спектрофотометре AUTOELREPHO® согласно ISO 11475 и 2470, соответственно.
Сравнительный пример 4
Процедуру в примере применения 6 повторяли с той лишь разницей, что в водный раствор крахмала добавляли соединение формулы (1) в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) по примеру приготовления 1 (т.е. та же молярная концентрация соединения формулы (1) по сравнению с соединением формулы (3) в примере применения 6).
Пример применения 8
Процедуру в примере применения 7 повторяли с той лишь разницей, что в водный раствор крахмала добавляли соединение формулы (12) по примеру приготовления 3 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) по примеру приготовления 1 (т.е. та же молярная концентрация соединения формулы (12) по сравнению с соединением формулы (3) в примере применения 7).
Пример применения 9
Процедуру в примере применения 7 повторяои с той лишь разницей, что в водный раствор крахмала добавляли соединение формулы (13) по примеру приготовления 4 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (3) по примеру приготовления 1 (т. е. та же молярная концентрация соединения формулы (13) по сравнению с соединением формулы (3) в примере применения 7).
Результаты для примеров применения 7-9 представлены в таблице 3.
Таблица 3
| Пример | OBA | OBA прод.(c) | ISO Яркость | L* | a* | b* | CIE Белизна |
| Пример 7 | Формула (3) | 5 | 104,3 | 95,70 | 2,81 | -10,31 | 135,3 |
| Пример 7 | Формула (3) | 10 | 108,4 | 95,97 | 3,31 | -12,47 | 145,3 |
| Пример 7 | Формула (3) | 15 | 110,3 | 96,07 | 3,46 | -13,47 | 149,9 |
| Пример 8 | Формула (12) | 5 | 104,0 | 95,69 | 2,81 | -10,15 | 134,5 |
| Пример 8 | Формула (12) | 10 | 108,1 | 95,90 | 3,34 | -12,40 | 144,9 |
| Пример 8 | Формула (12) | 15 | 110,1 | 96,08 | 3,52 | -13,36 | 149,4 |
| Пример 9 | Формула (13) | 5 | 103,7 | 95,66 | 2,88 | -9,98 | 133,7 |
| Пример 9 | Формула (13) | 10 | 107,8 | 95,87 | 3,49 | -12,30 | 144,4 |
| Пример 9 | Формула (13) | 15 | 109,9 | 95,99 | 3,76 | -13,46 | 149,6 |
| Сравн. пример 4 | Формула (1) | 5 | 103,6 | 95,66 | 2,77 | -9,94 | 133,6 |
| Сравн. пример 4 | Формула (1) | 10 | 107,8 | 95,91 | 3,33 | -12,21 | 144,1 |
| Сравн. пример 4 | Формула (1) | 15 | 109,7 | 96,04 | 3,52 | -13,18 | 148,5 |
(c) части OBA на л крахмала
Пример применения 10
Была приготовлена композиция для покрытия, содержащая 70 частей мела (коммерчески доступного под торговой маркой Hydrocarb 55 от OMYA), 30 частей глины (коммерчески доступной под торговой маркой Polygloss 90 от KaMin), 49,5 частей воды, 0,6 частей диспергирующего вещества (коммерчески доступного под торговой маркой Topsperse GX-N от Coatex), 20 частей 50% латекса (сополимера стирола акрилата, коммерчески доступного под торговой маркой Cartacoat B631 от Archroma), 80 частей 10% поливинилового спирта (коммерчески доступного под торговой маркой Mowiol 4-98) и водный раствор, приготовленный по примеру приготовления 2 в концентрациях 0,6, 1,2 и 1,8 %. Содержание твердых веществ в композиции для покрытия было доведено до прибл. 67% путем добавления воды, а рН доводили до 8 - 9 с помощью гидроксида натрия. Затем композицию для покрытия наносили на коммерческий нейтральный бумажный основной лист 75 г/м2 с помощью автоматического проволочного аппликатора стержней со стандартной настройкой скорости и стандартной нагрузкой на стержень. Затем бумагу с покрытием сушили в течение 5 минут в потоке горячего воздуха. После этого бумагу доводили до кондиции и измеряли ее белизну CIE и яркость ISO на калиброванном спектрофотометре AUTOELREPHO® согласно ISO 11475 и 2470, соответственно.
