CN102131832B - 聚合物分散体 - Google Patents

聚合物分散体 Download PDF

Info

Publication number
CN102131832B
CN102131832B CN2009801325493A CN200980132549A CN102131832B CN 102131832 B CN102131832 B CN 102131832B CN 2009801325493 A CN2009801325493 A CN 2009801325493A CN 200980132549 A CN200980132549 A CN 200980132549A CN 102131832 B CN102131832 B CN 102131832B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
dispersion
weight
aqueous polymer
polymer dispersion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009801325493A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102131832A (zh
Inventor
C·普日贝拉
O·斯特鲁克
A·拉舍夫斯基
B-R·保尔克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kemira Oyj
Original Assignee
Akzo Nobel NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akzo Nobel NV filed Critical Akzo Nobel NV
Publication of CN102131832A publication Critical patent/CN102131832A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102131832B publication Critical patent/CN102131832B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/20Aqueous medium with the aid of macromolecular dispersing agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56Acrylamide; Methacrylamide
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/37Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • D21H17/42Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups anionic
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/06Paper forming aids
    • D21H21/10Retention agents or drainage improvers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F218/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid
    • C08F218/02Esters of monocarboxylic acids
    • C08F218/04Vinyl esters
    • C08F218/08Vinyl acetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C08F220/1802C2-(meth)acrylate, e.g. ethyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/58Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine
    • C08F220/585Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine and containing other heteroatoms, e.g. 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid [AMPS]

Abstract

本发明涉及一种含水的聚合物分散体,其含有阴离子性的水溶性分散聚合物,所述水溶性分散聚合物以聚合形式含有包含以下组分的单体混合物:(i)一种或多种阴离子性单体,(ii)第一非离子性乙烯基单体,其是丙烯酰胺,和(iii)至少一种第二非离子性乙烯基单体;所述分散体还含有水溶性盐和稳定剂,其中水溶性盐是以至少2.0重量%的量存在,基于分散体的总重量计。本发明还涉及制备所述含水聚合物分散体的方法,所述含水聚合物分散体作为在造纸中或用于水提纯的絮凝剂的用途,以及涉及一种生产纸的方法,包括将向含有纤维素纤维的水悬浮液加入一种或多种含有所述含水聚合物分散体的助留助滤剂,然后使所得的悬浮液脱水。

