BR112021008032A2 - polímero de álcool polivinílico enxertado, composição de polímero, polímero de emulsão de enxerto de base aquosa, produto de polpa celulósica, produto de papel, produto, processo para fazer o polímero de álcool polivinílico enxertado, processo para repolpagem de papel e mistura de polímero - Google Patents
polímero de álcool polivinílico enxertado, composição de polímero, polímero de emulsão de enxerto de base aquosa, produto de polpa celulósica, produto de papel, produto, processo para fazer o polímero de álcool polivinílico enxertado, processo para repolpagem de papel e mistura de polímero Download PDFInfo
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Abstract
POLÍMERO DE ÁLCOOL POLIVINÍLICO ENXERTADO, COMPOSIÇÃO DE POLÍMERO, POLÍMERO DE EMULSÃO DE ENXERTO DE BASE AQUOSA, PRODUTO DE POLPA CELULÓSICA, PRODUTO DE PAPEL, PRODUTO, PROCESSO PARA FAZER O POLÍMERO DE ÁLCOOL POLIVINÍLICO ENXERTADO, PROCESSO PARA REPOLPAGEM DE PAPEL E MISTURA DE POLÍMERO. Um polímero de álcool polivinílico enxertado tem um balanço entre hidrofilicidade e hidrofobicidade. O polímero de álcool polivinílico enxertado tem uma funcionalidade química que permite a adsorção nas fibras da polpa, na formação de filme de polímero após secagem, repelindo a água após umedecimento, na dilatação e quebra do filme de polímero para umedecimento prolongado pela água. Quando incorporado em produtos de papel, o polímero pode prover um papel com resistência à umidade melhorada, repelência temporária à água e/ou dispersível em soluções aquosas.
Description
PROCESSO PARA FAZER O POLÍMERO DE ÁLCOOL POLIVINÍLICO ENXERTADO, PROCESSO PARA REPOLPAGEM DE PAPEL E MISTURA DE POLÍMERO” Campo da invenção
[0001] Este pedido reivindica o benefício sob 35 U.S.C. §119(e) do Pedido de Patente Provisório U.S. anterior nº 62/754.598, depositado em 2 de novembro de 2018, que é incorporado em sua totalidade por referência neste documento.
[0002] A presente invenção se refere a um polímero de álcool polivinílico enxertado, composições contendo o polímero de álcool polivinílico enxertado e sua utilização para a fabricação de papel e produtos derivados.
[0003] A fabricação de papel geralmente inclui a formação de uma composição de polpa aquosa, em seguida, laminar e secar a polpa para formar um produto de papel desejado. Se o produto de papel for usado em uma aplicação úmida, por exemplo, como uma toalha de papel ou papel de seda, muitas vezes é desejada uma boa resistência a úmido. No entanto, se a resistência à umidade for muito forte, o papel pode não se dispersar quando imerso em água, tornando as linhas de efluente entupidas.
[0004] A falha para dispersar em água também torna difícil a reciclagem do papel. O papel de escritório, por exemplo, é frequentemente reciclado. Quando reciclado, o papel deve ser despolpado, o que geralmente envolve a dispersão do papel em uma solução aquosa. No entanto, para ser usado com impressoras, o papel de escritório requer a capacidade de repelir água. Caso contrário, a tinta colocada no papel pela impressora vazaria, diminuindo a qualidade do documento ou imagem impressa.
[0005] Vários aditivos têm sido empregados para melhorar a resistência à umidade e a repelência à água do papel. Geralmente, esses aditivos são polímeros ligados às fibras de papel por meio de ligações covalentes. Embora esses polímeros possam melhorar a resistência à umidade ou a repelência à água, eles causam problemas quando o papel é reciclado. Quando despolpadas novamente, as porções dentro dos aditivos, proporcionando ligação covalente às fibras de papel, deixam resíduos poliméricos pegajosos e hidrofílicos que se aglomeram novamente em várias partes da fábrica de papel. Esses aglomerados, conhecidos como adesivos, podem obstruir vários elementos de uma fábrica de papel.
[0006] Por conseguinte, existe a necessidade de um aditivo que produza um papel facilmente dispersível em água, ao mesmo tempo em que melhora a resistência à umidade do papel, fornecendo ao papel uma repelência temporária à água e/ou fornecendo ao papel propriedades de retardo de absorção de água. Sumário da presente invenção
[0007] Uma característica da presente invenção é prover um novo polímero de álcool polivinílico enxertado não reativo que é um balanço ajustado entre hidrofilicidade e hidrofobicidade.
[0008] Outra característica da presente invenção é prover uma resina que é dispersível em água e facilmente adsorvida em substratos celulósicos, mas tem propriedades temporárias de repelir água e/ou retardo na absorção de água.
[0009] Uma outra característica da presente invenção é prover um papel mata-borrão e/ou papel de seda que irá absorver temporariamente muito menos água quando tratado com um polímero e/ou resina contendo o polímero.
[0010] Uma característica adicional da presente invenção é prover um papel de seda, em que a imersão prolongada do papel de seda tratado em água não impede que a água rompa o emaranhamento fibra-fibra, permitindo assim a dispersão completa do papel de seda em água.
[0011] Outra característica da presente invenção é prover um polímero que confere resistência à tração a seco e/ou resistência à tração a úmido ao papel de seda, mas permite boa dispersibilidade em água em linhas de efluente.
[0012] Uma característica adicional da presente invenção é prover um polímero que não evita a repolpagem e/ou reciclagem de papel, uma vez que pode ser lentamente plastificado e, em seguida, lavado ou redispersa por água ao longo de alguns minutos a partir da dispersão inicial.
[0013] Outra característica da presente invenção é prover um novo polímero de álcool polivinílico enxertado que é um produto da reação de um álcool polivinílico com um grau relativamente baixo de hidrólise e monômeros catiônicos vinílicos.
[0014] Características e vantagens adicionais da presente invenção serão estabelecidas em parte na descrição que se segue, e em parte serão evidentes a partir da descrição, ou podem ser aprendidas pela prática da presente invenção. Os objetivos e outras vantagens da presente invenção serão realizados e alcançados por meio dos elementos e combinações particularmente apontados na descrição e nas reivindicações anexas.
[0015] Uma ou mais das características anteriores foram realizadas de acordo com esta invenção, fornecendo um polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção. O polímero de álcool polivinílico enxertado tem ou inclui uma cadeia principal de álcool polivinílico e uma pluralidade de cadeias laterais enxertadas na cadeia principal de álcool polivinílico. Uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais incluem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático, um ácido dicarboxílico alifático e/ou um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades de uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0016] A presente invenção refere-se ainda a uma composição de polímero incluindo o polímero de álcool polivinílico enxertado e um meio aquoso no qual o polímero de álcool polivinílico enxertado está disperso.
[0017] A presente invenção se refere ainda a um polímero de emulsão de base aquosa incluindo o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0018] A presente invenção se refere ainda a um produto de polpa celulósica incluindo polpa celulósica e o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0019] A presente invenção refere-se ainda a um produto de papel incluindo um material de papel e o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0020] A presente invenção refere-se ainda a um produto que inclui pelo menos uma camada de papel contendo o polímero de álcool polivinílico enxertado. O produto é folha de papel,
papel cartão, papel higiênico e/ou placas (“wallboard”).
[0021] A presente invenção refere-se ainda a um material fibroso incluindo fibras de algodão e o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0022] A presente invenção refere-se ainda a um processo de fabricação de papel, que inclui uma etapa de absorção ou de outro modo o tratamento com uma quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado em fibras celulósicas para fabricação de papel em uma suspensão aquosa. O processo pode incluir ainda uma etapa de formação da suspensão aquosa em uma teia e secagem da teia. No processo, a quantidade de polímero de álcool polivinílico enxertado é eficaz para aumentar a resistência do papel à úmido e/ou a resistência do papel a seco e/ou dispersibilidade em água em comparação com um papel feito com a suspensão aquosa sem o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0023] A presente invenção se refere ainda a um processo para fazer um polímero de álcool polivinílico enxertado, o processo incluindo as etapas de prover uma solução aquosa de um polímero de álcool polivinílico e adicionar, à solução aquosa, pelo menos um iniciador de formação de radical livre e uma pluralidade de monômeros que formam a(s) cadeia(s) lateral(is), denominados "monômeros de cadeia lateral". No processo, a pluralidade de monômeros de cadeia lateral inclui: (a) um ácido monocarboxílico alifático e/ou um ácido dicarboxílico alifático e/ou um sal de amônio quaternário reativo, ou qualquer combinação dos mesmos; (b) opcionalmente uma amida alifática; e (c) opcionalmente, um acrilato de alquila ramificado.
[0024] A presente invenção se refere ainda a um processo para repolpagem de papel, o processo incluindo uma etapa de contato de um produto de papel com uma solução aquosa cáustica contendo íon de metal alcalino. Após este contato, as funcionalidades carboxílicas no polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com a presente invenção são convertidas em funcionalidades de carboxilato de metal alcalino. Neste processo, o produto de papel inclui um material de papel e o polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção.
[0025] A presente invenção se refere ainda a uma mistura de polímero, que inclui um primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado incluindo uma primeira cadeia principal de álcool polivinílico e uma primeira pluralidade de cadeias laterais enxertadas na primeira cadeia principal de álcool polivinílico. As cadeias laterais da primeira pluralidade de cadeias laterais incluem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático e/ou um ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos. A mistura de polímero também inclui um segundo polímero de álcool polivinílico enxertado incluindo uma segunda cadeia principal de álcool polivinílico e uma segunda pluralidade de cadeias laterais enxertadas na segunda cadeia principal de álcool polivinílico. As cadeias laterais da segunda pluralidade de cadeias laterais incluem: (i) uma ou mais unidades de um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos.
[0026] Deve ser entendido que tanto a descrição geral anterior quanto à descrição detalhada a seguir são exemplares e explicativas apenas e se destinam a prover uma explicação adicional da presente invenção, conforme reivindicado. Breve descrição dos desenhos
[0027] A Figura 1 mostra uma espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier de uma concretização do polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção.
[0028] A Figura 2 mostra a análise do tamanho de partícula de uma concretização do álcool polivinílico enxertado da presente invenção por dispersão de luz dinâmica.
[0029] A Figura 3 mostra a distribuição de peso molecular por cromatografia de permeação em gel de uma concretização do polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção.
[0030] A Figura 4 é um gráfico de barras que mostra as resistências a úmido e a seco de folhas de papel fundido à mão tratadas com alguns exemplos de preparação da resina de álcool polivinílico enxertada da presente invenção.
[0031] A Figura 5 é um gráfico de barras que mostra o teste de dispersibilidade do papel de folhas de papel fundido à mão tratadas com alguns exemplos de preparação da resina de álcool polivinílico enxertada da presente invenção.
[0032] A Figura 6 é um gráfico de barras que mostra uma comparação da degradação da resistência à umidade de folhas de papel fundido à mão tratadas com exemplos do polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção e em comparação com papel tratado com poliacrilamida glioxilada.
