CN111433407B - 纸强度改进聚合物组合物和添加剂体系、其用途以及纸制品的制造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含阴离子合成聚合物和阴离子多糖的聚合物组合物。本发明还涉及强度添加剂体系、其用途、纸制品和生产方法。

Description

纸强度改进聚合物组合物和添加剂体系、其用途以及纸制品 的制造
发明领域
本发明涉及聚合物组合物、强度添加剂体系(strength additive system)、它们的用途和纸制品的生产。
背景
在加工或使用期间与湿气或水接触的纸等级(paper grade)的制造中，例如纸巾(towel)、面纸(facial)和某些包装纸等级，湿强度添加剂被广泛地添加到纸浆悬浮液中以提供纸制品的湿强度。这是因为未处理的纤维素纤维纸幅(cellulose fiber web)在用水饱和时典型地将失去为95％-97％的强度。术语“湿强度”指的是成品纸或纸板在其经水再润湿之后的强度。湿强度可以具有临时的或永久的特性。当放置在水介质中时，随时间保持其初始湿强度的大部分的纸制品被认为具有良好的永久湿强度。另一方面，湿强度足以用于预期用途、但然后在浸泡在水中之后随时间衰减的纸制品被认为具有良好的临时湿强度。
一种常见的永久湿强度添加剂是聚酰胺胺表氯醇(PAE)，其含有阳离子氮杂环丁烷鎓官能团。已经提出了两种机理来解释由PAE对湿强度的增强。一种是通过氮杂环丁烷鎓基团与纤维上和细料(fines)上的阴离子位点(基本上是羧基基团)之间的相互作用，并且另一种是通过PAE自交联。湿强度PAE树脂通常以相当高的剂量使用，这可能导致许多生产操作问题。
大多数漂白的原浆(virgin pulp)具有低电导率和低阳离子需求。然而，商用湿强度PAE树脂具有高阳离子电荷密度，典型地在2meq/g和3meq/g之间。因此，提供期望的湿强度所需的高剂量的PAE树脂通常将纸浆悬浮液的净电荷从阴离子转化为阳离子，导致差的PAE保留和低的PAE效率。此外，未保留的PAE树脂在水系统中积聚，导致差的排水、线和毡堵塞(wire and felt plugging)、纸张缺陷和破裂，以及增加的泡沫，需要使用更多消泡剂。过多的未保留的PAE树脂可能在纸生产的后期阶段导致沉积物，例如在扬克表面(Yankeesurface)上，以及使绉涂层(crepe coating)硬化，这导致差的起绉性能。此外，堵塞的毡产生高湿度条纹，这反过来会剥离绉涂层。
参见例如Clay Campbell,Chen Lu,Junhua Chen,Adrian Stuart的出版物，Towel/Facial Wet End Optimization:Utilizing Strength Additives and FunctionalPromoters,Tissue World,2012年8月/9月。
羧甲基纤维素(CMC)过去曾与湿强度PAE树脂一起使用，但这种组合聚有局限性。CMC提供湿抗张强度和干抗张强度的改善。此外，CMC通常带有高的阴离子电荷密度，并且可以将纸浆悬浮液有效地转化成具有负电荷。然而，商用CMC产品以干燥形式提供，并且在任何应用之前都需要昂贵的改造单元(make-down unit)。在许多情况下，改造过程是不完全的或不一致的，这导致部分水合的CMC、差的强度发展和堵塞的过滤器。此外，CMC有微生物生长的倾向。
US 3049469和US 6939443公开了，如果造纸商需要易于处理的溶液产品，通过溶液聚合获得的丙烯酰胺和丙烯酸的合成共聚物被用作CMC的替代物。溶液聚合产物以液体形式提供，并且易于与稀释水混合。不需要昂贵的改造单元或另外的稀释后老化罐。然而，合成聚合物不能以类似的成本提供与CMC相当的强度发展。此外，合成产品具有窄的操作窗口，并且仅在合成阴离子聚合物/PAE的窄重量比时提供最佳的强度性能。如果该比率太高或太低，强度性能将显著降低。
存在最小化上文提出的问题并且提高纸的整体产量的需求。因此，许多造纸商仍然非常期望更具成本效益且易于操作的强度添加剂和系统。
存在对新的造纸方法的需求以提供保持的或改进的纸属性例如强度，同时改进造纸机的操作。还合意的是提供更环境友好的造纸方法。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供了一种新的阴离子聚合物组合物，其包含阴离子合成聚合物和阴离子多糖。本发明的阴离子聚合物组合物在造纸工艺中显示出良好的强度性能。
本发明的阴离子聚合物组合物还为阳离子添加剂，优选地阳离子反应性强度添加剂(cationic reactive strength additive)提供了基于溶液的阴离子促进剂。本发明的聚合物组合物可以以具有相对高的固体含量和低的本体粘度的液体形式提供，例如作为溶液或分散体提供。与常规的合成阴离子溶液聚合产品相比，这种阴离子聚合物组合物为纸制品提供了显著更高的湿抗张强度和干抗张强度。聚合物组合物还显示出与CMC相当的或优于CMC的强度性能。由于水性聚合物组合物例如与CMC的水溶液相比具有较低的粘度和较高的固体含量，所以它更容易处理，并且溶液可以以较高的固体含量制备和储存，需要较小的储罐空间。此外，当施加于含水纸浆配料时，并且尤其是当施加于纸幅时两者，水性聚合物组合物的施加更容易，因为期望的是使添加的水的量尽可能低。