Description

聚合物分散体
发明领域
本发明涉及一种聚合物水分散体及其制备方法和用途,以及涉及其中使用所述分散体作为添加剂来生产纸的方法。
发明背景
阴离子聚合物的水分散体广泛用于工业中,例如用做絮凝剂,尤其是作为在造纸中的助留助滤剂(drainage and retention aid)和用于水的提纯。一般而言,这些分散体含有水溶性的阴离子分散体聚合物,其分散在含水的连续相中,所述含水的连续相可以含有一种或多种水溶性盐和一种或多种稳定剂。所述分散体一般是通过分散聚合制备的,其中单体和引发剂能溶于聚合介质中,但是含有大量水溶性盐的含水介质是所得聚合物的不良溶剂。反应混合物在开始时是均匀的,并且在均匀溶液中引发聚合。相分离出现在聚合工艺的早期,并且胶态聚合物粒子是通过稳定剂的吸附形成和稳定的。
WO 2001/18063公开了一种使用高分子量的水溶性阴离子或非离子性分散聚合物提高造纸中的保留和排出的方法。分散聚合物是使用基于分散体总重量计约2-40重量%的水溶性盐制备的。
WO 2006/123993公开了一种制备聚合物分散体的方法,以及通过此方法获得的聚合物分散体,其适合用做造纸中的助留助滤剂。此聚合物分散体是通过使用阴离子性聚合物稳定剂和具有较低分子量的阴离子性聚合物助稳定剂制备的。使用聚合物稳定剂和助稳定剂使得能使用约0-1.9重量%的无机盐。优选,所述分散体是基本上不含盐的。
一般而言,阴离子性聚合物的水分散体是容易生产的,并能在造纸中用做助留助滤剂。但是,仍然需要改进。例如,当在水溶性盐的存在下制备分散聚合物时,已经认识到通常需要大量的水溶性盐以能有效且稳定地形成聚合物粒子,这从经济和环境角度而言是不利的。还观察到反应介质和所得分散体的粘度可能过高,这从生产和处理角度而言是不利的。还观察到通常难以获得具有高含量分散聚合物的分散体,这从运输成本角度而言是不利的。另外,考虑到含有多于一种阴离子稳定剂和尤其低分子量阴离子性助稳定剂的聚合物分散体,已经知道低分子量的阴离子性材料提高了在造纸中纤维素悬浮体的阳离子要求,并且已经认识到低分子量阴离子性材料可能干扰并不利地影响在造纸工艺中所用的阳离子性添加剂的性能。
有利的是能提供含水的阴离子性聚合物分散体及其制备方法,此方法需要较低量的水溶性盐以实现有效且稳定的聚合物粒子形成。还有利的是能提供含水的阴离子性聚合物分散体及其制备方法,其显示低粘度并且能避免或降低在聚合工艺期间的粘度峰值。还有利的是能提供含水的阴离子性聚合物分散体及其制备方法,其能提高较高的分散体聚合物含量。还有利的是能提供含水的阴离子性聚合物分散体及其制备方法,此方法能在不使用低分子量阴离子性助稳定剂的情况下进行。也有利的是能提供一种造纸方法,其中包含使用含水的阴离子性聚合物分散体,其显示改进的排出和保留性能。
发明概述
本发明涉及一种含水的聚合物分散体,其含有阴离子性的水溶性分散聚合物,所述水溶性分散聚合物以聚合形式含有包含以下组分的单体混合物:
(i)一种或多种阴离子性单体,
(ii)第一非离子性乙烯基单体,其是丙烯酰胺,和
(iii)至少一种第二非离子性乙烯基单体;
所述分散体还含有水溶性盐和稳定剂,其中水溶性盐是以至少2.0重量%的量存在,基于分散体的总重量计。
本发明还涉及一种制备含有阴离子性的水溶性分散聚合物的含水聚合物分散体的方法,此方法包括使单体混合物在能形成自由基的条件下在水溶性盐的水溶液中并且在稳定剂的存在下聚合,所述单体混合物含有以下组分:
(i)一种或多种阴离子性单体,
(ii)第一非离子性乙烯基单体,其是丙烯酰胺,和
(iii)至少一种第二非离子性乙烯基单体;
其中水溶性盐是以至少2.0重量%的量存在,基于分散体的总重量计。
本发明还涉及含有阴离子性的水溶性分散聚合物的含水聚合物分散体作为絮凝剂的用途,尤其作为助留助滤剂在造纸中的用途和作为用于水提纯的絮凝剂的用途。
本发明还总体涉及一种生产纸的方法,其包括:
(i)提供含有纤维素纤维的水悬浮液;
(ii)向所述悬浮液加入一种或多种含有本发明含水聚合物分散体的助留助滤剂;和
(iii)使所得的悬浮液脱水。
本发明的详细描述
根据本发明,提供了一种阴离子性的水溶性聚合物的水分散体,也在本文中称为阴离子性分散聚合物,其适合用做造纸和水提纯中的絮凝剂,尤其是用做造纸中的助留助滤剂。
在这里使用的“分散聚合物”表示分散在含水连续相中的水溶性聚合物,所述含水连续相含有一种或多种无机盐以及一种或多种稳定剂。水溶性聚合物优选以通过稳定剂的吸附而稳定的胶态粒子的形式分散在水相中。在这里使用的“阴离子性分散聚合物”表示在这里定义的分散聚合物,其具有净负电荷。
在这里使用的“助留助滤剂”表示一种或多种添加剂,当将其加入含水的纤维素分散体中时,获得比当不添加所述一种或多种添加剂的情况下更好的排出和/或保留性能。