[0033] A Figura 7 é um gráfico de barras que mostra uma comparação das resistências relativas a úmido e a seco, além da dispersibilidade em água de folhas feitas à mão tratadas com alguns exemplos da presente invenção. Descrição detalhada da presente invenção
[0034] A presente invenção se refere a um polímero de álcool polivinílico enxertado que é dispersível em água e facilmente adsorvido em substratos celulósicos, mas tem propriedades temporárias de repelir água e/ou retardar a absorção de água. Produtos de papel que incorporam o polímero de álcool polivinílico enxertado podem ter resistência temporária à umidade e ser recicláveis, permitindo a reciclagem e/ou dispersão em linhas de efluente.
[0035] O polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção compreende ou inclui uma cadeia principal de álcool polivinílico tendo uma pluralidade de unidades de repetição de álcool vinílico e acetato de vinila ligadas entre si. Esta cadeia principal tem, assim, uma pluralidade de porções de acetato e hidroxila pendentes a uma estrutura de carbono da cadeia principal do álcool polivinílico. A estrutura da cadeia principal do álcool polivinílico provê frações de acetato e hidroxila quando a cadeia principal do álcool polivinílico está na forma não reagida e pode então ser reagida com monômeros para formar o polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção. Como uma opção, unidades de repetição de alquileno podem estar presentes na cadeia principal e, portanto, a cadeia principal de álcool polivinílico pode ser descrita como um polímero de poli (alquileno-co-álcool vinílico-co-acetato de vinila). Consequentemente, a cadeia principal do álcool polivinílico pode ser considerada, chamada ou denominada um polímero, um copolímero ou um terpolímero.
[0036] A cadeia principal do álcool polivinílico, na forma livre, não reagida, pode ter um grau de hidrólise de cerca de 74% molar a cerca de 99% molar ou outras quantidades abaixo ou acima desta faixa. Todos os valores entre 74% molar e 99% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, portanto, a faixa pode ser de 74% molar a 95% molar, de 74% molar a 90% molar, de 74% molar a 88% molar, de 76% molar a 95% molar, de 76% molar a 90% molar e de 76% molar a 88% molar. Uma vez que todos os valores entre 74% molar e 99% em peso estão incluídos nesta faixa, o grau de hidrólise pode ser 74% molar, 75% molar, 76% molar, 77% molar, 78% molar, 79% molar, 80% molar, 81% molar, 82% molar, 83% molar, 84% molar, 85% molar, 86% molar, 87% molar, 88% molar, 89% molar, 90% molar, 91% molar, 92% molar, 93% molar, 94% molar, 95% molar, 96% molar, 97% molar e 98% molar, com decimais e suas frações incluídas. Tal como aqui utilizado, a palavra "cerca de" refere-se a um grau de hidrólise de ± 1% molar do valor recitado para o grau de hidrólise.
[0037] Em um aspecto preferido, a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma livre, não reagida, tem um grau de hidrólise de cerca de 74% molar a cerca de 88% molar, e esta cadeia principal do álcool polivinílico, na forma livre, não reagida, reage com pelo menos um monômero que compreende o sal de amônio quaternário reativo.
[0038] O grau de hidrólise pode ser um indicador de quantas porções de hidroxila pendentes livres (-OH) estão presentes na cadeia principal da cadeia principal do álcool polivinílico. A síntese do álcool polivinílico envolve primeiro a polimerização do acetato de vinila, que forma o acetato de polivinila. Depois disso, as porções de acetato
(-O-(CO)-CH3) são substituídas por porções de álcool por meio de uma reação de hidrólise para formar as porções de hidroxila pendentes livres. Assim, tal como aqui utilizado, o "grau de hidrólise" pode referir-se à% molar de porções de acetato que são substituídas por porções de álcool após a transesterificação do acetato de polivinila. Assim, a título de exemplo, 74% molar de porções de acetato são substituídos por porções de álcool para uma cadeia principal de álcool polivinílico caracterizada por um grau de hidrólise de 74% molar.
[0039] Em um aspecto da presente invenção, a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, pode ter um peso molecular médio em número de cerca de 1.000 Daltons a cerca de 50.000 Daltons. O peso molecular médio ponderal da cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, pode ser de 10.000 Daltons a 200.000 Daltons.
[0040] A cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, pode ter uma polidispersidade, Mw/Mn, de 1,1 a 10, tal como de 2 a 7.
[0041] A distribuição de peso molecular monomodal da cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, pode ser de 5 K a 500 K Daltons, tal como 50 K a 500 K Daltons. A distribuição de peso molecular monomodal pode ter uma média de cerca de 219 K Daltons ± 50.000 daltons, tal como cerca de 219 K Daltons ± 10.000 daltons.
[0042] O álcool polivinílico livre não reagido que forma a cadeia principal do polímero de álcool polivinílico enxertado pode ser referido neste documento como um "PVOH".
[0043] A cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, pode ser um ou mais de POVALTM (Kuraray Co.,
Ltd.) 5/88, 3/80 3/82, 3/85, 4/85, 4/88 , 5/82, 6/88, 13/88, 3/88, 5/74, 5/88, 8/88 e RS2117, um ou mais de SELVOLTM (Sekisui Specialty Chemicals America, LLC) 502, 513, 518 , 418, 425, 443, 203, 523, 205 e 540, e qualquer combinação dos mesmos.
[0044] Após a reação da cadeia principal e dos monômeros do álcool polivinílico, uma pluralidade de cadeias laterais é enxertada em uma ou mais das pluralidades de unidades de repetição da cadeia principal do álcool polivinílico nas, através ou através das frações de acetato e/ou suas porções hidroxila. Os monômeros podem ser: i) um ou mais monômeros selecionados de: um ácido monocarboxílico alifático e/ou um ácido dicarboxílico alifático e/ou um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos. Sem desejar estar vinculado a uma teoria particular, ou a um mecanismo de reação química particular, todo ou parte das frações acetato e/ou hidroxila podem ser substituídas por monômeros durante as reações de enxerto.
[0045] A pluralidade de cadeias laterais compreende, consiste essencialmente em, consiste em, inclui ou é, cadeias laterais que compreendem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático, um ácido dicarboxílico alifático e/ou um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades de uma amida alifática, ou de um acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos. Por conseguinte, os monômeros que reagem com o álcool polivinílico são selecionados a partir de um ácido monocarboxílico alifático,
um ácido dicarboxílico alifático, um sal de amônio quaternário reativo, uma amida alifática e/ou um acrilato de alquila ramificado. Qualquer combinação desses monômeros pode ser incluída na reação com o álcool polivinílico que forma a cadeia principal do álcool polivinílico.
[0046] No polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção, pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático, o ácido dicarboxílico alifático e/ou o sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos. Além disso, não mais do que 25%, em número, de cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, ou do ácido dicarboxílico alifático e/ou do sal de amônio quaternário reativo.
[0047] Alternativamente, uma ou mais das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0048] Em um polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção, as cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender: (i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos. Neste aspecto, as cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado não precisam, ou têm unidades de um ácido monocarboxílico alifático e/ou unidades de um ácido dicarboxílico alifático. Em um aspecto da presente invenção, pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender: (i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos. Além disso, não mais do que 25%, em número, de cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
[0049] Em outro aspecto da presente invenção, pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender: (i) unidades do sal de amônio quaternário; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuem quaisquer unidades do ácido monocarboxílico alifático e do ácido dicarboxílico alifático. Não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, o alifático ácido dicarboxílico e o sal de amônio quaternário reativo.
[0050] Outro aspecto da presente invenção se refere a um polímero de álcool polivinílico enxertado, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0051] Outro aspecto da presente invenção refere-se a um polímero de álcool polivinílico enxertado em que as cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos. Pelo menos 75% das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender: (i) uma ou mais unidades selecionadas de: o ácido monocarboxílico alifático e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos. Além disso, não mais do que 25%, em número, de cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
[0052] Outro aspecto da presente invenção refere-se a um polímero de álcool polivinílico enxertado em que pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais podem compreender: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o monocarboxílico alifático ácido e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm quaisquer unidades do sal de amônio quaternário reativo. Não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
[0053] Outro aspecto da presente invenção refere-se a um polímero de álcool polivinílico enxertado, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem a amida alifática ou o acrilato de alquila ramificado ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0054] Quando as unidades do sal de amônio quaternário estão presentes nas cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado, essas cadeias laterais podem ser chamadas de "cadeias laterais catiônicas". Estas cadeias laterais podem contribuir para a rápida adsorção do polímero de álcool polivinílico enxertado em fibras de celulose e para a repolpagem. Algumas cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado não precisam ter unidades do sal de amônio quaternário reativo. A adsorção rápida nas fibras de celulose pode ainda ocorrer quando, por exemplo, pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais do álcool polivinílico enxertado compreendem ou incluem unidades de sal de amônio quaternário reativo.
[0055] Em outro aspecto da presente invenção, as cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado podem ter unidades de um ácido carboxílico. Quando um produto de papel compreendendo um polímero de álcool polivinílico enxertado com cadeias laterais compreendendo unidades de um ácido carboxílico é lavado com água, a concretização incha lentamente, em seguida, quebra ou redispersa, convertendo assim uma resina do polímero de um estado sólido para um polímero dispersível em água, independentemente dos íons metálicos exatos na solução e das porções carboxilato exatas fornecidas. As porções carboxilato podem ser porções de carga aniônica a negativa nas fibras de papel.
[0056] As unidades do ácido carboxílico nas cadeias laterais de um polímero de álcool polivinílico enxertado podem contribuir para a repolpagem. Quando um produto de papel compreendendo o polímero de álcool polivinílico enxertado com cadeias laterais compreendendo unidades do ácido carboxílico é lavado em uma solução cáustica, as porções de ácido carboxílico podem ser convertidas em porções carboxilato, convertendo assim uma resina do polímero de álcool polivinílico enxertado a partir de um estado sólido a um polímero dispersível em água. Por exemplo, as porções carboxílicas podem ser convertidas em porções carboxilato pelo contato de um produto de papel contendo o polímero com uma solução aquosa cáustica contendo íons metálicos. Além disso, se os íons de sódio forem incluídos na solução aquosa cáustica contendo íons de metal, então uma porção das porções carboxílicas pode ser convertida em porções de carboxilato de sódio. Independentemente dos íons metálicos exatos na solução e das porções carboxilato exatas fornecidas, as porções carboxilato podem ser porções carregadas aniônicamente a negativamente sobre as fibras de papel. As porções carboxilato do polímero de álcool polivinílico enxertado podem se tornar aniônicas com porções carboxilato em fibras celulósicas dentro do papel. Com a presença de porções carregadas aniônicamente a negativamente sobre as fibras de papel, o polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção e as fibras de papel podem repelir-se mutuamente, aumentando assim a dispersibilidade em água.
[0057] As frações carboxílicas que contribuem para a dispersibilidade em água em soluções cáusticas e/ou não cáusticas podem ser fornecidas por cadeias laterais de ácido carboxílico. O ácido carboxílico dessas cadeias laterais pode ser, mas não está limitado a, ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilatos, metacrilatos, ácido itacônico, ácido metileno succínico ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0058] A natureza hidrofílica das frações hidroxílicas e amida dentro de um polímero de álcool polivinílico enxertado também pode aumentar a dispersão de produtos de papel em soluções não cáusticas. Quando um papel compreendendo o polímero de álcool polivinílico enxertado é disperso em água, as porções hidroxílicas e amida podem inchar na água, fazendo com que o papel perca resistência mecânica após um curto período de tempo. A resistência mecânica e sua perda também podem depender da espessura da folha.
