CN107002364B - 制造互穿聚合物网络材料的方法、其产品和所述产品的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种互穿聚合物网络(IPN)材料，其包含微晶纤维素(MCC)、微原纤维化纤维素(MFC)或其混合物，和与MCC、MFC或其混合物一起形成IPN的至少一种聚合物。本发明还涉及IPN材料的制造方法以及IPN材料在造纸工业中的用途。

Description

制造互穿聚合物网络材料的方法、其产品和所述产品的用途
发明领域
本发明涉及一种制造互穿聚合物网络材料的方法及其产品。本发明还涉及所述互穿聚合物网络材料在造纸工业中的用途。
背景技术
造纸工业不断努力提高纸张和纸板质量，提高处理速度，降低制造成本等。各种化学品(合成和天然存在的)用于处理纸浆，以改善例如保留和排水，并产生最终纸制品的物理性质，例如湿强度和干强度。
保留剂是改进功能化学品在基质中的保留性的加工化学品。结果是，总体上使用更少的化学品来获得功能化学品的相同效果，而更少的化学品被浪费掉。
排水添加剂是增加丝网(wire)上水分从纸浆的排出速率的物质。常用的排水添加剂是阳离子淀粉和聚丙烯酰胺。
湿强度添加剂确保纸张变湿时保持其强度。这在棉纸中尤其重要。湿强度添加剂的实例是脲-甲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)和聚酰胺-表氯醇(PEA)。
干强度添加剂是提高正常或非湿条件下纸张强度的化学品。使用的典型化学品是淀粉和聚丙烯酰胺(PAM)衍生物。淀粉和PAM衍生物可以是带阴离子电荷或阳离子电荷的。通过使用阳离子淀粉或PAM，带负电荷的纤维可以与阳离子淀粉或PAM结合，从而增加纤维之间的相互连接，从而增加强度。
例如，US 8,647,470公开了一种用于生产具有改进的干强度的纸、纸板和卡板的方法。改进的干强度通过向原料中加入包含纳米纤维素和至少一种选自阴离子聚合物和水溶性阳离子聚合物的聚合物的水性共混物，纸原料排水并干燥纸制品而获得。
互穿聚合物网络(IPN)是一种也称为IPN材料的聚合物，其包含两个或更多个在分子尺度上至少部分交错但不彼此共价键合的网络。除非化学键断裂，否则网络不能分离。可以设想两个或多个网络以这样的方式缠结，即，它们被连结并且不能被拉开，但不通过任何化学键彼此键合。
换句话说，互穿聚合物网络是至少两种聚合物的组合，其中至少一种聚合物在其它聚合物的直接存在下被合成(聚合)和/或交联。
简单地混合两种或更多种聚合物不会产生互穿聚合物网络(而是聚合物共混物)，也不会由至少一种类型的彼此键合以形成一个网络(杂聚物或共聚物)的单体产生聚合物网络。
文献Chang等人，Polymers for Advanced Technologies(2011)，22(9)，1329-1334公开了通过IPN方法制备的纤维素/聚(N-异丙基丙烯酰胺)双网络水凝胶的结构和性质。纤维素水凝胶通过在NaOH/尿素水溶液中化学交联纤维素来制备，其用作第一网络。随后通过在纤维素水凝胶中原位聚合/交联N-异丙基丙烯酰胺获得第二网络。该方法产生双网络水凝胶，其将天然聚合物和合成的聚(N-异丙基丙烯酰胺)共同合并在一个体系中。
即使存在可用的含纤维素的IPN，仍然需要新型含纤维素的IPN材料，其在制造具有改进性能的纸和纸板中作为添加剂而使用。
发明概述
本发明涉及根据权利要求1的制造互穿聚合物网络材料的方法。
本发明还涉及根据权利要求8的互穿聚合物网络材料。
另外，本发明还涉及根据权利要求14的互穿聚合物网络材料的用途。
发明人惊奇地发现，互穿聚合物网络材料，其包含微晶纤维素(MCC)、微原纤维化纤维素(MFC)或其混合物和与MCC、MFC或其混合物一起形成互穿聚合物网络的至少一种聚合物，可以用作造纸工业中的添加剂，以提高加工速度并改进最终产品的质量。例如，与阳离子聚丙烯酰胺(cPAM)相比，本发明的IPN材料显著地改进了排水时间。
互穿聚合物网络(IPN)材料的优点为IPN材料具有所有组分(MCC/MFC和其它聚合物)的性质。另外，通过本发明的方法容易地制造IPN材料。
IPN材料在造纸工业中用作添加剂。由于本发明的IPN材料含有纤维素材料(MFC/MCC)，所以与单独的合成聚合物相比，IPN材料对纤维素的粘附性、吸收性更好。IPN材料具有MCC/MFC和其它聚合物二者的性质。
附图简述
图1显示了与阳离子聚丙烯酰胺(HM-0)相比，本发明的IPN材料(HM-MFC)的排水时间。
详细描述