本发明提供了低粘度的稳定的含水聚合物分散体,其具有更高的分散聚合物含量以及更低的盐含量。与现有技术的方法相比,本发明方法显示改进的粘度特性并需要更少的盐来实现聚合物粒子的稳定沉淀。所以,本发明获得了简化且改进的生产工艺和经济优势。此外,本发明的阴离子性分散聚合物显示在用于造纸中时比现有技术的阴离子性分散聚合物改进的排出性能。由此,本发明使得能提高造纸机的速度并且使用较低剂量的添加剂来获得相应的排出和保留效果,从而获得改进的造纸工艺和经济优势。
本发明的阴离子性分散聚合物以聚合形式含有一种或多种阴离子性单体,作为丙烯酰胺的第一非离子性乙烯基单体,以及一种或多种并非丙烯酰胺的其它非离子性乙烯基单体,在这里称为第二非离子性乙烯基单体。在这里定义的阴离子性单体具有净负电荷。合适的阴离子性单体的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、丙烯酰氨基甲基丁酸、马来酸、富马酸、衣康酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、磺基甲基化丙烯酰胺,膦基甲基化的丙烯酰胺,以及它们的水溶性碱金属盐、碱土金属盐和铵盐。优选的阴离子性单体的例子包括丙烯酸和甲基丙烯酸。
在这里定义的第一和第二非离子性单体是电中性的并且含有一个或多个乙烯基,或含有烯属不饱和键。合适的第二非离子性乙烯基单体的例子包括能形成均聚物的那些,所述均聚物当具有高于10,000的重均分子量时,具有的特征是于70℃在去离子水中检测的水溶解度小于1g/l,合适地是于70℃在去离子水中检测的水溶解度小于0.1g/l,或于20℃在去离子水中检测的水溶解度小于0.1g/l。合适的第二非离子性乙烯基单体的例子包括N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、聚乙二醇单烷基醚单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-烷氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、乙烯基甲基砜、乙烯基甲基酮、(甲基)丙烯醛、乙烯基乙基醚、乙烯基异丁基醚、丙酸乙烯酯和乙酸乙烯酯。优选的第二非离子性乙烯基单体的例子包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和乙酸乙烯酯。
单体混合物以及所得的阴离子性分散聚合物通常含有约1-40摩尔%的阴离子性单体,合适地是约10-30摩尔%或约15-25摩尔%;通常含有约20-98摩尔%的丙烯酰胺,合适地是约40-80摩尔%或约50-70摩尔%;并且通常含有约1-40摩尔%的第二非离子性乙烯基单体,合适地是约10-30摩尔%或约15-25摩尔%,所述百分比是基于单体的总量计。
阴离子性分散聚合物通常具有约1,000,000至约15,000,000g/mol的重均分子量,合适地是约1,500,000至约10,000,000g/mol,或约2,000,000至约8,000,000g/mol。
在分散体中存在的阴离子性分散聚合物的粒子通常具有小于25微米的平均粒子直径,通常在约0.5-20微米范围内,合适地是约0.8-15微米。
含水聚合物分散体通常含有约5-40重量%的阴离子分散聚合物,合适地是约10-30重量%或约12-25重量%,基于分散体的总重量计。
本发明的含水聚合物分散体还含有用于在分散体中存在的阴离子性分散聚合物粒子的稳定剂。所述稳定剂合适地是聚合物,优选是阴离子性聚合物。优选,稳定剂聚合物是水溶性的,并且能溶于或微溶于在本发明聚合工艺中使用的盐溶液中。合适的稳定剂聚合物的例子包括基于丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸的阴离子聚合物和共聚物,例如聚丙烯酸,聚(甲基)丙烯酸,聚2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸,以及2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。合适的阴离子性稳定剂聚合物的例子包括在WO 2001/18063中公开的那些,将其公开内容引入本文供参考。
稳定剂聚合物通常具有约5000至约2,000,000g/mol的重均分子量,合适地是约20,000至约1,000,000g/mol,或约50,000至约500,000g/mol。
含水聚合物分散体的其余部分包括含有一种或多种水溶性盐的水溶液。优选,水溶性盐是无机的。合适的水溶性盐的例子包括单价、二价和三价阴离子的铵盐、碱金属盐和碱土金属盐,例如卤化物、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐,优选二价和三价阴离子的盐。优选的水溶性盐的例子包括硫酸铵、硫酸钠和它们的混合物。