[0059] As frações hidroxílicas que contribuem para a dispersibilidade em água em soluções cáusticas e/ou não cáusticas podem ser fornecidas por cadeias de álcool polivinílico. Por exemplo, porções hidroxila pendentes livres da cadeia principal do álcool polivinílico, ainda presentes após a reação com a cadeia principal e os monômeros, podem contribuir para esta dispersibilidade em água.
[0060] As unidades de uma amida dentro das cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado podem contribuir para a dispersibilidade em água. Quando dispersas em água, as porções de amida podem inchar na água, fazendo com que o papel perca resistência mecânica.
[0061] As unidades da amida dentro das cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado podem contribuir para a resistência a seco e/ou úmido do papel. Quando o pH de uma solução aquosa do polímero de álcool polivinílico enxertado é suficientemente ácido, as porções amina das porções amida podem ser convertidas em uma forma catiônica protonada, sensível a porções carregadas negativamente dentro das fibras de papel. Como tal, porções de amida protonada no polímero de álcool polivinílico enxertado podem atrair eletrostaticamente o polímero para as fibras de papel, aumentando assim a resistência à umidade/ou em seco. Por exemplo, porções de amida protonada podem ser atraídas eletrostaticamente por porções carboxílicas dentro das fibras celulósicas. Independentemente das porções carregadas negativamente dentro das fibras de papel, uma quantidade suficiente de porções de amida protonada para ligar o polímero de álcool polivinílico enxertado às fibras de papel pode ser fornecida quando o pH da solução aquosa compreendendo o polímero de álcool polivinílico enxertado e/ou um resina incorporando o polímero, é de cerca de 3 a cerca de 6, de preferência de cerca de 4 a cerca de 5.
[0062] As unidades da amida dentro das cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado podem ser providas por uma amida alifática, tal como, mas não se limitando a, acrilamida, metacrilamida, dimetil acrilamida, dietil acrilamida, dipropil acrilamida ou Nt-butilacrilamida ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0063] Embora as porções de amida, hidroxila e/ou sal de amônio quaternário dentro do polímero de álcool polivinílico enxertado possam contribuir para a dispersão em água, uma barreira temporária de água pode ser fornecida por porções de polietileno enxertadas na cadeia principal de álcool polivinílico. A barreira temporária de água fornecida por frações alquil pode diminuir a taxa de absorção de água do papel, aumentando assim a resistência em molhado.
[0064] Porções alquil tendo uma baixa temperatura de transição vítrea e/ou tensão superficial podem melhorar a barreira temporária de água fornecida pelo polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção. Porções alquil tendo uma baixa temperatura de transição vítrea e/ou tensão superficial também podem melhorar a adesão do polímero de álcool polivinílico enxertado às fibras de celulose úmida, pois reduz a forte ligação de hidrogênio intramolecular ou energia coesiva molecular do álcool polivinílico, tornando assim a celulose mais substantiva.
[0065] A barreira temporária de água também pode ser fornecida por enxerto, na cadeia principal de álcool polivinílico, um ou mais alquil acrilatos ramificados, tais como, mas não se limitando a, 2-etilheptil acrilato, 2- etilhexilacrilato, 2-etilpentil acrilato, Acrilato de 2- etilbutila e qualquer combinação dos mesmos. Neste aspecto da presente invenção, unidades de um ou mais alquil acrilatos ramificados estão presentes nas cadeias laterais do polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0066] Em um aspecto da presente invenção, as cadeias laterais fornecem unidades de um ácido monocarboxílico alifático, unidades de um ácido dicarboxílico alifático, unidades de um sal de amônio quaternário reativo, unidades de uma amida alifática e/ou unidades de um ramificado acrilato de alquil, ou qualquer combinação dos mesmos, pode ser enxertado nas porções acetato das unidades de repetição de acetato de vinila na cadeia principal do álcool polivinílico. Este enxerto prove um polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com a estrutura (I): [CH2-CH(OH)a-[CH2-CH(R)]b (I)
[0067] Nesta estrutura, a porcentagem em peso total de (a) unidades pode ser de 74% em peso a 84% em peso com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado. Todos os valores entre 74% em peso e 84% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, o valor pode ser 75% em peso, 76% em peso, 77% em peso, 78% em peso, 79% em peso, 80% em peso %, 81% em peso, 82% em peso e 83% em peso. A faixa pode ser de 74% em peso a 82% em peso, 77% em peso a 84% em peso, 80% em peso a 84% em peso ou 80% em peso a 82% em peso. A percentagem em peso total de (b) unidades é de 16% em peso a 26% em peso com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado. Todos os valores entre 16% em peso e 26% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, o valor pode ser 17% em peso, 18% em peso, 19% em peso, 20% em peso, 21% em peso, 22% em peso %, 23% em peso, 24% em peso e 25% em peso. A faixa pode ser de 16% em peso a 23% em peso, 16% em peso a 20% em peso, 20% em peso a 26% em peso ou 20% em peso a 23% em peso. A porcentagem em peso total das unidades (a) e (b) pode ser igual ou é 100 por cento em peso.
[0068] Na estrutura (I), R é qualquer combinação de acetato e uma cadeia lateral compreendendo unidades de um ácido monocarboxílico alifático, unidades de um ácido dicarboxílico alifático, unidades de um sal de amônio quaternário reativo, unidades de uma amida alifática, unidades de um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos.
[0069] De acordo com a estrutura (I), existem vários grupos R; assim, algumas cadeias laterais não precisam conter quaisquer unidades do sal de amônio quaternário reativo. A cadeia lateral em R que compreende unidades de um monômero de sal de amônio quaternário reativo pode compreender unidades de cloreto de dialil dimetil amônio, cloreto de 3-acrilamido propiltrimetil amônio e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de ácido carboxílico pode compreender unidades de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido metileno succínico e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de uma amida alifática pode compreender unidades de acrilamida, metacrilamida, dimetil acrilamida, dietil acrilamida, dipropil acrilamida, N-t- butilacrilamida e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de um acrilato de alquila ramificado pode compreender unidades de 2-etilheptil acrilato, 2-etilhexilacrilato, 2-etilpentil acrilato, 2- etilbutil acrilato e/ou qualquer combinação dos mesmos. Conforme usado neste documento, a frase "a cadeia lateral"
não está limitada a uma cadeia lateral, mas pode se referir a várias cadeias laterais da mesma estrutura ou similar.
[0070] Em uma estrutura alternativa, as cadeias laterais fornecem unidades de um ácido monocarboxílico alifático, unidades de um ácido dicarboxílico alifático, unidades de um sal de amônio quaternário reativo, unidades de uma amida alifática e/ou unidades de um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos, pode ser enxertada nas porções de acetato das unidades de repetição de acetato de vinila na cadeia principal de álcool polivinílico que tem unidades de repetição de unidades de álcool vinílico, unidades de etileno e unidades de acetato de vinila. Este enxerto fornece um polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com a estrutura (II): [CH2-CH(OH)]a-[CH2-CH2]b-[CH2-CH(R)]c (II)
[0071] Na estrutura (II), a porcentagem em peso total de (a) unidades é de 90% em peso a 95% em peso com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado. Todos os valores entre 90% em peso e 95% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, a faixa inclui, por exemplo, 91% em peso, 92% em peso, 93% em peso e 94% em peso. A percentagem em peso total de (b) unidades é de 1% em peso a 8% em peso com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado. Todos os valores entre 1% em peso e 8% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, a faixa inclui, por exemplo, 2% em peso, 3% em peso, 4% em peso, 5% em peso, 6% em peso, e 7% em peso. A percentagem em peso total das unidades (c) é de 1% a 3% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado. Todos os valores entre 1% em peso e 3% em peso estão incluídos nesta faixa, incluindo 2% em peso, com os pontos finais incluídos.
[0072] De acordo com a estrutura (II), existem vários grupos R. Cada grupo R pode ser uma unidade de acetato ou uma cadeia lateral compreendendo unidades de um ácido monocarboxílico alifático, unidades de um ácido dicarboxílico alifático, unidades de um sal de amônio quaternário reativo, unidades de uma amida alifática e/ou unidades de um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de um monômero de sal de amônio quaternário reativo pode compreender unidades de cloreto de dialil dimetil amônio, cloreto de 3-acrilamido propiltrimetil amônio e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de ácido carboxílico pode compreender unidades de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido metileno succínico e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de uma amida alifática pode compreender unidades de acrilamida, metacrilamida, dimetil acrilamida, dietil acrilamida, dipropil acrilamida, N-t- butilacrilamida e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de um acrilato de alquila ramificado pode compreender unidades de 2-etilheptil acrilato, 2-etilhexilacrilato, 2-etilpentil acrilato, 2- etilbutil acrilato e/ou qualquer combinação dos mesmos. Conforme usado neste documento, a frase "a cadeia lateral" não está limitada a uma cadeia lateral, mas pode se referir a várias cadeias laterais da mesma estrutura ou similar.
[0073] Em outra, estrutura alternativa, uma cadeia lateral, ou cadeias laterais, fornecendo porções de amida, carboxílico e/ou polietileno podem ser enxertadas em porções de acetato da cadeia principal de álcool polivinílico, de modo a prover um polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com estrutura (III): [CH2-CH(OH)]a–[CH2-CH(R)]b–[X]c (III)
[0074] Nesta estrutura, a é de 0,70 a 0,95, b é de 0,01 a 0,30, c é de 0 a 0,5, a + b + c = 1, e X é qualquer monômero ("monômero X") polimerizável com vinil acetato.
[0075] Para a, todos os valores dentro desta faixa estão incluídos; consequentemente, “a” pode ser qualquer um de 0,71, 0,72, 0,73, 0,74, 0,75, 0,76, 0,77, 0,78, 0,79, 0,80, 0,81, 0,82, 0,83, 0,84, 0,85, 0,86, 0,87, 0,88, 0,89, 0,90, 0,91, 0,92, 0,93 e 0,94. De preferência, a é de 0,80 a 0,95, mais preferencialmente de 0,90 a 0,95.
[0076] Para “b”, todos os valores dentro desta faixa estão incluídos; consequentemente, b pode ser qualquer um de 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,09, 0,10, 0,11,0,12, 0,13, 0,14, 0,15, 0,16, 0,17, 0,18, 0,19, 0,20, 0,21, 0,22, 0,23, 0,24, 0,25, 0,26, 0,27, 0,28 e 0,29. De preferência, b é de 0,05 a 0,25, mais preferencialmente de 0,05 a 0,20.
[0077] Para “c”, todos os valores dentro desta faixa estão incluídos; consequentemente, c pode ser qualquer um de 0,1, 0,2, 0,3 e 0,4. De preferência, c é de 0,1 a 0,5.