此外，新的阴离子聚合物组合物具有宽的操作窗口，并且对于阴离子聚合物组合物，在阳离子添加剂，特别是阳离子反应性强度添加剂的宽重量范围内，可以实现改进的纸强度性能。商用造纸工艺随时间有规律地波动，并且造纸机操作者需要频繁地调节化学添加剂的剂量，以生产合格的(in-spec)纸制品。因此，宽的操作窗口是造纸添加剂的一个重要特性，使得操作者可以在正常造纸机波动期间快速达到最佳化学剂量，而不产生不合格的产品。
新的阴离子聚合物组合物有助于改进阳离子添加剂特别是阳离子反应性强度添加剂固定于纤维，并且允许增加其剂量。尽管新的阴离子聚合物组合物旨在改进纸的强度性能，但它还可以用于保持期望的强度性能，例如同时降低纸制品克重或增加填料量，已知这些会降低纸强度。
详细描述
本发明涉及包含阴离子合成聚合物和阴离子多糖的混合物的阴离子聚合物组合物。优选地，阴离子聚合物组合物呈水溶液的形式。在一种实施方案中，阴离子聚合物组合物可以仅由阴离子合成聚合物和阴离子多糖的混合物组成。
如本文对阴离子聚合物组合物、阴离子合成聚合物和阴离子多糖所用的，所述阴离子意指净阴离子电荷，即阳离子单元或基团可以存在于组合物、聚合物和/或多糖中，但仅达到聚合物组合物、合成聚合物和多糖的总电荷保持净阴离子(在pH 8)的程度。类似地，如本文对阳离子添加剂所用的，所述阳离子意指净阳离子电荷，即阴离子单元或基团可以存在，但仅达到阳离子添加剂的总电荷保持净阳离子(在pH 7)的程度。
阴离子聚合物组合物可以以干粉或液体例如水性聚合物组合物的形式被提供。优选地，可获得包含所述两种阴离子组分的稳定的水性聚合物组合物。优选地，提供聚合物组合物的均质混合物。不希望受任何理论的束缚，据信所获得的水性聚合物组合物的稳定性是由于例如聚合物链的缠绕(intertwining)。可以影响所得的聚合物组合物的稳定性的其它特征可以是聚合物链的高物理缠结(physical entanglement)和交织(interlacing)，以及通过氢键和范德华力的进一步稳定化。与例如接枝聚合物的水性组合物相比，在相同的固体含量下，所述接枝组合物比水性混合物更粘，因此混合物更容易处理并且在强度性能方面表现良好，特别是初始湿强度和干强度。此外，本发明的聚合物组合物在微生物学上比例如单独的CMC更稳定，因此由于微生物劣化导致的性能损失被最小化。
基于聚合物组合物的总重量，本发明的水性聚合物组合物可以具有约1wt％-50wt％例如5wt％-50wt％、5wt％-30wt％或10wt％-30wt％的固体含量。具有在这些范围内的固体含量的组合物易于泵送和稀释，而无需特殊和昂贵的设备。此外，具有在这些范围内的固体含量的聚合物组合物可以以合理的运输成本提供给客户。
本发明的阴离子聚合物组合物还可以以干粉的形式提供，所述干粉具有至少80wt％、例如至少90wt％或至少95wt％的固体含量。换句话说，呈干粉形式的聚合物组合物可以具有至多20wt％、例如至多15wt％或至多10wt％的含水量。呈干粉形式的组合物由于有成本效益的运输和长保存期限而是有利的。尽管在使用现场可能需要改造单元和稀释单元来获得可添加到造纸工艺中的添加剂溶液，但据信，呈干粉形式的阴离子聚合物组合物的改造和稀释两者比单独的干CMC的改造和稀释容易，因为在相同的固体含量下可以获得较低的溶液粘度，或者在较高的固体含量下获得相同的粘度。
包含阴离子合成聚合物和阴离子多糖的本发明阴离子聚合物组合物优选地以水溶液的形式存在。如本文所使用的，水性阴离子聚合物组合物意图还涵盖水分散体，包括例如可能含有少量的不完全溶解或部分溶解的材料或不溶解或不完全溶解的残余物的溶液。因此，措辞水性聚合物组合物在本文中应当被解释为其溶液或分散体。当用于造纸工艺时，阴离子聚合物组合物的水溶液是优选的。如本文所使用的，阴离子合成聚合物和阴离子多糖的水溶液意图还涵盖其水分散体。
阴离子聚合物组合物可以在造纸工艺中使用之前被制备好，或者其可以在造纸厂现场被制备，其中阴离子合成聚合物的水溶液和阴离子多糖的水溶液可以刚好在添加到造纸工艺之前被混合。如果阴离子合成聚合物和阴离子多糖以干燥形式被供应给造纸厂，则它们可以混合在一起，干燥混合物在添加到造纸工艺之前用水被改造并稀释成期望的固体含量。可选择地，干燥的阴离子多糖可以溶解在阴离子合成聚合物的水溶液中，或者干燥的阴离子合成聚合物可以溶解在阴离子多糖的水溶液中。
阴离子合成聚合物可以选自由提供阴离子单元的乙烯基单体聚合的聚合物的组，并且可以选自由提供非离子单元和/或阳离子单元的乙烯基单体聚合的聚合物的组。如果存在阳离子单元，则净电荷仍然是阴离子的。
阴离子合成聚合物可以选自由提供阴离子单元的乙烯基单体聚合的聚合物的组。阴离子合成聚合物可以包含源自乙烯基单体的阴离子单元。为阴离子合成聚合物提供阴离子单元的乙烯基单体可以选自由以下组成的组：包含例如羧酸官能团、磺酸官能团、膦酸官能团的单体、它们相应的水溶性或可分散性的盐及其任何组合。
如本文所用，所述乙烯基单体意指含有至少一个碳-碳双键的单体，碳-碳双键无论是作为乙烯基、烯丙基、丙烯酰基的一部分还是任何其它结构。