术语“互穿聚合物网络(IPN)材料”是指MCC、MFC或其混合物和至少一种聚合物的组合，其中所述至少一种聚合物在MCC、MFC或其混合物的直接存在下(原位)被合成(聚合)或交联，或合成和交联。
术语“至少一种聚合物”是指并非MCC或MFC的一种、两种、三种或更多种其它类型的聚合物。
术语“至少一种单体”是指单一类型的单体、两种不同类型的单体、三种不同类型的单体或更多不同类型的单体。换句话说，单体可以具有一种类型，或者单体可以具有两种或更多种不同类型。单一类型的单体的聚合产生均聚物。两种或更多种不同类型的单体的聚合产生共聚物。
在本发明的一个方面，提供了一种制造互穿聚合物网络(IPN)材料的方法。
更具体地，提供了一种制造互穿聚合物网络(IPN)材料的方法，其包括
i)提供包含微晶纤维素(MCC)、微原纤维化纤维素(MFC)或其混合物和至少一种单体的水溶液；
ii)将所述至少一种单体原位聚合，以与MCC、MFC或其混合物一起形成IPN；和
iii)获得IPN材料。
在步骤i)中提供包含微晶纤维素(MCC)、微原纤维化纤维素(MFC)或其混合物和至少一种单体的水溶液。
微原纤维化纤维素(MFC)也可以称为纳米原纤维纤维素(NFC)、纳米纤维素、纳米原纤维化纤维素、纤维素纳米纤维，纳米级原纤维化纤维素、微原纤维纤维素、纤维素纳米原纤维(CNF)或任何基于木质的原纤维化纤维(SR> 75)。MFC原纤维从基于木质的纤维中分离，并且MFC纤维的宽度和长度根据具体制造过程而变化。MFC的典型宽度为约3nm至约3μm，优选约3至约300nm，例如约3至约100nm，约10至约300nm，约10至约100nm，或约100至约300nm；典型的长度为约100nm至约700μm，优选约100nm至约200μm，例如约100nm至约50μm，约200nm至约40μm，约400nm至约30 μm，约500nm至约20μm，约500nm至约10μm，约500nm至约100μm，或约1-50μm。
微晶纤维素(MCC)也可以称为纤维素微晶(CMC)，是一类纤维素纳米结构材料，通常直径约为10-15μm，含有一定程度的结晶度，并且由聚集的纤维素束构成。MCC通常通过部分解聚高纯度纤维素制造，通常具有通常小于400的聚合度，通常由其中不超过10％具有低于5μm的直径的颗粒构成，并且通常具有小于2的长径比。
MFC和MCC可以用已知的方法生产。此外，MCC和MFC是可商购的。
也可以例如通过向MFC和MCC引入阴离子电荷或阳离子电荷来改性MFC和MCC。
水溶液可以通过将MCC、MFC或其混合物在水中与至少一种单体一起混合而获得。
在一个实施方案中，首先将MCC、MFC或其混合物与水混合，然后加入至少一种单体并混合形成的混合物。
在另一个实施方案中，首先将至少一种单体与水混合，然后加入MCC、MFC或其混合物并混合形成的混合物。
在又一实施方案中，将MCC、MFC或其混合物与水混合，并将至少一种单体与水单独混合，并将两种混合物合并以获得包含MCC、MFC或其混合物和至少一种单体的水溶液。
混合方法可以是任何合适的混合方法，例如磁力搅拌器。
混合也可以在升高的温度下进行。在一个实施方案中，MCC、MFC或其混合物在升高的温度如95℃下与水混合，例如30分钟时间，直到溶液为半透明。然后加入至少一种单体。
至少一种单体可以是可以在水溶液中聚合的任何合适的单体。
合适的单体的实例是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺和N-[2-(二甲基氨基)-1,1-二甲基乙基]丙烯酰胺。
单体也可以是阳离子或阴离子单体。
合适的阳离子单体的实例是2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、2-(二乙基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸酯、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵。
合适的阴离子单体的实例是丙烯酸、丙烯酰氯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和2-(丙烯酰氨基)2-甲基-1-丙磺酸钠。
优选地，所述至少一种单体选自：
丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N-[2-(二甲基氨基)-1,1-二甲基乙基]丙烯酰胺，