Пример применения 11
Процедуру в примере применения 10 повторяли с той лишь разницей, что в цветное покрытие добавляют соединение формулы (3) по примеру приготовления 1 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (11) по примеру приготовления 2 (т. е. та же молярная концентрация соединения формулы (3) по сравнению с соединением формулы (11) в примере применения 10).
Пример применения 12
Процедуру в примере применения 10 повторяли с той лишь разницей, что в цветное покрытие добавляли соединение формулы (12) по примеру приготовления 3 в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (11) по примеру приготовления 2 (т.е. та же молярная концентрация соединения формулы (12) по сравнению с соединением формулы (11) в примере применения 10).
Сравнительный пример 5
Процедуру в примере применения 9 повторяли с той лишь разницей, что в цветное покрытие добавляли соединение формулы (1) в эквивалентном активном содержании вместо соединения формулы (11) по примеру приготовления 2 (т. е. та же молярная концентрация соединения формулы (1) по сравнению с соединением формулы (11) в примере применения 9).
Результаты для примеров применения 10-12 приведены в таблице 4.
Таблица 4
| Пример | OBA | OBA прод (d) | ISO Яркость | L* | a* | b* | CIE Белизна |
| Пример 10 | Формула (11) | 0,6 | 98,8 | 95,73 | 2,14 | -6,59 | 118,9 |
| Пример 10 | Формула (11) | 1,2 | 101,2 | 95,87 | 2,36 | -7,95 | 125,2 |
| Пример 10 | Формула (11) | 1,8 | 101,5 | 96,02 | 2,08 | -7,91 | 125,3 |
| Пример 11 | Формула (3) | 0,6 | 98,6 | 95,75 | 1,96 | -6,40 | 118,1 |
| Пример 11 | Формула (3) | 1,2 | 100,7 | 96,01 | 1,92 | -7,38 | 123,0 |
| Пример 11 | Формула (3) | 1,8 | 100,6 | 96,17 | 1,32 | -6,94 | 121,4 |
| Пример 12 | Формула (12) | 0,6 | 96,8 | 95,60 | 1,91 | -5,45 | 113,5 |
| Пример 12 | Формула (12) | 1,2 | 99,3 | 95,81 | 2,05 | -6,77 | 119,8 |
| Пример 12 | Формула (12) | 1,8 | 100,1 | 95,98 | 1,76 | -6,99 | 121,2 |
| Сравн. пример 5 | Формула (1) | 0,6 | 96,5 | 95,65 | 1,80 | -5,17 | 112,4 |
| Сравн. пример 5 | Формула (1) | 1,2 | 99,3 | 95,88 | 1,96 | -6,62 | 119,3 |
| Сравн. пример 5 | Формула (1) | 1,8 | 99,5 | 96,09 | 1,31 | -6,38 | 118,7 |
(d) части OBA/пигменты сухих частей
Оптический осветлитель по настоящему изобретению обеспечивает значительно более высокие значения белизны CIE и яркости ISO при эквивалентных уровнях применения.
1. Соединение формулы (2)
в котором
Z1 и Z2 означают независимо друг от друга OR9 или OR10, где
R9 и R10 означают независимо друг от друга линейный C1-C3 алкил; или
Z1 и Z2 означают независимо друг от друга NR2R3 или NR4R5, где
R2 и R4 означают независимо друг от друга водород, линейный C1-C3 алкил, линейный С2-С3 гидроксиалкил или разветвленный С3 гидроксиалкил, СН2СО2М, CH2CH2CONH2,
R3 и R5 означают независимо друг от друга линейный С2-С3 алкил, линейный С2-С3 гидроксиалкил или разветвленный С3 гидроксиалкил, CH2CH2SO3M, СН2СО2М, СН(CO2M)CH2CO2M,
R2 и R3 и/или R4 и R5 означают вместе с соседним атомом азота морфолиновое кольцо, и
R1 и R6 означают водород,
R7 и R8 означают независимо друг от друга линейный С1-С4 алкил,
X и Y означают SO3M,
m и n равны 1, и
М означает катион для баланса анионного заряда, выбранный из группы, включающей в себя или по существу состоящей из катиона щелочного металла.
2. Соединение по п. 1, в котором R9 и R10 независимо друг от друга означают метил, этил или пропил, предпочтительно метил.