含水聚合物分散体含有至少2重量%的水溶性盐,通常是约3-40重量%,合适地是约6-32重量%或约10-25重量%,基于分散体的总重量计。
额外的组分可以存在于本发明的含水聚合物分散体中。这些额外组分的例子包括螯合剂、链转移剂、成核剂、交联剂、支化剂、助分散剂或助稳定剂。这些额外组分可以按照现有技术中的常规用量存在于含水聚合物分散体中。合适的助稳定剂的例子包括聚合物助稳定剂,例如阴离子性聚合物。优选,当使用阴离子性聚合物稳定剂时,阴离子性聚合物助稳定剂不同于阴离子性聚合物稳定剂,例如通过从不同的单体或按照不同的单体比率制备。在本发明的一个实施方案中,聚合物助稳定剂在含水聚合物分散体中的存在量是0-1重量%,基于分散体的总重量计。在本发明的另一个实施方案中,在含水聚合物分散体中不存在聚合物助稳定剂。
含水聚合物分散体合适地通过自由基聚合方法制备,所述聚合方法由能形成自由基的聚合引发剂引发,合适地是水溶性的偶氮化合物、过氧化物、氢过氧化物、过酯或氧化还原引发剂。合适的引发剂的例子包括2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2’-偶氮二(2-甲基-N-(2-羟基乙基)-丙酰胺、2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)以及其碱金属盐和铵盐,氢过氧化叔丁基,强双氧水,过氧基二硫酸盐,或上述过氧化物与还原剂的组合,还原剂例如是偏亚硫酸氢钠或亚铁盐。
单体可以与水、盐和稳定剂在聚合之前一起混合,或者一种或多种单体可以在聚合期间分步加入以将单体合适地引入所得分散聚合物中。在此过程中,聚合温度可以尤其根据所用的单体和引发剂变化。聚合反应通常在约30-90℃的温度下进行,合适地是约35-70℃,或约45-65℃。反应混合物合适地在聚合期间按照适用于此工艺的搅拌速率搅拌。合适的是,搅拌速率是约100-1000rpm。额外组分,包括上述那些及其用量,当然可以存在于在制备所述阴离子性聚合物分散体的过程中使用的水溶液中。
本发明还包括含水聚合物分散体用做絮凝剂的用途,尤其用做造纸中的助留助滤剂以及用做用于水提纯的絮凝剂,例如废水处理,用做造纸中的干强度剂,用做增稠剂和土壤改进剂。
本发明还包括一种从含有纤维素纤维的水悬浮液以及任选填料生产纸的方法,此方法包括向悬浮液加入一种或多种含有所述含水聚合物分散体的助留助滤剂,并在金属丝上形成和排出(脱水)所得的悬浮液。一种或多种助留助滤剂也可以含有一种或多种阳离子聚合物、含硅材料、铝化合物以及它们的组合物。
合适的阳离子聚合物的例子包括阳离子性多糖,例如阳离子性淀粉、阳离子性合成聚合物,例如阳离子性聚丙烯酰胺、阳离子性聚二烯丙基二甲基氯化铵、阳离子性聚乙烯亚胺、阳离子性聚胺和阳离子性聚酰氨基胺。阳离子性聚合物的重均分子量通常是高于约1,000,000g/mol,合适地高于约2,000,000g/mol。上限不是关键的;可以是约50,000,000g/mol,通常是30,000,000g/mol。
合适的含硅材料的例子包括阴离子性的基于二氧化硅的粒子以及绿土类型的阴离子性粘土。优选,含硅材料具有在胶态粒径范围内的粒子。优选使用阴离子性的基于二氧化硅的粒子,即基于SiO2或硅酸的粒子,并且这些粒子通常以含水胶态分散体的形式提供,即所谓的溶胶。合适的基于二氧化硅的粒子的例子包括胶态二氧化硅以及不同类型的聚硅酸,其是均聚或共聚的,例如聚硅酸、聚硅酸微凝胶、聚硅酸盐和聚硅酸盐微凝胶。基于二氧化硅的溶胶可以被改性并含有其它元素,例如铝、硼、镁、氮、锆、镓、钛等,它们可以存在于水相中和/或存在于基于二氧化硅的粒子中。
适合与含水聚合物分散体组合使用的助留助滤剂的例子包括阳离子性淀粉、阳离子性聚丙烯酰胺、阴离子性含硅材料、铝化合物和它们的组合物。优选的助留助滤剂的组合物的例子包括(i)阳离子淀粉和本发明的含水聚合物分散体,(ii)阳离子性聚丙烯酰胺和本发明的含水聚合物分散体,(iii)阳离子性聚丙烯酰胺、基于二氧化硅的粒子和本发明的含水聚合物分散体。
一种或多种助留助滤剂可以加入要脱水的悬浮液中,其添加量可以在宽限度内变化,这尤其取决于添加剂的类型和数目、纤维素悬浮液的类型、填料含量、填料类型、添加点等。阴离子性分散聚合物通常按照至少0.001重量%、通常至少0.005重量%的量添加,基于纤维素悬浮液的干重计,并且上限通常是3重量%,合适地是1.5重量%。本发明的含水聚合物分散体合适地在加入纤维素悬浮液中之前用水稀释。当使用阳离子性聚合物时,阳离子聚合物的添加量通常是至少约0.001重量%、通常至少约0.005重量%,基于纤维素悬浮液的干重计,并且上限通常是约3重量%,合适地是约1.5重量%。当使用含硅材料时,含硅材料的添加量通常是至少约0.001重量%、通常至少约0.005重量%,基于纤维素悬浮液的干重计,并且上限通常是约1.0重量%,合适地是约0.6重量%。