选自2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、2-(二乙基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸酯、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵的阳离子单体，
选自丙烯酸、丙烯酰氯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-(丙烯酰氨基)2-甲基-1-丙磺酸钠的阴离子单体，
或其混合物。
在一个实施方案中，单体是丙烯酰胺和阳离子或阴离子单体，优选丙烯酰胺和选自2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵的阳离子单体。
在一个优选的实施方案中，至少一种单体选自丙烯酰胺、[2-(丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵或其混合物。优选地，至少一种单体是丙烯酰胺和[2-(丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵。
任选地，可以向水溶液中加入酸，例如己二酸或碱，以控制溶液的pH。pH优选设定为酸性区域，更优选设定为2-4的值，例如3。
在步骤ii)中，将至少一种单体聚合，以与MCC、MFC或其混合物一起形成IPN。
所述至少一种单体在MCC、MFC或其混合物的存在下在水溶液中聚合以形成IPN材料。也就是说，至少一种单体原位聚合。
形成的聚合物可以是均聚物或共聚物，这取决于单体。
在一个实施方案中，形成的聚合物原位交联以与MCC、MFC或其混合物一起形成交联的IPN。
在一个实施方案中，在聚合与MCC、MFC或其混合物形成IPN之后，将至少一种另外的单体加入到含有形成的IPN材料的溶液中，并原位聚合以形成双IPN材料。
步骤ii)的聚合可以由一种或多种合适的引发剂来引发。优选地，引发剂选自2,2'-偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐、2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2'-偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化物、过酸、过硫酸盐如过硫酸钾和过硫酸铵，硫酸盐，亚硫酸盐或其混合物，优选过硫酸铵。
步骤ii)可以在惰性气氛下，优选在N2气氛下进行。步骤ii)还可以在降低或升高的温度下进行，或者作为绝热反应进行。
在步骤iii)中获得IPN材料。所获得的IPN材料任选地用任何常规方法如烘箱干燥。干燥的IPN材料可以任选被研磨以获得粉末形式的IPN材料。在优选的实施方案中，干燥的IPN材料被研磨。
溶液中的MCC、MFC或其混合物的量可以根据IPN材料的所需性质来选择。在一个实施方案中，MCC、MFC或其混合物的量为基于IPN材料的量的0.5-15重量％，优选1-10重量％，更优选1-5重量％，甚至更优选1-3重量％，例如1.6重量％。
在优选的实施方案中，用于制造互穿聚合物网络(IPN)材料的方法包括在80-100℃、例如95℃的温度下在水中将MCC或MFC混合15-60分钟，例如30分钟，优选直到溶液为半透明。任选地，MCC或MFC水溶液被冷却。将至少一种单体，例如两种单体(例如丙烯酰胺和[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵的溶液)加入到水溶液中并搅拌。任选地，在单体之后加入酸，例如己二酸，以将溶液的pH设定为酸性区域，例如2-4。任选地，将反应容器密封并在惰性气氛如N2气氛下进行聚合。优选加入引发剂，例如过硫酸铵。得到形成的IPN材料，并任选地干燥和研磨以产生粉末形式的IPN材料。聚合反应可以进行15分钟至5小时，例如3小时。
在本发明的第二方面，提供了一种互穿聚合物网络(IPN)材料。
互穿聚合物网络(IPN)材料是MCC、MFC或其混合物和至少一种聚合物的组合，其中所述至少一种聚合物在MCC、MFC或其混合物的直接存在下(原位)合成(聚合)或交联，或合成并交联。
更具体地，提供了一种互穿聚合物网络(IPN)材料，其包含：
微晶纤维素(MCC)、微原纤维化纤维素(MFC)或其混合物；和
与MCC、MFC或其混合物一起形成IPN的至少一种聚合物。