[0078] De acordo com a estrutura (III), existem vários grupos R. Cada grupo R pode ser uma unidade de acetato ou uma cadeia lateral compreendendo unidades de um ácido monocarboxílico alifático, unidades de um ácido dicarboxílico alifático, unidades de um sal de amônio quaternário reativo, unidades de uma amida alifática, unidades de um acrilato de alquila ramificado ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de um monômero de sal de amônio quaternário reativo pode compreender unidades de cloreto de dialil dimetil amônio, cloreto de 3-acrilamido propiltrimetil amônio e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de ácido carboxílico pode compreender unidades de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido metileno succínico e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de uma amida alifática pode compreender unidades de acrilamida, metacrilamida, dimetil acrilamida, dietil acrilamida, dipropil acrilamida, N-t- butilacrilamida e/ou qualquer combinação dos mesmos. A cadeia lateral em R que compreende unidades de um acrilato de alquila ramificado pode compreender unidades de 2-etilheptil acrilato, 2-etilhexilacrilato, 2-etilpentil acrilato, 2- etilbutil acrilato e/ou qualquer combinação dos mesmos. Conforme usado neste documento, a frase "a cadeia lateral" não está limitada a uma cadeia lateral, mas pode se referir a várias cadeias laterais da mesma estrutura ou semelhante. Cada um de a, b e c representa quantidades molares de porções dentro da estrutura (III), descrita acima.
[0079] Na estrutura (III), o monômero X é qualquer monômero que pode polimerizar com acetato de vinila sob qualquer condição de reação que forma um álcool polivinílico. Como opção, o monômero X pode ser etileno, propileno, butileno, 1- penteno e 4-metil-1-penteno. Outras opções para o monômero X incluem, mas não estão limitadas a, fluoreto de vinil, cloreto de vinil, brometo de vinil, estireno, vinil cetona, (met)acrilonitrila, acrilofenona, metil (met)acrilato, etil (met)acrilato, propil (met)acrilato, (iso)butil
(met)acrilato, butil cianoacrilato, glicidil (met)acrilato, ácido (met)acrílico, ácido itacônico, etil cianoacrilato, N- (2-hidroxipropil)metacrilamida, (met)acroleína, (met)acrilamida, 2-cloroacrilato de metila, 2-fluoroacrilato de metila, cianoacrilato de metila, propionato de vinil, N- vinilacetamida, cloreto de 4-vinilbenzil, 2-vinilpiridina, 4- vinilpiridina, N-vinilpirrolidona, vinilsilano, vinilsilano ou ácido vinilsilano, vinilsilano, vinilsilano, vinilsilano ou 4-vinilsilano, ou qualquer combinação dos mesmos.
[0080] Não importa a estrutura, a cadeia principal do álcool polivinílico no álcool polivinílico enxertado da presente invenção pode ter incorporado unidades que fornecem uma funcionalidade adicional, como uma funcionalidade carboxil, uma funcionalidade amina, uma funcionalidade amida ou uma imida funcionalidade, ou qualquer combinação das mesmas, em uma quantidade não superior a 3% molar.
[0081] Não importa a estrutura, e para qualquer forma da cadeia principal do álcool polivinílico, as cadeias laterais podem ser enxertadas em cerca de 90% a cerca de 100% das unidades de repetição de acetato de vinila disponíveis dentro da cadeia principal do álcool polivinílico e/ou podem ser enxertado em cerca de 90% a cerca de 100% das unidades de repetição do álcool vinílico dentro da cadeia principal do álcool polivinílico. Todos os valores entre essas faixas estão incluídos e, portanto, o valor pode ser 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% e 99%.
[0082] Como uma opção, independentemente de como produzido, o polímero de álcool polivinílico enxertado pode ter ou incluir uma estrutura (IV):
[0083] Na estrutura (IV), a percentagem em peso total de a é de 30% a 34% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado; a percentagem em peso total de b é de 6% a 10% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado; a percentagem em peso total de c é de 0,5% a 1,0% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado; e a percentagem em peso total de d é de 58% a 62% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0084] Para a, todos os valores entre 30% em peso e 34% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, a faixa inclui, por exemplo, 31% em peso, 32% em peso e 33. Para b, todos os valores entre 6% em peso e 10% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, portanto, a faixa inclui, por exemplo, 7% em peso, 8% em peso e 9% em peso. Para c, todos os valores entre 0,5% em peso e 1,0% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, a faixa inclui, por exemplo, 0,6% em peso, 0,7% em peso, 0,8% em peso e 0,9% em peso. Para d, todos os valores entre 58% em peso e 62% em peso estão incluídos nesta faixa, com os pontos finais incluídos e, assim, a faixa inclui, por exemplo, 59% em peso, 60% em peso e 61% em peso.
[0085] Os monômeros da cadeia lateral podem ser ligados à cadeia principal do álcool polivinílico na faixa de razão de 1: 2: 8 a 1,5: 3: 6 em uma base de peso e normalizados para uma quantidade de (b) amida alifática. O polímero de álcool polivinílico enxertado pode ter várias propriedades desejáveis, tais como, mas não se limitando a, uma dispersibilidade em água de pelo menos 25% em peso de sólidos, tal como de 23% em peso a 27% em peso de sólidos ou mais, e/ou a capacidade de formar um particulado sólido seco.
[0086] Dependendo das propriedades desejadas, o polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção pode compreender uma porcentagem em peso de cadeia principal de álcool polivinílico de cerca de 40% a cerca de 42%, de preferência 40% a 50%, em peso total de sólido, um quaternário Porcentagem em peso da cadeia lateral de sal de amônio de cerca de 5% a cerca de 10%, de preferência 6% a 8%, em peso total de sólido, uma porcentagem em peso de amida alifática de cerca de 4% a cerca de 10%, de preferência 5% a 8%, por total peso sólido e uma percentagem em peso de acrilato de alquilo ramificado de cerca de 35% a cerca de 45%, por peso total de sólido.
[0087] Como outra opção, independentemente de como produzido, o polímero de álcool polivinílico enxertado pode ter ou incluir a estrutura (V): (V)
[0088] Na estrutura (V), a porcentagem em peso total de a é de 0,05% a 0,5% com base na porcentagem em peso total, a porcentagem em peso total de b é de 1,25% a 2,5% com base na porcentagem em peso total, a porcentagem em peso total de c é de 0,5% a 4,0% com base na porcentagem do peso total, a porcentagem do peso total de d é de 40% a 42% com base na porcentagem do peso total e a porcentagem do peso total de g é de 50% a 60%, tal como baseado em 55% na porcentagem de peso total.
[0089] Na estrutura (V), os monômeros da cadeia lateral podem ser ligados à cadeia principal do álcool polivinílico em uma faixa de razão a: b: c de 3: 1: 5 a 2,5: 1: 4 em uma base de peso e normalizada a uma quantidade de (b) amida alifática.
[0090] Para formar um álcool polivinílico enxertado da presente invenção, uma cadeia lateral pode ser enxertada em unidades de repetição de acetato de vinila e/ou álcool vinílico da cadeia principal do álcool polivinílico por vários mecanismos.
Por exemplo, cadeias laterais compreendendo uma fração de vinil, tal como, mas não se limitando a, ácido metileno succínico, acrilatos, ácidos acrílicos, metacrilatos, monômeros de sal de amônio quaternário reativo e/ou ácidos metacrílicos, podem ser adicionados à cadeia principal de álcool polivinílico por polimerização dos monômeros induzida por radical na presença de PVOH livre.
A polimerização induzida por radicais dos monômeros pode ser realizada enxertando as cadeias laterais no polímero na presença de um iniciador de formação de radical livre, como um oxidante e/ou um redutor.
As iniciações de formação de radicais livres adequadas incluem, mas não estão limitadas a, peróxidos, compostos azo, persulfatos de potássio, persulfatos de amônio e/ou qualquer combinação dos mesmos.
Redutores adequados incluem, mas não estão limitados a, bissulfito (“bisulfite”) de sódio, metabissulfeto (“metabisulphite”) de sódio, formaldeído sulfoxilato de sódio, sulfato de ferro (II) e/ou qualquer combinação dos mesmos.
Oxidantes adequados incluem, mas não estão limitados a, hidroperóxido de t-butila, peróxido de hidrogênio, persulfato de amônio, peróxido de benzol, peróxido de dicumila e/ou qualquer combinação dos mesmos.
Consequentemente, o polímero de álcool polivinílico enxertado pode ser feito fornecendo uma solução aquosa de um polímero de álcool polivinílico livre, não reagido e adicionando, à solução aquosa, um iniciador de formação de radical livre e a pluralidade desejada de monômeros formadores de cadeia lateral.
Os monômeros de cadeia lateral adicionados à solução aquosa podem incluir: (a) cadeia lateral de monômeros de sal de amônio quaternário reativo compreendendo pelo menos um dentre um sal de amônio quaternário alifático, um alílico, um vinílico e um acrílico; (b) uma amida alifática; e (c) um acrilato de alquila ramificado. Outras cadeias laterais podem incluir unidades de uma amida alifática e/ou unidades de um acrilato de alquila ramificado, embora não possuindo unidades dos sais de amônio quaternário alifático, alílico, vinílico e acrílico.
[0091] Para controlar o pH da solução aquosa, um sal tampão, tal como, mas não limitado a, bicarbonato de sódio, acetato de sódio, di-hidrogenofosfato de sódio e/ou qualquer combinação dos mesmos, pode ser usado.
[0092] Após um período de tempo suficiente, (por exemplo, três a quatro horas ou mais horas), os monômeros residuais livres podem ser suprimidos pela adição de uma quantidade suficiente do par de redução/oxidação, tal como, mas não limitado a, formaldeído sulfoxilato de sódio 0,01%/hidroperóxido de t-butila 0,08% (% em peso), um composto de peróxido de hidrogênio/ferro (II) e/ou qualquer combinação dos mesmos. A quantidade suficiente do par de redução/oxidação não é particularmente limitada, desde que ocorra a supressão dos monômeros residuais livres. De preferência, a quantidade do par de redução/oxidação é de 0,005 e 0,08% em peso, respectivamente.
[0093] O polímero de álcool polivinílico enxertado pode ter várias propriedades desejáveis, tais como, mas não se limitando a, uma dispersibilidade em água de pelo menos 16% em peso de sólidos, tal como de 16% em peso a 20% em peso de sólidos ou mais, e/ou uma capacidade de formar um particulado sólido seco.
[0094] Dependendo das alterações de propriedades desejadas,
o polímero de álcool polivinílico enxertado pode compreender uma porcentagem em peso de cadeia principal de álcool polivinílico de cerca de 30% a cerca de 60%, de preferência 40% a 50%, em peso total de sólido, um peso de cadeia lateral de ácido carboxílico por cento de cerca de 12% a cerca de 25%, de preferência 15% a 21%, em peso total de sólido, por cento em peso de uma amida alifática de cerca de 2,5 % a cerca de 15%, de preferência 6% a 11%, em peso total de sólido, e por cento em peso de acrilato de alquil ramificado de cerca de 20% a cerca de 35%, por peso total de sólido.
[0095] Como outra opção, o polímero de álcool polivinílico enxertado, ou uma cadeia principal de álcool polivinílico do mesmo, pode ser, ou é, reticulado. A reticulação pode ocorrer por ligação iônica interna ou covalente entre porções da cadeia principal do álcool polivinílico. Alternativamente, a reticulação pode ser realizada fazendo reagir qualquer reticulante adequado com porções da cadeia principal do álcool polivinílico.