在造纸中常规使用的其它添加剂当然可以与本发明的含水聚合物分散体组合使用。这些其它添加剂的例子包括干强度剂、湿强度剂、荧光增白剂、染料、上浆剂,例如基于松香的上浆剂以及纤维素活性上浆剂,例如烷基和链烯基烯酮的二聚体和多聚体,以及链烯基琥珀酸酐等。
纤维素悬浮液或原料也可以含有常规类型的无机填料,例如高岭土、粘土、二氧化钛、石膏、滑石以及天然和合成的碳酸钙,例如白垩、大理石粉和沉淀法碳酸钙。在这里使用的术语“纸”不仅包括纸及其生产方法,而且包括其它的含有纤维素纤维的片状或网状产品,例如板和纸板,及其生产方法。此方法可以用于从不同类型的含有纤维素纤维的悬浮液生产纸,并且所述悬浮液应当合适地含有至少25重量%和优选至少50重量%的这些纤维,基于干物质计。所述悬浮液可以基于来自以下的纤维:化学纸浆,例如硫酸盐、亚硫酸盐和有机溶胶纸浆;机械纸浆,例如热机械纸浆、化学-热机械纸浆,精炼纸浆和木粉纸浆,来自硬木和软木,以及可以基于再生纤维,任选地来自脱油墨的纸浆,以及它们的混合物。
下面通过实施例说明本发明,但是不限于此。除非另有说明,份数和百分比分别表示重量份和重量%。
实施例1
此实施例显示根据现有技术的教导和根据本发明的教导制备含水聚合物分散体。
聚合物分散体是根据以下总体工序制备的:
向150ml的配备有回流冷凝器、氮气入口和锚式搅拌器的HWS双壁玻璃反应器中加入53g的去离子水、0.04g的甲酸钠、0.03g的EDTA、x g的硫酸钠、y g的硫酸铵、1.2g的80/20摩尔/摩尔的丙烯酸/2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸共聚物和阴离子性单体(被50重量%氢氧化钠部分(25%或50%)或全部(100%)中和)。从滴液漏斗加入50重量%的丙烯酰胺水溶液和任选地加入第二非离子性单体。
在关闭反应器之后,氮气以150/分钟的搅拌速率从混合物吹扫30分钟,然后将混合物加热到55℃。聚合是通过逐步添加0.5g(500微升)的聚合引发剂VA-044的2重量%水溶液引发的。VA-044溶液的逐步添加是如下进行的:在0小时的时候是30微升,在1小时后30微升,在2小时后30微升,在4小时后120微升,最后在5小时后290微升。在6小时后,冷却反应混合物并分析。
所获得的聚合物分散体显示在表1中,这也显示了阴离子性单体的中和度(N=25%)、(N=50%)或(N=100%)。含水聚合物分散体No.1至7表示现有技术的聚合物分散体,含水聚合物分散体No.8至10表示本发明的聚合物分散体。
表1
Figure BDA0000047476750000101
其中
AAM=丙烯酰胺
MAA=甲基丙烯酸
AA=丙烯酸
EMA=甲基丙烯酸乙酯
MMA=甲基丙烯酸甲酯
VAC=乙酸乙烯酯
N=存在的带电荷(中和)形式的百分比
ok=白色、均匀的、低粘性的流动
从表1可见,在阴离子单体的相同中和度下,与根据本发明的聚合物产品相比,对于现有技术的聚合物产品的稳定沉淀而言需要显著更多的盐(硫酸钠和硫酸铵)。另外显然可见的是,在不使用本发明的第二非离子性单体的情况下,现有技术分散体的盐浓度不足以稳定聚合物产品的沉淀。从表1还显然可见的是,本发明提供了具有较高聚合物含量和较低盐含量的聚合物分散体。
实施例2
根据实施例1的阴离子性聚合物分散体的排出性能是通过动态排出分析仪(DDA,来自Akribi AB,Sweden)评价的,这检测了排出设定体积的物料所需的时间。物料在带挡板的罐中以1500rpm的速度在整个实验期间搅拌,同时添加化学品。当取出塞子并向与金属丝上存在物料相对的那一侧施加真空时,从金属丝排出800ml的物料体积。排出性能作为脱水时间(s)报告。
所用的纤维素悬浮液或物料包含50%的纤维素纤维(60%漂白桦木和40%的漂白松木硫酸盐)和50%的预先分散的碳酸钙粉末浆液Hydrocarb60。为了提高物料的导电性,加入CaCl2。物料的pH是7.4,导电率是5.0mS/cm,稠度是5.9g/l。
在实验中,阴离子性聚合物分散体与阳离子淀粉(PB930)一起检测。添加量是在干物料基础上作为干添加剂计算的。添加是根据以下通用次序进行的:
(i)加入阳离子性淀粉,然后搅拌20秒;
(ii)加入阴离子性分散聚合物,然后搅拌10秒;和
(iii)排出物料,同时自动地记录排出时间。
表2显示了在不同阴离子性分散聚合物剂量下的结果
表2
Figure BDA0000047476750000121
从表2可见,与现有技术的含水聚合物分散体相比(含水聚合物分散体No.5),本发明的含水聚合物分散体(含水聚合物分散体No.8和9)获得了改进的排出性。