微原纤维化纤维素(MFC)也可以称为纳米原纤维纤维素(NFC)、纳米纤维素、纳米原纤维化纤维素、纤维素纳米纤维、纳米级原纤维化纤维素、微原纤维纤维素、纤维素纳米原纤维(CNF)或任何基于木质的原纤维化纤维(SR> 75)。MFC原纤维从基于木质的纤维中分离，并且MFC纤维的宽度和长度根据具体制造过程而变化。MFC的典型宽度为约3nm至约3μm，优选约3至约300nm，例如约3至约100nm，约10至约300nm，约10至约100nm，或约100至约300nm；典型的长度为约100nm至约700μm，优选约100nm至约200μm，例如约100nm至约50μm，约200nm至约40μm，约400nm至约30μm，约500nm至约20μm，约500nm至约10μm，约500nm至约100μm，或约1-50μm。
微晶纤维素(MCC)也可以称为纤维素微晶(CMC)，是一类纤维素纳米结构材料，通常直径约为10-15μm，含有一定程度的结晶度，并且由聚集的纤维素束构成。MCC通常通过部分解聚高纯度纤维素制造，通常具有通常小于400的聚合度，通常由其中不超过10％具有低于5μm的直径的颗粒构成，并且通常具有小于2的长径比。
MFC和MCC也可以例如通过向MFC和MCC引入阴离子电荷或阳离子电荷而被改性。
MCC和MFC可以用已知的方法生产。此外，MCC和MFC是可商购的。
所述至少一种聚合物可以是任何合适的聚合物。聚合物可以是均聚物或共聚物。聚合物可以是阴离子或阳离子的，优选阳离子的。
合适的均聚物的实例是聚丙烯酰胺、聚(甲基)丙烯酰胺、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚(N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺)、聚(N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺)、聚(N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺)、聚(N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺)、聚(N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺)、聚(N-[2-(二甲基氨基)-1,1-二甲基乙基]-丙烯酰胺)或其混合物。
在一个实施方案中，所述至少一种聚合物是在至少一种选自以下的单体的聚合反应中形成的聚合物或共聚物：
丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N-[2-(二甲基氨基)-1,1-二甲基乙基]-丙烯酰胺，
选自2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、2-(二乙基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸酯、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵的阳离子单体，
选自丙烯酸、丙烯酰氯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-(丙烯酰氨基)2-甲基-1-丙磺酸钠的阴离子单体，
或其混合物。
在一个实施方案中，至少一种聚合物是共聚物，优选丙烯酰胺和阳离子单体的共聚物，所述阳离子单体选自2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵，更优选丙烯酰胺和[2-(丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵的共聚物。
IPN材料在18/6转子的盐粘度优选为100-60cP，更优选为95-65cP。
在一个实施方案中，IPN材料的电荷密度(meq/g(Mutek))在酸性pH下为1.5-1.1meq/g，优选1.45-1.15meq/g；和在中性pH下为1.3-0.1meq/g，优选1.2-0.2。电荷密度是从0.5重量％的水溶液测量的。
在优选的实施方案中，IPN材料为粉末形式。
IPN材料中MCC、MFC或其混合物的量为基于IPN材料的量的0.5-15重量％，优选1-10重量％，更优选1-5重量％，甚至更优选1-3重量％，例如1.6重量％。
所述至少一种聚合物可任选地交联。当聚合物交联时，IPN材料另外包含交联剂。可以使用任何合适的交联剂。
IPN材料还可以包含引发剂。
优选地，通过上述方法制备IPN材料。
在本发明的第三方面中，提供了互穿聚合物网络(IPN)材料的用途。
更具体地，提供了互穿聚合物网络(IPN)材料在造纸工业中的用途。