[0096] A presente invenção também se refere a uma mistura de polímero que pode compreender, consistir essencialmente em, consistir em, incluir ou ter, um primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma primeira cadeia principal de álcool polivinílico e uma primeira pluralidade de cadeias laterais enxertadas em uma primeira cadeia principal do álcool polivinílico, em que as cadeias laterais da primeira pluralidade de cadeias laterais compreendem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático e um ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos; e um segundo polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma segunda cadeia principal de álcool polivinílico e uma segunda pluralidade de cadeias laterais enxertadas na segunda cadeia principal de álcool polivinílico, em que as cadeias laterais da segunda pluralidade de cadeias laterais compreendem: (i) uma ou mais unidades de um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos.
[0097] A mistura de polímero pode compreender, consistir de, consistir essencialmente em, incluir ou ter, o primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado e o segundo polímero de álcool polivinílico enxertado em uma razão em peso do primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado: segundo polímero de álcool polivinílico enxertado de 10:1 a 1:10 ou outras proporções de peso fora dessa faixa.
[0098] Cada um do primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado e o segundo polímero de álcool polivinílico enxertado podem ter qualquer estrutura aqui descrita.
[0099] O primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado pode funcionar como auxiliar de retenção para o segundo álcool polivinílico enxertado, ou vice-versa. Tanto o primeiro álcool polivinílico enxertado quanto o segundo álcool polivinílico enxertado podem ser considerados como um sistema de reticulação de dois componentes devido à diferença na densidade de carga das partículas entre os dois álcoois polivinílicos enxertados.
[0100] A mistura de polímero da presente invenção pode ser usada em qualquer processo aqui descrito que é realizado com, sobre ou para o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0101] Uma composição de polímero pode ser integrada ao polímero de álcool polivinílico enxertado do presente invenção em um meio aquoso.
[0102] O polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção pode ser incorporado em vários produtos. Por exemplo, o polímero pode ser incorporado em produtos de papel para aumentar a resistência a úmido e/ou a seco e/ou prover repelência temporária à água e/ou prover propriedades de retardo de absorção de água.
[0103] A incorporação do polímero em um produto de papel pode ser realizada pela produção de uma polpa fibrosa que compreende um material fibroso adequado para a produção de papel, tal como, mas não se limitando a, fibras celulósicas e o polímero de álcool polivinílico enxertado. De preferência, o material fibroso inclui porções com carga negativa, tais como, mas não se limitando a, porções carboxilato. A polpa fibrosa pode ser transformada em uma suspensão aquosa, dentro da qual o polímero de álcool polivinílico enxertado pode ser absorvido ou adsorvido no material fibroso. A suspensão aquosa pode ser fornecida adicionando o polímero de álcool polivinílico enxertado a uma pasta de papel, de preferência que contém porções carregadas negativamente. Por exemplo, o polímero pode ser adicionado a uma pasta de papel que compreende fibras de fabricação de papel celulósico. Independentemente de como fornecida, a suspensão pode então ser formada em uma teia e seca para prover um produto de papel. A formação da suspensão em uma teia pode ser realizada drenando a suspensão após o polímero de álcool polivinílico enxertado ter sido adsorvido no material fibroso.
[0104] De preferência, a suspensão aquosa compreende uma quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado eficaz para aumentar a resistência à umidade/ou à resistência em seco e/ou a dispersibilidade em água, em comparação com um produto de papel feito com a suspensão aquosa sem o polivinil enxertado polímero de álcool. Por exemplo, no caso de um produto de papel de celulose, a suspensão aquosa pode compreender de 4 a 10 libras do polímero de álcool polivinílico enxertado por tonelada de fibra de celulose de fabricação de papel seca. Idealmente, a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado dentro da suspensão aquosa é eficaz para aumentar a resistência à umidade/ou a resistência a seco do papel em pelo menos 10% (por exemplo, 10% a 50% ou mais) em comparação com o produto de papel feito com o suspensão aquosa na ausência do polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0105] A resistência à umidade de um produto de papel pode ser medida submetendo um pedaço seco do produto de papel a 100% de humidade relativa durante cinco minutos à temperatura ambiente e, em seguida, medindo a resistência à tração do produto de papel úmido. A resistência à tração pode ser medida pelo seguinte método: 1- Corte tiras de papel mata-borrão 13x150 mm usando máquina de corte; 2- Condicionar todas as tiras a 45°C por 12 horas; 3- Condicionar todas as tiras à temperatura ambiente (RT) (por exemplo, 25°C) por pelo menos 2 horas dentro de um dessecador; 4- Prepare uma solução de polímero a 0,0015% em peso ou qualquer concentração de polímero necessária; 5- Mergulhe cada tira na solução de polímero 0,0015% em peso por um segundo ou simplesmente mergulhe e retire; 6- Coloque cada conjunto de tiras sobre uma folha de papel mata-borrão; 7- Secar as tiras a 60°C por 24 horas; 8- Condicionar todas as tiras em um dessecador em temperatura ambiente por pelo menos 2 horas; 9- Utilizar célula de carga de 50 Kg para testar a resistência à tração; 10- Teste 5 tiras de cada conjunto para medir a resistência à tração a seco; 11- Retirar 5 tiras de cada conjunto por vez e colocá-las na câmara de umidade a 100% UR e temperatura ambiente por 5 minutos; 12- Adicione uma garrafa de vidro aberta dentro da câmara para segurar as tiras após os cinco minutos; 13- Após 5 minutos a 100% UR, manter as tiras dentro da garrafa de vidro e feche-a bem para manter o nível de umidade o mais constante possível dentro das tiras; 14- Teste 5 tiras de cada conjunto para resistência à tração a úmido usando o mesmo software tensiômetro configurado para resistência à tração a seco.
[0106] Outros métodos de teste de resistência úmida podem incluir um método de teste padrão conhecidos como TAPPI T-465 om-15, onde uma amostra de papel é dobrada e imersa em um copo de água (The Finch Cup) por um momento antes de ser testada em um tensiômetro.
[0107] A resistência a seco de um produto de papel pode ser medida por um método semelhante para medir a resistência à tração, conforme descrito acima, exceto que as folhas fundidas à mão são cortadas em um tamanho de, por exemplo,
13x127 mm e, em seguida, condicionadas em RT e 50% de umidade relativa por várias horas antes de medir a resistência à tração no tensiômetro.
[0108] A dispersibilidade em água pode ser medida cortando amostras de papel fundido à mão e/ou mata-borrão de 10 x 20 mm e, em seguida, condicionando as amostras a 50°C e 50% de umidade relativa por 4 horas. Cada amostra de papel é então colocada em um béquer com 200 ml de água DI. A água contendo a amostra de papel é então agitada magneticamente a 300 rpm. O tempo para a dispersão completa da amostra de papel é registrado. Os espécimes de papel tratados com álcool polivinílico enxertado apresentaram tempo de dispersão inferior a 60 segundos, porém aqueles tratados com G-PAM mostraram mais de 180 segundos e/ou nenhuma dispersão para alguns outros lotes de G-PAM.
[0109] A repelência à água pode ser medida colocando uma gota de água no topo do papel mata-borrão tratado com o polímero de álcool polivinílico enxertado e registrando o tempo necessário para esta gota de água se difundir no papel mata-borrão tratado.
[0110] Independentemente da força, repelência à água e/ou dispersibilidade que pode ser fornecida, a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado dentro da suspensão aquosa pode prover uma razão de força úmida do papel, conforme determinado pelo método Finch Cup e/ou método de câmara de umidade, para a resistência seca conforme determinado por tensiômetro de cerca de 0,6, ou 0,6 ± 0,2 ou 0,6 ± 0,1.
[0111] O produto de papel, independentemente de como produzido, pode compreender um material de papel e o polímero de álcool polivinílico enxertado. O material de papel do produto de papel pode compreender uma fibra celulósica com frações carboxílicas interagindo eletrostaticamente com aminas protonadas e sais de amônio quaternário em uma porção das amidas alifáticas enxertadas nas unidades de repetição da cadeia principal do álcool polivinílico.
[0112] O produto de papel pode ser incorporado em um outro produto compreendendo uma camada do produto de papel, tal como, mas não se limitando a, folha de papel, papel cartão, papel de seda ou cartão de parede. Consequentemente, a camada de papel pode compreender uma fibra celulósica com frações carboxil interagindo eletrostaticamente com aminas protonadas e sais de amônio quaternário em uma porção das amidas alifáticas e/ou sais de amônio quaternário reativo enxertado nas unidades repetidas da cadeia principal do álcool polivinílico.
[0113] O polímero de álcool polivinílico enxertado da presente invenção pode ser usado para tratar materiais fibrosos diferentes de produtos de papel. Por exemplo, roupas com um material fibroso contendo frações carregadas negativamente podem ser tratadas com o polímero. Por exemplo, um material fibroso compreendendo fibras de algodão com frações carboxílicas interagindo eletrostaticamente com aminas protonadas e/ou sais de amônio quaternário em uma porção das amidas alifáticas e/ou sais de amônio quaternário reativo enxertado nas unidades de repetição do poli (álcool vinílico-co-acetato de vinila) pode ser produzido. Independentemente dos tipos de fibras dentro do material, o material fibroso pode ser obtido revestindo e/ou impregnando as fibras com o polímero de álcool polivinílico enxertado.
[0114] A variedade de monômeros e as concentrações relativas aos polímeros de álcool polivinílico são relevantes para alcançar o desempenho desejado desta força úmida temporária ao transmitir a força úmida necessária durante o uso final ou aplicação do cliente e permitindo a dispersibilidade completa em uma linha de esgoto após ser descartado. Este desempenho “inteligente” de funções opostas duplas distingue este polímero de produtos de reticulação covalente que podem fazer uma função apenas em uma determinada faixa de pH.
[0115] Tal como acontece com outros aditivos comumente usados para melhorar a resistência em úmido, a poliacrilamida glioxilada convencional liga-se covalentemente às fibras de papel. Além disso, faltam resíduos de hidroxila ao longo de sua estrutura. A falta de resíduos de hidroxila limita a capacidade dos papéis tratados com poliacrilamida glioxilada de se tornarem mecanicamente tensionados pela dilatação da água. Mesmo se uma quantidade suficiente de água pudesse ser dilatada pelo papel tratado com poliacrilamida glioxilada, a ligação covalente entre a poliacrilamida glioxilada e as fibras de papel evita que a tensão mecânica resultante disperse o papel. Ao contrário da poliacrilamida glioxilada, os polímeros de álcool polivinílico enxertado da presente invenção são ligados às fibras de papel por uma interação eletrostática entre amina protonada e/ou frações de sal de amônio quaternário e frações carboxílicas carregadas negativamente dentro das fibras de papel. Essa interação eletrostática mais fraca é mais suscetível a quebrar quando o álcool polivinílico enxertado incha com a água. Como tal, a interação eletrostática mais fraca entre unidades de amina protonada e/ou unidades de sal de amônio quaternário reativo dentro do polímero de álcool polivinílico enxertado e as fibras de papel contribui para a dispersibilidade em água melhorada. Resultados semelhantes seriam, portanto, esperados em comparação com outros aditivos covalentemente ligados a fibras de papel.