Claims (22)

1.一种含水的聚合物分散体,其含有阴离子性的水溶性分散聚合物,所述水溶性分散聚合物以聚合形式含有包含以下组分的单体混合物:
(i)一种或多种阴离子性单体,
(ii)第一非离子性乙烯基单体,其是丙烯酰胺,和
(iii)至少一种第二非离子性乙烯基单体;
所述分散体还含有水溶性盐和稳定剂,其中水溶性盐是以至少2.0重量%的量存在,基于分散体的总重量计,
和其中单体混合物含有1-40摩尔%的阴离子性单体、20-98摩尔%的丙烯酰胺以及1-40摩尔%的第二非离子性乙烯基单体,所述百分比是基于单体的总量计并且所述百分比的总和是100。
2.权利要求1的含水聚合物分散体,其中阴离子性单体是丙烯酸或甲基丙烯酸。
3.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中第二非离子性乙烯基单体是选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯以及它们的混合物。
4.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中阴离子性的水溶性分散聚合物的存在量是5-40重量%,基于分散体的总重量计。
5.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中稳定剂是基于丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸的阴离子聚合物或共聚物。
6.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中稳定剂具有5000至2,000,000g/mol的重均分子量。
7.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中水溶性盐是选自单价、二价和三价阴离子的铵盐、碱金属盐和碱土金属盐。
8.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中水溶性盐包括硫酸铵、硫酸钠或它们的混合物。
9.权利要求1或2的含水聚合物分散体,其中水溶性盐的存在量是3-40重量%,基于分散体的总重量计。
10.一种制备含水聚合物分散体的方法,此方法包括使单体混合物在能形成自由基的条件下在水溶性盐的水溶液中并且在稳定剂的存在下聚合以形成阴离子性的水溶性分散聚合物,所述单体混合物含有以下组分:
(i)一种或多种阴离子性单体,
(ii)第一非离子性乙烯基单体,其是丙烯酰胺,和
(iii)至少一种第二非离子性乙烯基单体;
其中水溶性盐是以至少2.0重量%的量存在,基于分散体的总重量计,
和其中单体混合物含有1-40摩尔%的阴离子性单体、20-98摩尔%的丙烯酰胺以及1-40摩尔%的第二非离子性乙烯基单体,所述百分比是基于单体的总量计并且所述百分比的总和是100。
11.权利要求10的方法,其中阴离子性单体是丙烯酸或甲基丙烯酸。
12.权利要求10或11的方法,其中第二非离子性乙烯基单体是选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯以及它们的混合物。
13.权利要求10或11的方法,其中阴离子性的水溶性分散聚合物的存在量是5-40重量%,基于分散体的总重量计。
14.权利要求10或11的方法,其中稳定剂是基于丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸的阴离子聚合物或共聚物。
15.权利要求10或11的方法,其中稳定剂具有5000至2,000,000g/mol的重均分子量。
16.权利要求10或11的方法,其中水溶性盐是选自单价、二价和三价阴离子的铵盐、碱金属盐和碱土金属盐。
17.权利要求10或11的方法,其中水溶性盐包括硫酸铵、硫酸钠或它们的混合物。
18.权利要求10或11的方法,其中水溶性盐的存在量是3-40重量%,基于分散体的总重量计。
19.权利要求10或11的方法,其中聚合反应是在45-65℃的温度下进行。
20.权利要求1-9中任一项的含水聚合物分散体作为在造纸中的絮凝剂的用途,或作为用于水提纯的絮凝剂的用途。
21.一种生产纸的方法,其包括:
(i)提供含有纤维素纤维的水悬浮液;
(ii)向所述悬浮液加入一种或多种含有权利要求1-9中任一项所述的含水聚合物分散体的助留助滤剂;和
(iii)使所得的悬浮液脱水。
22.权利要求21的方法,其中助留助滤剂包括阳离子性聚合物,其是阳离子性淀粉或阳离子性聚丙烯酰胺。
CN2009801325493A 2008-08-22 2009-08-19 聚合物分散体 Expired - Fee Related CN102131832B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9093808P 2008-08-22 2008-08-22
EP08162796.0 2008-08-22
US61/090,938 2008-08-22
EP08162796 2008-08-22
PCT/EP2009/060696 WO2010020650A1 (en) 2008-08-22 2009-08-19 Polymer dispersion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102131832A CN102131832A (zh) 2011-07-20
CN102131832B true CN102131832B (zh) 2013-07-31