上述的互穿聚合物网络(IPN)材料或通过上述方法生产的互穿聚合物网络(IPN)材料可用作造纸工业中的排水、脱水、湿强度或干强度添加剂。
在一个实施方案中，作为排水添加剂的IPN材料的用量为0.1-1kg/吨，优选0.2-0.8kg/吨干浆。
在本发明的第四方面，提供了一种生产纸或纸板的方法，包括以下步骤：提供纸浆，添加根据本发明的IPN材料或根据本发明的方法生产的IPN材料到纸浆中，使所述纸浆在丝网上脱水，并形成所述脱水纸浆的纸。
在本发明的第五方面，提供一种改进在纸或纸板生产中的排水的方法，其特征在于将根据本发明的IPN材料或通过本发明的方法生产的IPN材料添加到纸浆中。
实施例
本发明的IPN材料的制备
将来自Kemira的微晶纤维素(MCC)30％(96.27g)在95℃下在300g水中煮30分钟直到溶液为半透明。然后将纤维素水溶液冷却并放入1升杜瓦瓶中。将来自Kemira的单体丙烯酰胺50％(448g)和来自Kemira的[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵溶液80％(81g)加入到烧瓶中并搅拌。在单体之后加入己二酸(14g)。将烧瓶用保鲜膜密封以保持N2气氛，并插入具有恒定氮气流量的两个脱气管。将溶液脱气1小时。加入来自Aldrich的引发剂(V-50和过硫酸铵)。溶液开始变浓。继续鼓泡氮气直到形成凝胶。将烧瓶放置3小时。将形成的凝胶从烧瓶中拉出，并将其切成块并进料至切碎机中。将切碎的凝胶保持干燥。干燥后，将干燥的凝胶研磨以产生粉末形式的IPN材料。
阳离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺/微晶纤维素混合物的制备(比较实施例)
阳离子聚丙烯酰胺以与IPN材料相同的方式制备，但不含MCC。也就是说，阳离子聚丙烯酰胺在水中制备，而不是在MCC水分散体中制备。获得的产物为阳离子聚丙烯酰胺粉末。
将制备的阳离子聚丙烯酰胺的一部分和来自Kemira的固体MCC在搅拌(1小时)下溶解并分散在水中，使用当用上述程序制备IPN材料时使用的相同量。
表征
从制备的IPN材料、阳离子聚丙烯酰胺以及聚丙烯酰胺和微晶纤维素样品的共混物测量粘度、不溶物和电荷。
使用Brookfield LVTDV-II或LVTDV-I粘度计测量盐粘度(cP)。用磁力搅拌器将样品与去离子水混合60分钟，来制备在水溶液中0.5重量％的样品。将NaCl(5重量％)加入到水样品溶液中，并混合5分钟。在25℃将8ml样品溶液倒入样品适配器中，并使用转子18和30rpm测量粘度。
使用500微米孔的不锈钢筛测量不溶物。将筛子用水样品溶液(用在盐粘度测量中的上述方法制成)填充并排出。用1000ml冷水洗涤筛子。总排水时间不超过5分钟。视觉计数保留在筛子上的凝胶和/或颗粒。
对于测量电荷，使用Mutek PCD 03或PCD或Mettler DL25。对于阳离子聚合物滴定，使用阴离子聚电解质，聚乙烯磺酸钠，PES-Na。对于阴离子聚合物滴定，使用阳离子聚电解质，聚二烯丙基二甲基氯化铵，pDADMAC。
结果
在表1中比较了阳离子聚丙烯酰胺(样品HM-0)、本发明的IPN材料(样品HM-MCC-10)和聚丙烯酰胺和微晶纤维素的混合物(样品HM-0 + MCC)的性质。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
HM-0是干阳离子聚丙烯酰胺。
HM-MCC-10是通过本发明的方法制备的本发明的IPN材料。
HM-0 + MCC是与HM-MCC-10相同量的HM-0和MCC的混合物。
从表1可以看出，本发明的IPN材料(HM-MCC-10)具有与阳离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺/微晶纤维素混合物不同的性质。因此，IPN材料是与阳离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺/微晶纤维素混合物不同的产物。
排水试验
通过比较不同用量的HM-0(阳离子PAM)和HM-MFC(根据本发明的IPN材料)的排水时间，来研究排水。
用上述方法制备阳离子PAM。
使用与上述相同的方法生产HM-MFC，但使用MFC代替MCC。
真空排水试验使用倒入哈特利漏斗中的经过处理的造纸原料，测量真空下的排水时间以及在排水后形成的垫的湿重和干燥垫的重量。从后两个读数，确定垫固体百分比水平。垫固体越高，纸张将越干燥地进入挤压部。