为阴离子合成聚合物提供阴离子单元的乙烯基单体的具体实例可以选自由以下组成的组：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氨基甲磺酸、丙烯酰氨基乙磺酸、2-羟基-3-丙烯酰胺丙磺酸、苯乙烯磺酸和乙烯基膦酸、它们相应的水溶性或可分散性的碱金属盐、碱土金属盐和铵盐及其任何组合。乙烯基单体可以选自以下的组：丙烯酸、其水溶性或可分散性的碱金属盐、碱土金属盐和铵盐及其任何组合。
阴离子合成聚合物可以包含源自乙烯基单体的非离子单元。可以为阴离子合成聚合物提供非离子单元的乙烯基单体可以选自由以下组成的组：基于丙烯酰胺的单体，例如(甲基)丙烯酰胺、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺诸如二烷基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺；基于疏水衍生的(hydrophobically derivatized)丙烯酰胺的单体，例如N-叔丁基丙烯酰胺(TBAm)、N-十八烷基丙烯酰胺(ODAm)、N-二苯基甲基丙烯酰胺(DPMAm)或N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)；基于丙烯酸酯的单体，例如(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯，诸如(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯；N-乙烯基脲，例如N-乙烯基甲酰胺；苯乙烯；丙烯腈；乙酸乙烯酯；N-乙烯基吡咯烷酮；N-乙烯基-2-己内酰胺；马来酸酐；乙烯基醚，例如2-羟基丁基乙烯基醚；及其任何组合。特别地，为阴离子合成聚合物提供非离子单元的乙烯基单体可以选自基于丙烯酰胺的单体。
聚合物组合物的阴离子合成聚合物可以包含少量的阳离子单元，只要所述合成聚合物的净电荷保持阴离子的。这样的阴离子合成聚合物可以通过使单体的混合物聚合来获得，所述单体的混合物包含以为获得的聚合物提供净阴离子性(在pH 8)的量存在的阴离子单体、阳离子单体或两性离子单体以及任选地非离子单体。
提供阳离子单元的乙烯基单体可以选自由以下组成的组：甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEM)、丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEA)、丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEAEA)、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEAEM)及其用硫酸二甲酯或氯甲烷制成的季铵形式、曼尼希反应改性聚丙烯酰胺、二烯丙基环己胺盐酸盐(DACHA HCl)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、烯丙基胺(ALA)及其任何组合。
聚合物组合物的阴离子合成聚合物可以是至少一种阴离子单体的均聚物，其例如通过使阴离子单体聚合，优选地使上文列出的为阴离子合成聚合物提供阴离子单元的乙烯基单体中的一种或更多种聚合可获得，或者通过使(甲基)丙烯酰胺单体聚合以获得聚(甲基)丙烯酰胺，然后是聚(甲基)丙烯酰胺的完全的酸水解或碱水解可获得。
阴离子合成聚合物可以是丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物、其水溶性或可分散性的碱金属盐、碱土金属盐或铵盐及其任何组合。
聚合物组合物的阴离子合成聚合物可以是阴离子聚丙烯酰胺(APAM)，优选地至少一种阴离子单体与(甲基)丙烯酰胺的共聚物，或部分水解的聚(甲基)丙烯酰胺。更优选地，阴离子合成聚合物是聚(丙烯酸-共-丙烯酰胺)。
阴离子合成聚合物可以基本上由阴离子聚丙烯酰胺组成。
阴离子合成聚合物可以通过溶液聚合、凝胶聚合、乳液聚合或分散聚合来制备。阴离子合成聚合物可以呈溶液、干粉、乳液或分散体的形式。
阴离子合成聚合物的重均分子量可以在约5 000Da至约10MDa，优选地约50 000Da至约5MDa，更优选地约50 000Da至约1MDa的范围内。据信，具有在这些范围内的分子量的阴离子合成聚合物提供更大的强度改进，同时当添加到含水纸浆配料中时仍然避免了过度絮凝(over-flocculation)。
特定阴离子合成聚合物的选择将取决于配料、填料、水质、纸等级以及类似的。
优选地，阴离子合成聚合物是亲水性的和水溶性的。
如技术人员所熟知的，当制备阴离子合成聚合物时，还可以存在和使用其它组分，例如链转移剂、螯合剂、表面活性剂和无机盐。
基于聚合物组合物的固体含量，阴离子合成聚合物可以以约5wt％-95wt％、例如约10wt％-80wt％或约20wt％-70wt％的量存在于阴离子聚合物组合物中。具有在这些范围内的阴离子合成聚合物含量的水性聚合物组合物易于泵送和稀释，无需特殊和昂贵的设备，并且呈干粉形式的阴离子聚合物组合物易于改造和稀释，这提供了具有合理固体含量和可处理粘度的溶液。此外，具有在这些范围内的阴离子合成聚合物含量的聚合物组合物具有宽的操作窗口，并且对于阴离子聚合物组合物，在阳离子添加剂，特别是阳离子反应性强度添加剂的宽重量范围内，可以实现改进的纸强度性能。此外，具有在这些范围内的合成聚合物含量的聚合物组合物可以以合理的运输成本提供给客户。