Family

ID=40011377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801325493A Expired - Fee Related CN102131832B (zh) 2008-08-22 2009-08-19 聚合物分散体

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9005397B2 (zh)
EP (1) EP2315785B1 (zh)
JP (1) JP5450628B2 (zh)
KR (1) KR101617313B1 (zh)
CN (1) CN102131832B (zh)
AU (1) AU2009284168B2 (zh)
BR (1) BRPI0912939B1 (zh)
CA (1) CA2734795C (zh)
MX (1) MX2011001884A (zh)
PL (1) PL2315785T3 (zh)
PT (1) PT2315785E (zh)
RU (1) RU2495053C2 (zh)
WO (1) WO2010020650A1 (zh)
ZA (1) ZA201102080B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014111316A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-24 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc High molecular weight polymeric dispersions
CN103641225B (zh) * 2013-12-06 2015-05-20 沈阳华盈环保材料有限公司 速溶型絮凝剂及其制备方法
ES2609402T3 (es) * 2014-05-30 2017-04-20 S.P.C.M. Sa Método para el tratamiento de suspensiones de partículas sólidas en agua mediante el uso de polímeros en peine
CN106661372B (zh) * 2014-07-28 2019-03-29 陶氏环球技术有限责任公司 聚(乙酸乙烯酯)分散体和包含其的油漆配制品
CN106605024B (zh) * 2014-08-29 2018-12-14 索理思科技公司 粉末状水溶性阳离子聚合物组合物
FI20146134A (fi) * 2014-12-22 2016-06-23 Kemira Oyj Menetelmä lomittaisen polymeeriverkkomateriaalin valmistamiseksi, valmistettu tuote ja tuotteen käyttö
MX2018007157A (es) * 2015-12-14 2018-08-14 Ecolab Usa Inc Polimeros que contienen acido boronico para proceso de produccion de papel.
TW201739983A (zh) * 2016-01-14 2017-11-16 亞齊羅馬Ip公司 丙烯酸酯共聚物之用途、使用其之具有纖維素纖維之基材之製造方法及其基板
CA3140016A1 (en) * 2019-06-24 2020-12-30 Joonas LIKANDER Polymeric structure and its uses
FR3100814B1 (fr) * 2019-09-17 2021-11-05 S N F Sa Dispersion aqueuse de polymere hydrosoluble ou hydrogonflable
CN114014969B (zh) * 2021-11-15 2023-08-11 上海华峰新材料研发科技有限公司 一种水溶性聚合物及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018064A1 (en) * 1999-09-08 2001-03-15 Nalco Chemical Company Water soluble anionic or nonionic dispersion polymer
CN1542031A (zh) * 2003-11-07 2004-11-03 四川大学 高增粘疏水缔合水溶性共聚物及其制备方法和用途
US20060281858A1 (en) * 2005-05-20 2006-12-14 Akzo Nobel N.V. Process for preparing a polymer dispersion and a polymer dispersion