从图1可以看出，与阳离子聚丙烯酰胺(HM-0)相比，HM-MFC(本发明的IPN材料)以不同用量显示出改进的排水时间。

Claims (43)

1.一种制造互穿聚合物网络材料的方法，其包括
i)提供包含微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物和至少一种单体的水溶液，其中所述单体的至少一种是丙烯酰胺；
ii)将所述至少一种单体原位聚合以与微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物一起形成互穿聚合物网络；和
iii)获得互穿聚合物网络材料。
2.根据权利要求1的方法，其中所述至少一种单体是阳离子或阴离子单体。
3.根据权利要求1的方法，其中所述至少一种单体选自：
丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N-[2-(二甲基氨基)-1,1-二甲基乙基]丙烯酰胺，
选自[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵、2-(二乙基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸酯的阳离子单体，
选自丙烯酸、丙烯酰氯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-(丙烯酰氨基)2-甲基-1-丙磺酸钠的阴离子单体，
或其混合物。
4.根据权利要求3的方法，其中所述至少一种单体为丙烯酰胺和选自[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵的阳离子单体。
5.根据权利要求3的方法，其中所述至少一种单体是丙烯酰胺和[2-(丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵。
6.根据权利要求1的方法，其中步骤i)中的水溶液的pH设定为酸性区域。
7.根据权利要求6的方法，其中步骤i)中的水溶液的pH设定为pH值为2-4。
8.根据权利要求6的方法，其中步骤i)中的水溶液的pH用己二酸设定为酸性区域。
9.根据权利要求1的方法，其中ii)的聚合由一种或多种引发剂来引发，所述引发剂选自2,2'-偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐、2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2'-偶氮二异丁腈、过氧化物、过酸、过硫酸盐、硫酸盐或其混合物。
10.根据权利要求9的方法，其中ii)的聚合由选自过硫酸钾和过硫酸铵的一种或多种引发剂来引发。
11.根据权利要求9的方法，其中ii)的聚合由过硫酸铵来引发。
12.根据权利要求1的方法，其中将从iii)获得的互穿聚合物网络材料干燥。
13.根据权利要求12的方法，其中将从iii)获得的互穿聚合物网络材料研磨。
14.根据权利要求1的方法，其中ii)在惰性气氛下进行。
15.根据权利要求14的方法，其中ii)在N2气氛下进行。
16.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的0.5-15重量％。
17.根据权利要求16的方法，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1-10重量％。
18.根据权利要求16的方法，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1-5重量％。
19.根据权利要求16的方法，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1-3重量％。
20.根据权利要求16的方法，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1.6重量％。
21.一种互穿聚合物网络材料，其包含
微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物；和
与微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物一起形成互穿聚合物网络的至少一种聚合物，其中所述至少一种聚合物是在至少一种单体的聚合反应中形成的，且其中所述单体的至少一种是丙烯酰胺。