上述益处还可以通过具有在以下范围内的所述阴离子合成聚合物(例如APAM)与所述阴离子多糖(例如CMC)的重量比(干/干)的阴离子聚合物组合物是可获得的：1：20-20：1，优选地1：10-10：1，例如1：10-5：1、1：10-2：1、1：10-1：5、1：10-1：2或1：5-1：1。这些重量比可以对呈水溶液形式的阴离子聚合物组合物提供有效的粘度控制。为组合物提供更多阴离子合成聚合物的重量比可以更有效地提供具有较低粘度的水性组合物。为组合物提供更多阴离子多糖的重量比可以更有效地提供强度改进。
如本文所使用的，所述阴离子多糖意指单一类型的多糖或不同多糖的组合。阴离子多糖可以选自由以下组成的组：基于阴离子纤维素的多糖、基于阴离子藻酸盐的多糖、基于阴离子瓜尔胶的多糖、基于阴离子淀粉的多糖及其任何组合。阴离子多糖可以选自由以下组成的组：基于阴离子纤维素的多糖、基于阴离子淀粉的多糖及其任何组合。
基于聚合物组合物的固体含量，阴离子多糖可以以至多95wt％、例如至多80wt％或至多70wt％的量存在于聚合物组合物中。基于聚合物组合物的固体含量，阴离子多糖可以以约1wt％-95wt％、例如约10wt％-80wt％、约10wt％-80wt％、约20wt％-70wt％或约30wt％-60wt％的量存在于聚合物组合物中。例如，具有在这些范围内的多糖含量的水性聚合物组合物易于泵送和稀释，无需特殊和昂贵的设备。此外，具有在这些范围内的阴离子多糖含量的聚合物组合物可以以合理的运输成本提供给客户。
阴离子多糖(例如CMC)的重均分子量可以在约50 000Da至约1 000 000Da的范围内。
由于纸浆纤维素与基于纤维素的多糖的结构相似性，它们可以通过氢键结合和范德华力牢固地结合。这种强相互作用有利于纸强度发展。因此，基于阴离子纤维素的多糖比许多其它多糖更有益。
基于阴离子纤维素的多糖可以选自由以下组成的组：氧化纤维素、磷酸化纤维素、阴离子纤维素醚及其任何组合。合适地，基于阴离子纤维素的多糖包含一种或更多种阴离子纤维素醚，特别是一种或更多种羧甲基化纤维素。
阴离子纤维素醚可以选自由以下组成的组：羧甲基纤维素(CMC)；羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)；羧甲基甲基纤维素(CMMC)；及其任何组合。阴离子纤维素醚的一个特别优选的实例是羧甲基纤维素(CMC)。
基于阴离子瓜尔胶的多糖的实例可以选自由以下组成的组：羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)、羧甲基瓜尔胶(CMG)及其任何组合。
基于阴离子淀粉的多糖的实例可以选自由以下组成的组：氧化淀粉、淀粉磷酸酯、羧甲基化淀粉及其任何组合。
阴离子多糖可以含有羟基基团和/或羧基基团。这些基团能够与阳离子反应性强度添加剂例如PAE氮杂环丁烷鎓基团相互作用，从而进一步提高反应性强度添加剂的交联度，导致更高的纸的湿强度性能和干强度性能。
阴离子多糖可以是基本上由CMC组成的基于阴离子纤维素的多糖。该实施方案具有以下的优点：由于结构相似性，与纤维素纤维的高相容性；以及由于羟基基团和羧基基团两者的存在，与阳离子反应性强度添加剂例如PAE氮杂环丁烷鎓基团的期望的相互作用。
阴离子多糖可以具有按照从具有固体含量0.1wt％的多糖水溶液中、使用布鲁克菲尔德LVT粘度计在22℃、心轴00、60rpm测量的至少1.5mPas的布鲁克菲尔德粘度。阴离子多糖水溶液的布鲁克菲尔德粘度与多糖的分子量成比例。具有在限定范围内的布鲁克菲尔德粘度的多糖具有有益于将组合物固定到最终的纸制品中的分子量。聚合物固定是聚合物分子量的直接函数，并且较高的分子量导致较高的固定效率。如果多糖具有太低的粘度，表明非常低的分子量，则可能存在不充分的聚合物固定，并因此存在差的强度性能，特别是当阴离子聚合物组合物被添加到含水纸浆配料中时。典型地，阴离子多糖，特别是CMC，可以具有在50 000Da-1 000 000Da范围内的重均分子量。
阴离子聚合物组合物还可以包含诸如酶、二氧化硅微粒和/或膨润土或其任何组合的材料。这样的化合物可以进一步改进强度性能、保留性能和排水性能。
聚合物组合物可以是具有至多50 000mPas、例如至多40 000mPas或至多10000mPas的布鲁克菲尔德粘度的水性聚合物组合物。粘度的范围可以是按照使用布鲁克菲尔德LVT粘度计在22℃测量的例如约1mPas-50 000mPas、约2mPas-40 000mPas或5mPas-10000mPas。因为粘度范围是如此宽，所以心轴和速度需要适当地选择，这是熟悉机械的技术人员将能够做到的。例如，当测量1000mPas-10000mPas范围内的聚合物组合物的粘度时，心轴#4、60rpm是良好的。对于测量具有较高粘度的聚合物组合物，高至50 000mPas，可以使用相同的心轴但较低的速度。水性聚合物组合物的布鲁克菲尔德粘度与所述组合物的固体含量成比例。在相同的固体含量下，水性聚合物组合物比单独的阴离子多糖成分的水溶液具有更低的溶液粘度。