[0116] A presente invenção será ainda esclarecida pelos seguintes exemplos, que se destinam a ser exemplares da presente invenção. Exemplos Exemplos 1-4 Síntese e caracterização do polímero de álcool polivinílico enxertado (TWS 15):
[0117] Os exemplos de álcool polivinílico enxertado foram preparados por dissolução de um polímero de álcool polivinílico (CAS # 25213-24-5) com 15% em peso de conteúdo de sólidos em água. Em seguida, cloreto de dialil dimetil amônio (CAS # 7398-69-8) como monômero de cadeia lateral de sal de amônio quaternário, acrilamida (CAS # 79-06-1) como monômero de cadeia lateral de amida alifática e acrilato de 2-etilhexil (CAS # 103-11-7) como o monômero de cadeia lateral de acrilato de alquil ramificado, foram adicionados à solução aquosa de PVOH. Cloreto de dialil dimetil amônio e acrilamida foram adicionados à solução aquosa de PVOH a 15% a 65°C. Adicionou-se acrilato de 2-etilhexilo, por adição gota a gota, ao longo de um período de tempo de 120 minutos. Bissulfato de sódio (CAS # 7631-90-5) e persulfato de amônio (CAS # 7727-54-0) foram então adicionados à emulsão como iniciadores formadores de radicais livres e bicarbonato de sódio (CAS # 144-55-8) como tampão sal. A polimerização semi-
contínua foi então iniciada com a alimentação de uma solução de persulfato de amônio a 0,8% em peso a 65ºC por 240 minutos. A polimerização foi então propagada a 80ºC por 2 horas enquanto o persulfato de amônio era alimentado na emulsão a uma taxa constante. Os monômeros residuais livres foram então suprimidos pela adição de peróxido de hidrogênio (CAS # 7722-84-1) e t-butil hidroperóxido (CAS # 75-91-2) à emulsão em 0,1% p/p. A agitação de 200-300 rpm foi mantida durante 1 hora a 80°C. O lote foi então resfriado à temperatura ambiente antes de ser enviado aos contenedores de embalagem. A emulsão final tinha as seguintes percentagens em peso: Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Exemplo 4 M5-TWS 13 M7-TWS 13 M8-TWS13 M9-TWS 13 Nome Químico % em peso % em peso % em peso % em peso Água 76,5 75 75 75 Acrilamida 1,42 1,40 1,40 1,40 Ácido metacrílico 0 0 1,40 1,40 Cloreto de dialil 1,85 1,83 0,0 0,0 dimetil amônio 2-Etilhexil Acrilato 8,57 11,26 11,42 11,42 Álcool polivinílico 10,71 10,56 9,8 10,72 (CAS # 25213-24-5]) Poval 5-74 Poval 3-80 Poval 3-80 Poval 5-74 Bicarbonato de Sódio 0,002 0,01 0,01 0,01 Persulfato de Amônio 0,075 0,075 0,075 0,16 Bissulfato de Sódio 0,028 0,01 0,01 0,05 Peróxido de 0,015 0,08 0,08 0,08 hidrogênio hidroperóxido de t- 0,015 0,08 0,08 0,08 butila Total 100 100 100 100
[0118] O polímero de álcool polivinílico enxertado produzido foi então caracterizado por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, análise de tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico, cromatografia de permeação em gel, pH e conteúdo de dispersão de sólidos.
[0119] O grau de hidrólise (%) dos exemplos acima como porcentagens foi o seguinte: M5-TWS13 (74%), M7-TWS13 (80%), M8-TWS13 (80%) e M9-TWS13 (74%) Teste temporário de decaimento de resistência em molhado
[0120] Folhas fundidas à mão foram preparadas misturando polpas de madeira macias e duras na proporção de 1:1 em peso. A polpa foi diluída para uma consistência de 1% em peso. 1L da polpa diluída foi tratada para 10 libras/tonelada equivalente de diferentes exemplos da concretização como Exemplos 1-4. Folhas fundidas à mão foram cortadas em tiras de 13 x 127 x 0,125 mm. Os Exemplos 3 e 4 foram ligeiramente aniônicos por frações da cadeia lateral de ácido metacrílico. Os Exemplos 1 e 2 foram ligeiramente catiônicos pelas porções da cadeia lateral de sal de amônio quaternário. Os Exemplos 1 e 4 tinham álcool polivinílico com um grau de hidrólise inferior ao usado nos Exemplos 3 e 4.
[0121] Todas as tiras feitas à mão foram deixadas para secar a 90°C por 24 horas e, em seguida, condicionadas à temperatura ambiente por 2 horas em um dessecador. As tiras moldadas à mão foram então submetidas a TAPPI T-465 om-15, onde uma amostra de papel é dobrada e imersa em um copo de água (The Finch Cup). A resistência à tração e o declínio da resistência a úmido foram medidos. Os resultados da resistência à tração a seco e úmido são mostrados na Figura
4. A dispersibilidade em água de folhas feitas à mão tratadas com os exemplos 1-4 e GPAM é mostrada na Figura 5, e o declínio da resistência a úmido é mostrado na Figura 6 para os quatro exemplos versus um G-PAM em branco e glioxilado.
[0122] Como pode ser visto na Figura 4, as tiras tratadas com poliacrilamida glioxilada e dispersões de polímero de álcool polivinílico enxertado tinham força seca semelhante, exceto M7-TWS13. As tiras tratadas com exemplos de resinas ligeiramente catiônicas, Exemplos 1 e 2 (M5 e M7]) mostraram o dobro e o triplo da resistência à umidade daquelas tratadas com G-PAM. As resistências à tração úmida/seca de M5-TWS13 e M7-TWS13 foram superiores às de Branco, G-PAM e resinas ligeiramente aniônicas. A decadência da resistência à tração úmida de tiras tratadas com resinas catiônicas, M5-TWS13 e M7-TWS13, superou o branco, G-PAM e resinas aniônicas onde a resistência úmida inicial cai para cerca de 1/2 após 120 segundos, no entanto, permanece quase o mesmo após o mesmo período para o resto dos espécimes. Exemplos 5-8 Síntese e caracterização do polímero de álcool polivinílico enxertado (TWS 15):
[0123] Um polímero de álcool polivinílico enxertado foi preparado por dissolução de um polímero de álcool polietileno vinílico (CAS # 26221-27-2) com 10% em peso de conteúdo de sólidos em água. Em seguida, ácido metacrílico (CAS # 79-41- 4) como monômero de cadeia lateral de ácido carboxílico, acrilamida (CAS # 79-06-1) como monômero de cadeia lateral de amida alifática e acrilato de 2-etilhexil (CAS # 103-11 -7) como o monômero de cadeia lateral de acrilato de alquil ramificado foram emulsificados na solução de polímero de álcool vinílico de polietileno a 10% em peso por pelo menos 30 minutos. Bissulfato de sódio (CAS # 7631-90-5) e persulfato de amônio (CAS # 7727-54-0) foram adicionados à emulsão como iniciadores formadores de radicais livres e bicarbonato de sódio (CAS # 144-55-8) como sal tamponador. A polimerização em lote foi então iniciada alimentando uma solução de persulfato de amônio a 0,8% em peso a 60ºC. A polimerização foi então propagada a 80ºC por 2 horas enquanto o persulfato de amônio era alimentado na emulsão a uma taxa constante. Os monômeros residuais livres foram então suprimidos pela adição de sulfoxilato de formaldeído de sódio (CAS # 6035-47-8), peróxido de hidrogênio (CAS # 7722-84-1) e t-butil hidroperóxido (CAS # 75-91-2) à emulsão. A agitação de 200 rpm foi mantida durante 1 hora a 80°C. O lote foi então resfriado até a temperatura ambiente. A emulsão final tinha as seguintes percentagens em peso: Exemplo 5 Exemplo 6 Exemplo 7 Exemplo 8 Nome químico TWS 15 TWS 16 TWS 22 TWS 18 Água 84 84 84 77 Acrilamida 1,5 1,5 1,5 6,66 Ácido metacrílico 3 3 3 3,33 2-Etilhexil Acrilato 4,47 4,47 4,47 8,33 Álcool polivinílico 6,765 6,765 6,765 4,29 [CAS # 26221-27-2] Bicarbonato de Sódio 0,01 0,01 0,01 0,01 Persulfato de Amônio 0,075 0,075 0,075 0,16 Bissulfato de Sódio 0,01 0,01 0,01 0,05 Formaldeído 0,01 0,01 0,01 0,01 Sulfoxilato de Sódio Peróxido de hidrogênio 0,08 0,08 0,08 0,08 hidroperóxido de t- 0,08 0,08 0,08 0,08 butila Total 100 100 100 100
[0124] O polímero de álcool polivinílico enxertado produzido foi então caracterizado por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, análise de tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico, cromatografia de permeação em gel, pH e conteúdo de dispersão de sólidos. Exemplos 9 e 10 Teste Comparativo de Resistência e Dispersibilidade Temporária:
[0125] O papel mata-borrão foi cortado em estipes de 13 × 127 × 0,125 mm. 10 tiras foram mergulhadas por 1 segundo em 0,0015% em peso de soluções de polímero de poliacrilamida glioxilada, polímero de álcool polivinílico enxertado TWS-15, 16, 22 e 18. Os polímeros de álcool polivinílico TWS-16 e TWS-22 foram preparados por um método análogo aos detalhados no Exemplo 5, com a exceção de que os TWS 16 e 22 foram preparados começando em um modo semi-contínuo, para adicionar ácido metacrílico e acrilamida quando a temperatura de reação atingiu 62°C e 40°C, respectivamente. O Exemplo 8 (TWS 18) tinha uma composição diferente, onde a concentração de álcool polialquileno vinílico foi reduzida e as concentrações dos dois monômeros, acrilamida e acrilato de 2-etilhexila, eram maiores do que o resto dos exemplos, como mostrado acima na tabela de composição química.
[0126] Todas as tiras mergulhadas foram deixadas secar a 50°C durante 24 horas. As tiras imersas foram então condicionadas à temperatura ambiente por duas horas em um dessecador. As tiras mergulhadas foram então submetidas a 100% de umidade relativa por 5 minutos em temperatura ambiente. Cada conjunto de tiras imersas foi então retirado da câmara de umidade em frascos de vidro fechados, a fim de manter o nível de umidade constante, para medição da resistência à tração a úmido e avaliação da dispersibilidade.
A resistência à tração e a dispersibilidade foram medidas conforme descrito acima. Os resultados das avaliações de resistência à tração a úmido e dispersibilidade demonstrados estão apresentados na Figura 7.
[0127] Como pode ser visto na Figura 7, as tiras mergulhadas nas dispersões de polímero de poliacrilamida glioxilada e álcool polivinílico enxertado tinham resistência à umidade semelhante, exceto TWS 18, que tem receita química diferente. As tiras mergulhadas nas soluções de polímero de álcool polivinílico enxertado tinham dispersibilidade em água significativamente melhor do que as tiras tratadas com polímeros de polivinila enxertados com poliacrilamida glioxilada.