22.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中所述至少一种聚合物是阳离子的或阴离子的。
23.根据权利要求22的互穿聚合物网络材料，其中所述至少一种聚合物是阳离子的。
24.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中所述聚合物是丙烯酰胺和阳离子单体的共聚物，所述阳离子单体选自[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵、2-(二乙基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸酯。
25.根据权利要求24的互穿聚合物网络材料，其中所述阳离子单体选自[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵。
26.根据权利要求24的互穿聚合物网络材料，其中所述共聚物是丙烯酰胺和[2-(丙烯酰氧基)乙基]-三甲基氯化铵的共聚物。
27.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中当从0.5重量％水溶液测量时，所述互穿聚合物网络材料的电荷密度在酸性pH下为1.5-1.1meq/g。
28.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中当从0.5重量％水溶液测量时，所述互穿聚合物网络材料的电荷密度在酸性pH下为1.45-1.15meq/g。
29.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中当从0.5重量％水溶液测量时，所述互穿聚合物网络材料的电荷密度在中性pH下为1.3-0.1meq/g。
30.根据权利要求29的互穿聚合物网络材料，其中当从0.5重量％水溶液测量时，所述互穿聚合物网络材料的电荷密度在中性pH下为1.2-0.2 meq/g。
31.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中所述互穿聚合物网络材料为粉末形式。
32.根据权利要求21的互穿聚合物网络材料，其中当在以下条件测量时，所述互穿聚合物网络材料的盐粘度为100-60cP：0.5重量％水溶液，NaCl 5重量％，18/6转子，30rpm。
33.根据权利要求32的互穿聚合物网络材料，其中当在以下条件测量时，所述互穿聚合物网络材料的盐粘度为95-65cP：0.5重量％水溶液，NaCl 5重量％，18/6转子，30rpm。
34.根据权利要求21-33中任一项的互穿聚合物网络材料，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的0.5-15重量％。
35.根据权利要求34的互穿聚合物网络材料，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1-10重量％。
36.根据权利要求34的互穿聚合物网络材料，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1-5重量％。
37.根据权利要求34的互穿聚合物网络材料，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1-3重量％。
38.根据权利要求34的互穿聚合物网络材料，其中微晶纤维素、微原纤维化纤维素或其混合物的量为基于互穿聚合物网络材料的量的1.6重量％。
39.根据权利要求21-38中任一项的互穿聚合物网络材料或由权利要求1-20中任一项的方法生产的互穿聚合物网络材料作为造纸工业中的排水、脱水、湿强度或干强度添加剂的用途。
40.根据权利要求39的用途，其中作为排水添加剂的互穿聚合物网络材料的用量为0.1-1kg/吨干浆 。
41.根据权利要求40的用途，其中作为排水添加剂的互穿聚合物网络材料的用量为0.2-0.8kg/吨干浆。
42.生产纸或纸板的方法，包括以下步骤：提供纸浆，将根据权利要求21-38中任一项的互穿聚合物网络材料或由权利要求1-20中任一项的方法制造的互穿聚合物网络材料添加到纸浆，使所述纸浆在丝网上脱水，并形成所述脱水纸浆的纸。
43.在生产纸或纸板中改进排水的方法，其特征在于将根据权利要求21-38中任一项的互穿聚合物网络材料或由权利要求1-20中任一项的方法制造的互穿聚合物网络材料添加到纸浆中。
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