通常，阴离子聚合物组合物具有如通过Mütek电荷滴定在pH 8测量的阴离子净电荷。优选地，在pH 8时，阴离子聚合物组合物具有约1.0meq/g-7.0meq/g(干)、更优选地1.0meq/g-5.0meq/g(干)的阴离子电荷密度。这也可以被公开为约-1.0meq/g至-7.0meq/g(干)或-1.0meq/g至-5.0meq/g(干)的电荷密度。具有在该范围内的电荷密度的阴离子聚合物组合物可以与造纸工艺中存在的阳离子电荷例如与阳离子添加剂具有改进的相互作用，从而进一步改进它们对纤维的固定和纸的强度性能。
阴离子多糖可以具有如通过Mütek电荷滴定在pH 8测量的约1meq/g-10meq/g例如1meq/g-7.5meq/g、1meq/g-7meq/g，优选地1meq/g-5meq/g例如1.5meq/g-5meq/g的阴离子电荷密度。这也可以被公开为约-1meq/g至-10meq/g例如-1meq/g至-7.5meq/g、-1meq/g至-7meq/g、-1meq/g至-5meq/g或-1.5meq/g至-5meq/g的电荷密度。
阴离子合成聚合物可以具有如通过Mütek电荷滴定在pH 8测量的0.1meq/g-10meq/g例如0.1meq/g-7meq/g、0.1meq/g-5meq/g、1meq/g-7meq/g或1meq/g-5meq/g的阴离子电荷密度。这也可以被公开为约-0.1meq/g至-10meq/g例如-0.1meq/g至-7meq/g、-0.1meq/g至-5meq/g或-1meq/g至-7meq/g或-1meq/g至-5meq/g的电荷密度。
优选地，使用具有上文提及的布鲁克菲尔德粘度和/或阴离子电荷密度的CMC作为阴离子多糖。当与阳离子反应性强度添加剂一起使用时，就阳离子反应性强度添加剂与阴离子聚合物组合物的重量比而言，这另外提供了最佳的强度性能和操作窗口。
应当注意，当用于造纸时，本发明的聚合物组合物提供了改进的纸强度。此外，本发明的聚合物组合物可以起作用以促进也被提供给造纸工艺的阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂，以进一步改进和增强阳离子添加剂的性能。因此，可以提供另外的改进，例如改进的排水和/或纸强度的进一步增加。
已知的是，阴离子强度添加剂例如CMC或低分子量阴离子聚丙烯酰胺常常导致排水率(drainage rate)的下降。这可能增加纤维纸幅的干燥需求，例如需要增加干燥器区段(dryer section)中的蒸汽消耗。由于造纸设备中的蒸汽可用性可能是有限的，所以纤维纸幅的干燥需求常常是关于生产率的速率限制步骤。
当阴离子聚合物组合物与阳离子添加剂结合使用时，有可能减轻或克服阴离子强度添加剂的已知的排水降低效应，有时甚至排水改进也是可能的。
本文还提供了强度添加剂体系，其包含本发明的阴离子聚合物组合物，即阴离子合成聚合物和阴离子多糖的混合物。强度添加剂体系还包含至少一种阳离子添加剂。该体系是可以被提供给造纸工艺的成套部件。因此，本发明的强度添加剂体系可以用于纸制品的制造。
强度添加剂体系的聚合物组合物可以具有对于聚合物组合物已经公开的任何性能。
该至少一种阳离子添加剂可以选自明矾、聚合氯化铝、聚乙烯胺(PVAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)的均聚物或共聚物、聚胺、基于阳离子聚丙烯酰胺的溶液聚合物、阳离子淀粉和阳离子反应性强度添加剂，例如聚酰胺胺-表氯醇树脂、乙二醛化聚丙烯酰胺树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂及其任何组合。
所用的阳离子添加剂中的至少一种优选地是反应性的。
强度添加剂体系可以包含本发明的聚合物组合物和阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂。强度添加剂体系可以包含本发明的聚合物组合物和不是阳离子反应性强度添加剂的阳离子添加剂，该阳离子添加剂优选地选自明矾、聚合氯化铝、聚乙烯胺(PVAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)的均聚物或共聚物、聚胺、基于阳离子聚丙烯酰胺的溶液聚合物、阳离子淀粉及其任何组合。强度添加剂体系可以包含本发明的聚合物组合物、阳离子反应性强度添加剂和不是阳离子反应性强度添加剂的阳离子添加剂，该阳离子添加剂选自明矾、聚合氯化铝、聚乙烯胺(PVAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)的均聚物或共聚物、聚胺、基于阳离子聚丙烯酰胺的溶液聚合物、阳离子淀粉及其任何组合。即，阳离子添加剂可以选自作为阳离子反应性强度添加剂的至少一种阳离子添加剂和/或至少一种不是阳离子反应性强度添加剂的阳离子添加剂。
阳离子添加剂可以是水溶性阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂可以是水溶性阳离子反应性强度添加剂。