[0128] A presente invenção inclui os seguintes aspectos/concretização/características em qualquer ordem e/ou em qualquer combinação.
1. Polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma cadeia principal de álcool polivinílico e uma pluralidade de cadeias laterais enxertadas na cadeia principal de álcool polivinílico, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem: i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático, um ácido dicarboxílico alifático e um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, ii) unidades de uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
2. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que pelo menos 75%, em número, das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem: i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático, o ácido dicarboxílico alifático e o sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
3. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do ramificado acrilato de alquil, ou qualquer combinação dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
4. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinações dos mesmos.
5. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que as cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem: i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
6. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreende: i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
7. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que não mais do que 25%, em número, de cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do ramificado acrilato de alquil, ou qualquer combinação dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
8. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreende: i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuem quaisquer unidades do ácido monocarboxílico alifático e do ácido dicarboxílico alifático.
9. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do ramificado acrilato de alquil, ou qualquer combinação dos mesmos, e não têm unidades de ácido monocarboxílico alifático, ácido dicarboxílico alifático e sal de amônio quaternário reativo.
10. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinações dos mesmos.
11. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que as cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem: i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
12. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreende: i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
13. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática, ou unidades do ramificado acrilato de alquil, ou qualquer combinação dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
14. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreende: i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm quaisquer unidades do sal de amônio quaternário reativo.
15. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades da amida alifática ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
16. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem a amida alifática ou o acrilato de alquila ramificado ou quaisquer combinações dos mesmos.
17. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, tem uma distribuição de peso molecular monomodal de cerca de 5K a 20000K Daltons.
18. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, tem um grau de hidrólise de cerca de 74% molar a cerca de 99% molar.
19. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, tem um grau de hidrólise de cerca de 74% molar a cerca de 90% molar.
20. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais são enxertadas na cadeia principal de álcool polivinílico através de frações de acetato da cadeia principal de álcool polivinílico.
21. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais são enxertadas na cadeia principal do álcool polivinílico através de frações hidroxil da cadeia principal do álcool polivinílico.
22. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que o sal de amônio quaternário reativo compreende pelo menos um de cloreto de dialil dimetil amônio,
cloreto de 3-acrilamido propiltrimetil amônio ou uma combinação dos mesmos; em que a amida alifática compreende pelo menos um de acrilamida, metacrilamida, dimetil acrilamida, dietil acrilamida, dipropil acrilamida e N-t- butilacrilamida; e em que o acrilato de alquila ramificado compreende pelo menos um de 2-etilheptil acrilato, 2- etilhexilacrilato, 2-etilpentil acrilato e 2-etilbutil acrilato.
23. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, que inclui a estrutura (I): [CH2-CH(OH)]a-[CH2-CH(R])]b (I) em que uma porcentagem em peso total de (a) unidades é de 74% a 84% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, em que uma porcentagem em peso total de (b) unidades é de 16% a 26% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, em que cada R é acetato ou uma cadeia lateral da pluralidade de cadeias laterais.
24. O polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, compreendendo: uma percentagem em peso da cadeia principal de álcool polivinílico de cerca de 40% a cerca de 50%, por peso total de sólido; uma porcentagem em peso da cadeia lateral de sal de amônio quaternário reativo de cerca de 6% a cerca de 10% em peso total de sólido; uma percentagem em peso de amida alifática de cerca de 6% a cerca de 9% em peso total de sólido; e uma porcentagem em peso de acrilato de alquil ramificado de cerca de 24% a cerca de 50% em peso total de sólido.
25. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, que tem ou compreende a estrutura (IV): (IV) em que a porcentagem em peso total de a é de 30% a 34% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, a porcentagem em peso total de b é de 6% a 10% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, o a porcentagem em peso total de c é de 0,5% a 1,0% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, a porcentagem em peso total de d é de 58% a 62% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado.
26. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, com um teor de sólidos de pelo menos 25% de sólidos.
27. O polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, na forma de particulado sólido seco.
28. Composição de polímero, caracterizada pelo fato de que compreende: o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte; e um meio aquoso no qual o polímero de álcool polivinílico enxertado é disperso.
29. A composição de polímero, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, que tem um pH de cerca de 3 a cerca de 6.
30. Polímero de emulsão de enxerto de base aquosa, caracterizado pelo fato de que compreende o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte.
31. Produto de polpa celulósica, caracterizado pelo fato de que compreende: polpa celulósica; e o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte.
32. Produto de papel, caracterizado pelo fato de que compreende: um material de papel; e o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte.
33. O produto de papel, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que o material de papel compreende uma fibra celulósica que compreende uma fração de carboxil, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades do sal de amônio quaternário reativo, e em que uma unidade das unidades do sal de amônio quaternário reativo compreende uma carga catiônica interagindo eletrostaticamente com a fração carboxila da fibra celulósica.
34. Um produto compreendendo pelo menos uma camada de papel compreendendo o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que o produto é folha de papel, papel cartão, papel de seda ou cartão de parede.
35. O produto, de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a camada de papel compreende uma fibra celulósica que compreende uma fração de carboxila, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades do sal de amônio quaternário reativo, e em que uma unidade das unidades do sal de amônio quaternário reativo compreende uma carga catiônica interagindo eletrostaticamente com a fração carboxila da fibra celulósica.
36. Material fibroso, compreendendo: fibras de algodão; e o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte.
37. O material fibroso, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, em que as fibras de algodão são revestidas com o polímero de álcool polivinílico enxertado.
38. O material fibroso, de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, em que as fibras de algodão são impregnadas com o polímero de álcool polivinílico enxertado.
39. O material fibroso, de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, em que pelo menos uma porção das fibras de algodão compreende uma fibra celulósica compreendendo uma fração de carboxila, em que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades do sal de amônio quaternário reativo, e em que uma unidade das unidades do sal de amônio quaternário reativo compreende uma carga catiônica interagindo eletrostaticamente com a fração carboxila da fibra celulósica.
40. Processo de fabricação de papel, o processo compreendendo: absorver uma quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte em fibras celulósicas de fabricação de papel em suspensão aquosa; formar a referida suspensão em uma teia; e secar a referida teia, em que a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado é eficaz para aumentar pelo menos um dentre a resistência do papel em úmido, a resistência do papel a seco e a dispersibilidade em água em comparação com um papel feito com a suspensão aquosa na ausência do polímero de álcool polivinílico enxertado.
41. O processo de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a suspensão aquosa compreende 4 a 10 libras de polímero de álcool polivinílico enxertado por tonelada de fibra de celulose para fabricação de papel seca.
42. O processo, de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado é eficaz para aumentar pelo menos uma das propriedades do papel selecionadas de resistência do papel à umidade resistência do papel em seco em pelo menos 10% como em comparação com o papel feito com a suspensão aquosa na ausência do polímero de álcool polivinílico enxertado.
43. O processo, de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, em que a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado é eficaz para prover uma razão de resistência do papel à umidade para resistência do papel em seco de 0,6, em que o valor de resistência à umidade é determinado pelos métodos “Finch Cup” e “Humidity Chamber” e o valor da resistência a seco são determinados pela medição direta da resistência à tração de papel seco e condicionado.
44. O processo de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte: em que a absorção da quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado em fibras de celulose de fabricação de papel na suspensão aquosa compreende:
prover uma pasta de papel que compreende as fibras de celulose para fabricação de papel; e adicionar a quantidade de polímero de álcool polivinílico enxertado ao estoque de polpa, e em que, formar a referida suspensão na rede compreende: drenar a suspensão após absorver a quantidade de polímero de álcool polivinílico enxertado; e formando a suspensão drenada em uma de papel e papelão.
45. Processo para fazer um polímero de álcool polivinílico enxertado, compreendendo: prover uma solução aquosa de um polímero de álcool polivinílico; adicionar, à solução aquosa, pelo menos um iniciador de formação de radical livre e uma pluralidade de monômeros de cadeia lateral, a pluralidade de monômeros de cadeia lateral compreendendo: (a) um ácido monocarboxílico alifático, um ácido dicarboxílico alifático e um sal de amônio quaternário reativo, ou qualquer combinação dos mesmos; (b) opcionalmente uma amida alifática; e (c) opcionalmente, um acrilato de alquila ramificado.
46. O processo de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte, compreendendo ainda: anexar pelo menos uma porção da pluralidade de monômeros de cadeia lateral a uma cadeia principal de álcool polivinílico em uma faixa de razão aa: b: c de 3: 1: 5 a 2,5: 1: 4 em uma base de peso e normalizada para uma quantidade de ( b) amida alifática.
47. Processo para repolpagem de papel, o processo compreendendo: contatar um produto de papel com uma solução aquosa cáustica contendo íons de metal alcalino para converter funcionalidades carboxílicas no polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com qualquer concretização/ característica/aspecto anterior ou seguinte para funcionalidades de carboxilato de metal alcalino, em que o produto de papel compreende: um material de papel; e o polímero de álcool polivinílico enxertado.
48. Mistura de polímero, caracterizada pelo fato de que compreende: um primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma primeira cadeia principal de álcool polivinílico e uma primeira pluralidade de cadeias laterais enxertadas na primeira cadeia principal de álcool polivinílico, em que as cadeias laterais da primeira pluralidade de cadeias laterais compreendem: i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático e um ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos; e um segundo polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma segunda cadeia principal de álcool polivinílico e uma segunda pluralidade de cadeias laterais enxertadas na segunda cadeia principal de álcool polivinílico, em que as cadeias laterais da segunda pluralidade de cadeias laterais compreendem: i) uma ou mais unidades de um reativo sal de amônio quaternário; e, opcionalmente, ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos.
49. A mistura de polímero, de acordo com qualquer concretização/característica/aspecto anterior ou seguinte, compreendendo o primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado e o segundo polímero de álcool polivinílico em um primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado: razão em peso do segundo polímero de álcool polivinílico de 10: 1 a 1:10.
[0129] A presente invenção pode incluir qualquer combinação dessas várias características ou concretizações acima e/ou abaixo, conforme estabelecido em sentenças e/ou parágrafos. Qualquer combinação de recursos divulgados neste documento é considerada parte da presente invenção e nenhuma limitação é pretendida com respeito aos recursos combináveis.
[0130] Os requerentes incorporam especificamente todo o conteúdo de todas as referências citadas nesta descrição. Além disso, quando uma quantidade, concentração ou outro valor ou parâmetro é dado como um intervalo, intervalo preferido ou uma lista de valores preferíveis superiores e valores preferíveis inferiores, isto deve ser entendido como revelando especificamente todos os intervalos formados a partir de qualquer par de qualquer limite superior da faixa ou valor preferido e qualquer limite inferior da faixa ou valor preferido, independentemente de as faixas serem divulgadas separadamente. Quando uma faixa de valores numéricos é citada neste documento, a menos que indicado de outra forma, a faixa se destina a incluir seus pontos finais e todos os números inteiros e frações dentro da faixa. Não se pretende que o escopo da invenção seja limitado aos valores específicos citados ao definir uma faixa.
[0131] Outras concretizações da presente invenção serão evidentes para aqueles versados na técnica a partir da consideração da presente especificação e prática da presente invenção aqui divulgada.