3. Соединение по п. 1, в котором R7 и/или R8 означают метил или этил, предпочтительно R7 и/или R8 находятся в пара-положении по отношению к R1 или, соответственно, R6 на атоме азота.
4. Соединение по п. 1 или 3, где R7 и/или R8 означают метил, и R7 и/или R8 предпочтительно находятся в пара-положении по отношению к R1 или, соответственно, R6 на атоме азота.
5. Соединение по одному из пп. 1-3, в котором
М означает катион для баланса анионного заряда, выбранный из группы Li+, Na+, K+.
6. Соединение по п. 5, в котором X находится в мета-положении по отношению к R1 на атоме азота, a Y находится в мета-положении по отношению к R6 на атоме азота.
7. Соединение по одному из пп. 1 и 3-6, в котором R2 и R4 и/или R3 и R5 независимо друг от друга означают гидроксиэтил и/или гидроксиизопропил, предпочтительно гидроксиэтил.
8. Концентрированная водная композиция для оптического осветления тканей, бумаги, картона и нетканых материалов, содержащая от 5 до 60 мас.% по меньшей мере одного соединения формулы (2) по любому из пп. 1-7.
9. Концентрированная водная композиция по п. 8, которая дополнительно содержит одну или несколько добавок биоцидов, загустителей, затеняющих красителей, солюбилизаторов, полимеров, таких как поливиниловый спирт и полиэтиленгликоль, или неорганической соли, такой как хлорид натрия.
10. Водная композиция по п. 8 или 9, в которой водная композиция представляет собой суспензию.
11. Способ получения соединения формулы (2) по одному из пп. 1-7, в котором:
на первой стадии осуществляют реакцию галогенида цианура с соединением формулы (4) и/или соединением формулы (5)
где R7, R8, X, Y, m и n имеют значения, определенные в пп. 1-6, а на второй стадии осуществляют реакцию продукта реакции первой стадии с соединением формулы (6)
где М имеет значение, определенное в п. 1 или 5,
или в котором на первой стадии осуществляют реакцию галогенида цианура с соединением формулы (6), а на второй стадии осуществляют реакцию продукта реакции первой стадии с соединениями ф ормулы (4) и/или формулы (5),
и в котором на третьей стадии осуществляют реакцию продукта реакции второй стадии с соединением формулы (7) и/или соединением формулы (8)
где R2, R3, R4, R5 имеют значения, определенные в п. 1 или 7.
12. Способ получения соединения формулы (2) по одному из пп. 1-7, в котором:
на первой стадии осуществляют реакцию галогенида цианура с соединением формулы (4) и/или соединением формулы (5)
где R7, R8, X, Y, m и n имеют значения, определенные в пп. 1-6,
а на второй стадии осуществляют реакцию продукта реакции первой стадии с соединением формулы (6)
где М имеет значение, определенное в п. 1 или 5,
или в котором на первой стадии осуществляют реакцию галогенида цианура с соединением формулы (6), а на второй стадии осуществляют реакцию продукта реакции первой стадии с соединениями формулы (4) и/или формулы (5),
и в котором на третьей стадии осуществляют реакцию продукта реакции второй стадии с соединением формулы (9) и/или соединением формулы (10)
где R9 и R10 имеют значения, определенные в п. 1 или 2.
13. Способ по п. 11 или 12, в котором реакции проводят в водной среде, первую стадию проводят при температуре от 0 до 20°С и при рН от 4 до 6, вторую стадию проводят при температуре от 20 до 80°С и при рН от 6 до 7,5, а третью стадию проводят при температуре от 60 до 102°С и при рН от 7,5 до 9.
14. Способ отбеливания бумаги, включающий в себя следующие этапы:
приготовление суспензии целлюлозы,
добавление 0,2-1,8 мас.% по сухому волокну целлюлозы в водной композиции по любому из пп. 8-10 для получения осветленной целлюлозной массы,
слив воды из смеси,
прессование и сушку смеси с получением бумажного листа.
15. Применение соединений формулы (2) по любому из пп. 1-7 или концентрированной водной композиции по любому из пп. 8-10 для оптического осветления текстиля, бумаги, картона и нетканых материалов.
16. Применение по п. 15, в котором соединение формулы (2) добавляют в целлюлозную массу.