该至少一种阳离子添加剂可以选自阳离子反应性强度添加剂。阳离子反应性强度添加剂可以选自以下的组：聚酰胺胺-表氯醇树脂、乙二醛化聚丙烯酰胺树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂及其任何组合。优选地，阳离子反应性强度添加剂包括或是聚酰胺胺-表氯醇。
强度添加剂体系的阳离子反应性强度添加剂可以具有如在pH 7测量的从0.1meq/g-10meq/g、优选地0.3meq/g-5meq/g的范围内的阳离子电荷密度。
在强度添加剂体系中，至少一种阳离子添加剂和阴离子聚合物组合物的总阳离子电荷和总阴离子电荷的电荷比可以在60：1-1：60的范围内，例如30：1-1：30或15：1-1：15。
强度添加剂体系的阳离子添加剂，特别是阳离子反应性强度添加剂，和聚合物组合物的重量比(干/干)可以在1：100-100：1的范围内，例如1：50-50：1或1：20-20：1。
本文还提供了制造本发明的聚合物组合物的方法，该方法包括以下的步骤：
(a)提供阴离子合成聚合物；
(b)提供阴离子多糖；
(c)将所述阴离子合成聚合物和所述阴离子多糖混合成混合物。混合物可以是干混合物或液体混合物。优选地，提供均质混合物，并且如果是液体，还可以被称为均质水溶液。
本文还提供了制造强度添加剂体系的方法，该方法包括以下的步骤：
(i)提供本发明的聚合物组合物；
(ii)提供阳离子反应性强度添加剂；以及
(iii)任选地将聚合物组合物与阳离子反应性强度添加剂混合，
以提供可用于制造纸制品的所述强度添加剂体系。
如果阴离子合成聚合物和阴离子多糖以干燥形式供应，则它们可以分别与水混合以提供水溶液，例如刚好在添加到造纸工艺之前。可选择地，如果阴离子合成聚合物和阴离子多糖以干燥形式供应，则它们可以混合在一起，并然后与水一起供应以提供水溶液，例如刚好在添加到造纸工艺之前。
在造纸中，纸浆被加工成成品纸制品。
“纸浆”典型地指的是含纤维的纤维素材料。纸浆还可以指纤维素纤维、非纤维素聚合物纤维或其任何组合。用于产生纸浆的合适的纤维素纤维是所有常规等级，例如机械纸浆、漂白的和未漂白的化学纸浆、再生纸浆和从所有一年生植物中获得的造纸原料。机械纸浆包括例如磨木纸浆、热机械纸浆(TMP)、化学热磨机械纸浆(CTMP)、碱性过氧化物机械纸浆(APMP)、通过加压研磨产生的磨木纸浆、半化学纸浆、高收率化学纸浆和精炼机械纸浆(RMP)。合适的化学纸浆的实例是硫酸盐、亚硫酸盐和碱纸浆。也被称为未漂白的牛皮纸浆的未漂白的化学纸浆可以被特别地使用。除了纤维素纤维之外，或者代替纤维素纤维，纸浆可以包括非纤维素聚合物纤维，例如，呈诸如单组分或双组分纤维的形式的聚乙烯、聚丙烯或聚酯的纤维。
“纸浆配料”指的是纸浆和水的混合物。纸浆配料在本文中也可以被称为纸浆浆料。纸浆配料在实践中使用水来制备，水可以部分地或完全地从造纸机再循环。其可以是处理的或未处理的白水，或这样的水品质的混合物。纸浆配料可以包含干扰物质，例如填料。纸的填料含量可以高至按重量计约40％。合适的填料是，例如，粘土、高岭土、天然白垩和沉淀白垩、二氧化钛、滑石、硫酸钙、硫酸钡、氧化铝、缎光白或所述填料的混合物。
如本文所使用的，术语“纸”或“纸制品”被理解为包括含有纸纤维的片材，该片材也可以含有其它材料；并且其在本文中意图涵盖所有类型的纤维纸幅，无论是纸、纸板、板、薄纸、纸巾等。合适的纸纤维包括天然纤维和合成纤维，例如纤维素纤维、用于造纸中的所有种类的木纤维、其它植物纤维，例如棉纤维、源自再生纸的纤维；和合成纤维，例如人造丝、尼龙、玻璃纤维或聚烯烃纤维。纸板是比常规纸厚、重且较少柔韧性的纸。
如本文所使用的，术语“纸幅(paper web)”和“纸幅(web)”应被理解为包括正在成形和已成形的、包含纸纤维的纸张材料(paper sheet material)、纸和纸质材料。纸制品可以是涂布的、层压的或复合的纸质材料。纸制品可以是漂白的或未漂白的。
本文还提供了一种制造纸制品的方法，该纸制品例如具有改进的强度，优选地改进的湿强度和/或干强度。该方法包括以下步骤：提供含水纸浆配料，排出含水纸浆配料以形成湿纤维纸幅，并且干燥湿纤维纸幅以获得纸制品。该方法还包括：
将至少一种阳离子添加剂、和阴离子合成聚合物和阴离子多糖，优选地作为本发明的阴离子聚合物组合物，添加到含水纸浆配料中或湿纸幅上，即它们以本发明的阴离子聚合物组合物的形式供应到含水纸浆配料中或湿纸幅上；或者
将本发明的强度添加剂体系添加到含水纸浆配料中或湿纸幅上。在本方法中，阴离子合成聚合物和阴离子多糖的添加因此可以作为分开的组分进行，但优选地以本发明的阴离子聚合物组合物的形式进行。
制造纸制品的本方法还涵盖多层纸制品的制造。在一些实施方案中，制造纸的方法还可以包括组合分开形成的湿纤维纸幅和/或层压分开形成的干纤维纸幅的步骤。
由于本发明的强度添加剂体系包含所述阴离子聚合物组合物和所述阳离子添加剂，所以它也可以用于本发明的制造方法中。
含水纸浆配料可以包含再循环的纤维和/或原生纤维(virgin fiber)。
提高的纸制品强度可以允许减少添加剂的剂量、减少所生产的纸制品的克重和/或增加填料含量，并且保持纸的期望的强度。以这样的方式，造纸的经济可以受到影响。
在本发明的制造方法中，阴离子合成聚合物和阴离子多糖可以作为分开的组分被供应到含水纸浆配料中或湿纸幅上，或者作为根据本发明的阴离子聚合物组合物的混合物被提供。