Pretende-se que a presente especificação e exemplos sejam considerados como exemplificativos apenas com um verdadeiro escopo e espírito da invenção sendo indicados pelas seguintes reivindicações e seus equivalentes.
Claims (49)
1. Polímero de álcool polivinílico enxertado, caracterizado pelo fato de compreender uma cadeia principal de álcool polivinílico e uma pluralidade de cadeias laterais enxertadas na cadeia principal de álcool polivinílico, sendo que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático, um ácido dicarboxílico alifático e um sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades de uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
2. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos 75%, em número, das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático, o dicarboxílico alifático ácido e o sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
3. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de não mais que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuem unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
4. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
5. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreenderem: (i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
6. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender: (i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
7. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuem unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
8. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender: (i) unidades do sal de amônio quaternário reativo; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuir quaisquer unidades do ácido monocarboxílico alifático e do ácido dicarboxílico alifático.
9. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuir unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
10. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
11. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreenderem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
12. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de pelo menos
75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o dicarboxílico alifático ácido; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
13. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuir unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
14. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 75%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: o ácido monocarboxílico alifático e o dicarboxílico alifático ácido; e, opcionalmente, (ii) unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não têm quaisquer unidades do sal de amônio quaternário reativo.
15. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de não mais do que 25%, em número, das cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender unidades da amida alifática, ou unidades do acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos, e não possuir unidades do ácido monocarboxílico alifático, do ácido dicarboxílico alifático e do sal de amônio quaternário reativo.
16. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreender a amida alifática, ou o acrilato de alquila ramificado, ou quaisquer combinações dos mesmos.
17. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, ter uma distribuição de peso molecular monomodal de cerca de 5K a 20000K Daltons.
18. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, ter um grau de hidrólise de cerca de 74% molar a cerca de 99% molar.
19. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a cadeia principal do álcool polivinílico, na forma não reagida, ter um grau de hidrólise de cerca de 74% molar a cerca de 90% molar.
20. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais ser enxertada na cadeia principal do álcool polivinílico através de porções acetato da cadeia principal do álcool polivinílico.
21. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais ser enxertada na cadeia principal do álcool polivinílico através de porções hidroxila da cadeia principal do álcool polivinílico.
22. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sal de amônio quaternário reativo estar presente e compreender pelo menos um de cloreto de dialil dimetil amônio, cloreto de 3- acrilamido propiltrimetil amônio ou uma combinação dos mesmos; sendo que a amida alifática está presente e compreende pelo menos um de acrilamida, metacrilamida, dimetil acrilamida, dietil acrilamida, dipropil acrilamida e N-t-butilacrilamida; e em que o acrilato de alquila ramificado está presente e compreende pelo menos um de 2-etilheptil acrilato, 2- etilhexilacrilato, 2-etilpentil acrilato e 2-etilbutil acrilato.
23. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser ou compreender a estrutura (I): [CH2-CH(OH)]a-[CH2-CH(R])]b (I) sendo que uma porcentagem em peso total de (a) unidades é de 74% a 84% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, sendo que uma porcentagem em peso total de (b) unidades é de 16% a 26% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, sendo que cada R é acetato ou uma cadeia lateral da pluralidade de cadeias laterais.
24. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: - uma percentagem em peso da cadeia principal de álcool polivinílico de cerca de 40% a cerca de 50%, por peso total de sólido; - uma percentagem em peso da cadeia lateral de sal de amônio quaternário reativo de cerca de 6% a cerca de 10% em peso total de sólido; - uma percentagem em peso de amida alifática de cerca de 6% a cerca de 9% em peso total de sólido; e - uma porcentagem em peso de acrilato de alquil ramificado de cerca de 24% a cerca de 50% em peso total de sólido.
25. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser ou compreender uma estrutura: (IV) sendo que a porcentagem em peso total de a é de 30% a 34% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, a porcentagem em peso total de b é de 6% a 10% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado, o a porcentagem em peso total de c é de 0,5% a 1,0% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado e a porcentagem em peso total de d é de 58% a 62% com base no peso total do polímero de álcool polivinílico enxertado.
26. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de possuir um teor de sólidos de pelo menos 25% de sólidos.
27. Polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser na forma de partículas sólidas secas.
28. Composição de polímero, caracterizada pelo fato de compreender: - o polímero de álcool polivinílico enxertado, conforme definido na reivindicação 1; e - um meio aquoso no qual o polímero de álcool polivinílico enxertado é disperso.
29. Composição de polímero, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo fato de ter um pH de cerca de 3 a cerca de
6.
30. Polímero de emulsão de enxerto de base aquosa, caracterizado pelo fato de compreender o polímero de álcool polivinílico enxertado, conforme definido na reivindicação 1.
31. Produto de polpa celulósica, caracterizado pelo fato de compreender: - polpa celulósica; e - o polímero de álcool polivinílico enxertado, conforme definido na reivindicação 1.
32. Produto de papel, caracterizado pelo fato de compreender: - um material de papel; e - o polímero de álcool polivinílico enxertado, conforme definido na reivindicação 1.
33. Produto de papel, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de o material de papel compreender uma fibra celulósica que compreende uma fração de carboxila, sendo que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades do sal de amônio quaternário reativo, e sendo que uma unidade das unidades do sal de amônio quaternário reativo compreende uma carga catiônica interagindo eletrostaticamente com a fração carboxila da fibra celulósica.
34. Produto, compreendendo pelo menos uma camada de papel compreendendo o polímero de álcool polivinílico enxertado, de acordo com a reivindicação 1, dito produto sendo caracterizado pelo fato de o produto ser folha de papel, cartão, papel de seda ou papel cartão.
35. Produto, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de a camada de papel compreender uma fibra celulósica compreendendo uma fração de carboxila, sendo que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades do sal de amônio quaternário reativo, e sendo que uma unidade das unidades do sal de amônio quaternário reativo compreende uma carga catiônica interagindo eletrostaticamente com a fração carboxila da fibra celulósica.
36. Material fibroso, caracterizado pelo fato de compreender: fibras de algodão; e o polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com a reivindicação 1.
37. Material fibroso, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de as fibras de algodão serem revestidas com o polímero de álcool polivinílico enxertado.
38. Material fibroso, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de as fibras de algodão serem impregnadas com o polímero de álcool polivinílico enxertado.
39. Material fibroso, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de pelo menos uma porção das fibras de algodão compreender uma fibra celulósica que compreende uma fração de carboxila, sendo que uma ou mais das referidas cadeias laterais da pluralidade de cadeias laterais compreendem unidades do sal de amônio quaternário reativo, e sendo que uma unidade das unidades do sal de amônio quaternário reativo compreende uma carga catiônica interagindo eletrostaticamente com a fração carboxila da fibra celulósica.
40. Processo de fabricação de papel, o processo sendo caracterizado pelo fato de compreender: - absorver uma quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado de acordo com a reivindicação 1 em fibras celulósicas para fabricação de papel em suspensão aquosa; - formar a referida suspensão em uma teia; e - secar a referida teia, sendo que a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado é eficaz para aumentar pelo menos um dentre a resistência do papel em úmido, a resistência do papel a seco e a dispersibilidade em água em comparação com um papel feito com a suspensão aquosa na ausência do polímero de álcool polivinílico enxertado.
41. Processo, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de a suspensão aquosa compreender 4 a 10 libras de polímero de álcool polivinílico enxertado por tonelada de fibra de celulose para fabricação de papel.
42. Processo, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado ser eficaz para aumentar pelo menos uma das propriedades do papel selecionadas da resistência do papel à umidade resistência do papel a seco em pelo menos 10% em comparação com o papel feito com a suspensão aquosa na ausência do polímero de álcool polivinílico enxertado.
43. Processo, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de a quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado ser eficaz para prover uma razão de resistência à umidade do papel para resistência em seco do papel de 0,6, em que o valor de resistência à umidade é determinado pelos métodos “Finch Cup” e “Câmara de Umidade” e o valor da resistência a seco é determinado pela medição da resistência à tração direta de papel seco e condicionado.
44. Processo, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de a absorção da quantidade do polímero de álcool polivinílico enxertado em fibras de celulose de fabricação de papel na suspensão aquosa compreender: - prover uma pasta de papel que compreende as fibras de celulose para fabricação de papel; e - adicionar a quantidade de polímero de álcool polivinílico enxertado ao estoque de polpa, e sendo que, a etapa de formar a referida suspensão na teia compreende: - drenar a suspensão após absorver a quantidade de polímero de álcool polivinílico enxertado; e
- formar a suspensão drenada em uma de papel e papelão.
45. Processo para fazer o polímero de álcool polivinílico enxertado, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: - prover uma solução aquosa de um polímero de álcool polivinílico; - adicionar, à solução aquosa, pelo menos um iniciador de formação de radical livre e uma pluralidade de monômeros de cadeia lateral, a pluralidade de monômeros de cadeia lateral compreendendo: (a) um ácido monocarboxílico alifático, um ácido dicarboxílico alifático ou um sal de amônio quaternário reativo, ou qualquer combinação dos mesmos; (b) opcionalmente uma amida alifática; e (c) opcionalmente, um acrilato de alquila ramificado.
46. Processo, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - anexar pelo menos uma porção da pluralidade de monômeros de cadeia lateral a uma cadeia principal de álcool polivinílico em uma faixa de razão a:b:c de 3:1:5 a 2,5:1:4 em uma base de peso e normalizada para uma quantidade de (b) amida alifática.
47. Processo para repolpagem de papel, o processo caracterizado pelo fato de compreender: - contatar um produto de papel com uma solução aquosa cáustica contendo íons de metal alcalino para converter funcionalidades carboxílicas no polímero de álcool polivinílico enxertado, conforme definido na reivindicação 1, em funcionalidades de carboxilato de metal alcalino, sendo que o produto de papel compreende: um material de papel; e o polímero de álcool polivinílico enxertado.
48. Mistura de polímero, caracterizada pelo fato de compreender: - um primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma primeira cadeia principal de álcool polivinílico e uma primeira pluralidade de cadeias laterais enxertadas na primeira cadeia principal de álcool polivinílico, em que as cadeias laterais da primeira pluralidade de cadeias laterais compreendem: (i) uma ou mais unidades selecionadas a partir de: um ácido monocarboxílico alifático e um ácido dicarboxílico alifático; e, opcionalmente, (ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos; e um segundo polímero de álcool polivinílico enxertado compreendendo uma segunda cadeia principal de álcool polivinílico e uma segunda pluralidade de cadeias laterais enxertadas na segunda cadeia principal de álcool polivinílico, em que as cadeias laterais da segunda pluralidade de cadeias laterais compreendem: (i) uma ou mais unidades de um reativo sal de amônio quaternário; e, opcionalmente, (ii) uma amida alifática, ou um acrilato de alquila ramificado, ou qualquer combinação dos mesmos.
49. Mistura de polímero, de acordo com a reivindicação 48, caracterizada pelo fato de compreender o primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado e o segundo polímero de álcool polivinílico em uma razão em peso do primeiro polímero de álcool polivinílico enxertado: segundo polímero de álcool polivinílico de 10:1 a 1:10.
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