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03213200A (ja) * 1990-01-12 1991-09-18 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 有機汚泥脱水剤
US6331229B1 (en) 1999-09-08 2001-12-18 Nalco Chemical Company Method of increasing retention and drainage in papermaking using high molecular weight water-soluble anionic or monionic dispersion polymers
JP4593801B2 (ja) * 2001-01-30 2010-12-08 ハイモ株式会社 紙力増強方法
US6787506B2 (en) * 2002-04-03 2004-09-07 Nalco Energy Services, L.P. Use of dispersion polymers as friction reducers in aqueous fracturing fluids
BRPI0610071A2 (pt) 2005-05-20 2010-05-25 Akzo Nobel Nv processo para preparação de uma dispersão de polìmero e uma dispersão de polìmero

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018064A1 (en) * 1999-09-08 2001-03-15 Nalco Chemical Company Water soluble anionic or nonionic dispersion polymer
CN1542031A (zh) * 2003-11-07 2004-11-03 四川大学 高增粘疏水缔合水溶性共聚物及其制备方法和用途
US20060281858A1 (en) * 2005-05-20 2006-12-14 Akzo Nobel N.V. Process for preparing a polymer dispersion and a polymer dispersion

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0912939B1 (pt) 2019-09-24
MX2011001884A (es) 2011-05-10
EP2315785A1 (en) 2011-05-04
WO2010020650A1 (en) 2010-02-25
US9005397B2 (en) 2015-04-14
AU2009284168A1 (en) 2010-02-25
BRPI0912939A2 (pt) 2016-07-05
CA2734795A1 (en) 2010-02-25
ZA201102080B (en) 2011-11-30
US20110174453A1 (en) 2011-07-21
RU2011110751A (ru) 2012-09-27
PT2315785E (pt) 2014-10-01
RU2495053C2 (ru) 2013-10-10
JP5450628B2 (ja) 2014-03-26
JP2012500857A (ja) 2012-01-12
KR20110069783A (ko) 2011-06-23
EP2315785B1 (en) 2014-07-02
CA2734795C (en) 2016-09-27
KR101617313B1 (ko) 2016-05-02
AU2009284168B2 (en) 2014-10-23
CN102131832A (zh) 2011-07-20
PL2315785T3 (pl) 2014-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102131832B (zh) 聚合物分散体
EP2363528B1 (en) Aldehyde-functionalized polymers and their use in enhancing paper machine dewatering
CA2608408C (en) Process for preparing a polymer dispersion and a polymer dispersion
CN102206302B (zh) 水溶性聚合物分散液、纸力增强剂、造纸用助滤剂和造纸用助留剂
AU2010288940B2 (en) Anionic cross-linked polymers in water-in-water polymer dispersions
CN103459718B (zh) 阳离子性表面施胶剂的制造方法和通过该方法得到的施胶剂
CN107075036A (zh) 聚丙烯酰胺树脂、造纸添加剂和纸
US8741999B2 (en) Process for preparing a polymer dispersion and a polymer dispersion
WO1997023691A1 (fr) Procede de fabrication de papier
JP2007217828A (ja) 紙質向上方法
JP2012017537A (ja) 製紙方法
AU2003230523B2 (en) Process for preparing a polymer dispersion
CA2814789C (en) Anionic dispersion polymerization process
CN101228317A (zh) 疏水性聚合物及其在制备纤维素纤维组合物中的用途
JP5713389B2 (ja) 抄紙方法
JP2002054087A (ja) 紙の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Free format text: FORMER OWNER: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.

Effective date: 20120314

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20120314

Address after: Holland Arnhem

Applicant after: Akzo Nobel Co.,Ltd.

Address before: Holland Arnhem

Applicant before: Akzo Nobel Co.,Ltd.

Co-applicant before: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160314

Address after: Helsinki

Patentee after: KEMIRA OY

Address before: Holland Arnhem

Patentee before: Akzo Nobel Co.,Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130731

Termination date: 20210819