阴离子聚合物组合物可以在造纸工艺中使用之前被制备好，或者其可以在造纸工艺中制备，其中阴离子合成聚合物和阴离子多糖在添加到造纸工艺之前被混合。阴离子聚合物组合物优选地是含水的，但是在添加到造纸工艺之前可以添加另外的水。
在造纸工艺中，可以在添加本发明的聚合物组合物之前向含水纸浆配料中添加阳离子添加剂，优选地阳离子反应性强度添加剂。
在造纸工艺中，可以在添加本发明的聚合物组合物的同时或之后向含水纸浆配料中添加阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂。可选择地，在造纸工艺中，当阴离子合成聚合物和阴离子多糖被分开地添加到该工艺中，而不是作为根据本发明的组合物的混合物被添加时，可以在添加它们的同时或之后向含水纸浆配料中添加阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂。所述阳离子添加剂或阳离子反应性强度添加剂可以选自与先前公开的相同的选项，例如聚酰胺胺-表氯醇。
本发明的聚合物组合物单独地以及与阳离子添加剂例如阳离子反应性强度添加剂和任何其它添加剂一起，可以在造纸工艺中通常添加这样的阳离子添加剂例如阳离子反应性强度树脂的任何点处被添加到造纸工艺中。聚合物组合物和阳离子添加剂，例如也可以称为本发明的强度添加剂体系的阳离子反应性强度添加剂，可以在纸被形成之前、期间和/或之后的任何时间被添加。例如，聚合物组合物和阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂，可以在纸浆的精炼之前或之后、在风扇泵处或在网前箱中或者通过喷洒或通过其它方式将材料施加在湿纸幅上来添加。典型地，聚合物组合物以水溶液的形式在风扇泵或成浆池(machine chest)处被添加。
聚合物组合物可以通过喷洒、印刷、涂布、填充(padding)、泡沫应用、滚筒流体供进料(roller fluid feeding)和/或浸渍被添加在湿纸幅上。有利地，当施加在湿纸幅上时，聚合物组合物的添加是通过喷洒进行的。
聚合物组合物可以在造纸工艺中在阳离子反应性强度添加剂之前或与其同时被添加。阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂，可以被添加到与聚合物组合物相同的步骤或造纸工艺的后续步骤中。
聚合物组合物和阳离子添加剂，即强度添加剂体系的组分，可以被预混合，并且然后混合物可以被添加到含水纸浆配料中或者被施加到湿纤维纸幅上。
可选择地，聚合物组合物和阳离子添加剂，即强度添加剂体系的组分，可以分开地被添加到含水纸浆配料中和/或被施加到湿纤维纸幅上。例如，可以将强度添加剂体系的组分中的一种添加到含水纸浆配料中，并且将另一种组分添加到湿纤维纸幅上。在一种示例性实施方案中，强度添加剂体系包含阴离子聚合物组合物和阳离子添加剂例如阳离子反应性强度添加剂，不同的组分可以首先组合，并且然后在造纸工艺的阶段被施加到纸幅或纤维上。在另一种实施方案中，组分，即阴离子聚合物组合物和阳离子添加剂例如阳离子反应性强度添加剂，可以在造纸工艺的相同阶段，以首先聚合物组合物、然后是阳离子添加剂例如阳离子反应性强度添加剂的顺序被依次施用。在另一种实施方案中，组分可以在造纸工艺的相同阶段分开地但同时地被施用。在已经将组分施加到纸幅上之后，将纸幅或纤维干燥并加热以除去纸幅含水量为低于20％，以便实现添加剂(阴离子聚合物组合物和阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂)之间期望的相互作用。
阳离子反应性强度添加剂通常以液体形式供应，因此，如果强度添加剂体系将包含阴离子合成聚合物、阴离子多糖和阳离子反应性强度添加剂的混合物，则这可以作为水溶液以液体形式被制备。
本文还提供了制造纸以提高所生产的纸的强度的方法，该方法包括在造纸机的湿部(wet end)将本发明的强度添加剂体系添加到含水纸浆配料中，以及由该含水配料形成纸。可选择地，本发明是强度添加剂体系可以被添加到造纸工艺的湿纤维纸幅中。
例如，在本工艺中，阴离子合成聚合物和阴离子多糖可以分开地添加，或者包含作为混合物的这些材料的阴离子聚合物组合物可以在阳离子添加剂例如阳离子反应性强度添加剂之前和/或同时被添加。作为分开的组分或作为阴离子聚合物组合物的阴离子合成聚合物和阴离子多糖，以及阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂，可以分开地被添加到含水纸浆配料中或湿纤维纸幅上。阳离子添加剂，例如阳离子反应性强度添加剂，可以在作为分开的组分或作为阴离子聚合物组合物的阴离子合成聚合物和阴离子多糖之后被添加。
可以提供包含本发明的聚合物组合物或本发明的添加剂体系的纸制品。这样的纸制品可以选自纸巾、薄纸和板，包括包装材料，例如面巾纸、手巾、包装板、衬垫、绉纹布(fluting)、折叠箱板(folding boxboard)(FBB)、白浆衬里的粗纸板(white linedchipboard)(WLC)、实心漂白硫酸盐(solid bleached sulphate)(SBS)板、实心未漂白硫酸盐(SUS)板或液体包装板(LPB)等。
如上文所指示的，本发明的聚合物组合物可以用于为纸制品提供改进的强度性能。本发明的聚合物组合物可以与阳离子添加剂一起使用，或者可以使用本发明的强度添加剂体系，以用于改进阳离子添加剂，特别是阳离子反应性强度添加剂对纤维的固定，从而提供对阳离子添加剂的效果例如对排水的效果的改进，或纸制品的强度性能的进一步提高。
实施例
材料
溶液聚合的阴离子聚丙烯酰胺样品APAM 1-4通过在pH 8、采用以下的阴离子电荷密度、使丙烯酰胺和丙烯酸共聚来制备：3.4meq/g(干)(APAM 1)；0.7meq/g(干)(APAM 2)；1.5meq/g(干)(APAM 3)；4.3meq/g(干)(APAM 4)。
阴离子多糖是CMC，是具有2.9meq/g(干)的阴离子电荷密度的商品。两种产品的溶液粘度均总结在表1中。
布鲁克菲尔德粘度通过用去离子水提供期望的重量％并且使用布鲁克菲尔德LVTDV-II粘度计和LVT#4心轴在0.3rpm-60rpm、在pH 7、22℃测量粘度来确定。改变心轴rpm范围以获得由布鲁克菲尔德规定的最佳扭矩范围。
使用商用阳离子反应性强度添加剂，其是商用湿强度PAE树脂，在pH 7时具有约2.0meq/g(干)的阳离子电荷密度。
表1.CMC和APAM在室温(22℃)的溶液粘度。
Figure BDA0002413026920000181
Figure BDA0002413026920000191
通过混合APAM和CMC而成的聚合物组合物
首先通过将干燥的CMC溶解在去离子水中来制备CMC溶液。然后，将APAM溶液引入到CMC溶液中。然后，用顶部混合器搅拌混合物，以确保均匀的溶液。提供了15种混合物，其中5种混合物在造纸中进一步测试。
布鲁克菲尔德粘度使用布鲁克菲尔德LVT DV-II粘度计和LVT#4心轴在12rpm-60rpm、在pH 7、22℃来确定。改变心轴rpm范围以获得由布鲁克菲尔德规定的最佳扭矩范围。
表2继续.阴离子聚合物组合物的性能
Figure BDA0002413026920000192
Figure BDA0002413026920000201
手抄纸(handsheet)(薄纸)的制备
实验室纸浆悬浮液制备
使用原始漂白硬木(virgin bleached hardwood)和原始漂白软木的纸浆混合物(2.5wt％)制备手抄纸。混合物的加拿大标准游离度(Canadian Standard Freeness)是450ml。手抄纸制备期间的纸浆稀释是使用专门配制的水来进行的以模拟造纸厂白水。该配制的水含有150ppm的硫酸钠、35ppm的氯化钙和200ppm的碱度(通过碳酸氢钠调节)。使用稀盐酸和氢氧化钠将最终的pH调节至7.8。
手抄纸制备
首先，纸浆悬浮液首先被稀释至0.4wt％。然后，在搅拌下向纸浆悬浮液中添加25lb/吨的PAE，随后以不同剂量添加阴离子聚合物组合物。在两分钟的另外混合之后，使用标准(8”×8”)Nobel&Woods手抄纸模具形成四个3-g的纸张，以定目标为52 1b/3470ft2的基础重量。手抄纸在约15psig在气动辊式压制机的辊隙中的毡之间被压制并且在旋转干燥器上在110℃干燥。然后，手抄纸在对流烘箱中在110℃被进一步固化持续另外的5分钟。最后，在测试之前，这些手抄纸在标准的TAPPI控制室中调整(condition)过夜。
手抄纸(板)的制备
实验室纸浆悬浮液制备
精炼后的旧瓦楞纸箱(corrugated container)(OCC)纸浆从纸板制造厂的成浆池中获得。OCC纸浆没有任何湿部化学处理，并且具有约3.5％的稠度。为了模拟造纸机网前箱的水化学，首先用自来水将OCC纸浆稀释至0.8％稠度。然后，向稀释的纸浆悬浮液中添加NaCl，以将其电导率增加到4.1mS/cm。最后，稀的H2SO4/NaOH溶液被用于将纸浆悬浮液pH调节至约6.5。
手抄纸制备
首先，在顶部搅拌下将化学溶液添加到稀释的纸浆悬浮液中。化学添加次序如下：阳离子聚合物、阴离子促进剂、阴离子絮凝剂(如果需要)。然后，将处理的纸浆悬浮液添加到动态纸页成形器(dynamic sheet former)(DSF)(TECHPAP France，类型-FDA)中，以生产110gsm片材。设定DSF以生产具有MD/CD比约2.7的片材。接着，使用气动辊式压制机以20psi用吸墨纸压制成形的片材，并且然后在旋转干燥器上在110℃干燥。最后，将干的纸张在105℃烘箱(强制通风常规烘箱)固化持续5分钟，并且在标准TAPPI控制室中调整过夜。
强度测量
初始湿抗张强度测试
初始湿抗张强度测试方法用于测定已经与水接触持续2秒的纸或纸板的湿抗张强度。1英寸宽的纸测试样品放置于张力测试机中并且通过漆刷用去离子水润湿两侧。在2秒的接触时间之后，如6.8-6.10TAPPI测试方法494(2001)中所陈述的，拉伸样品。初始湿张力在评估薄纸制品、纸巾和其它在加工或使用期间经受应力的纸在刚润湿时的性能特性中是有用的。该方法参考了US 4,233,411，并且如上文所述进行了修改。
STFI和爆裂强度测试
短跨抗压强度(short span compressive strength)(STFI)：STFI测试使用L&W抗压强度测试仪进行，并且用于确定纸板应用的抗压性。首先沿纸的横向切割试样，并且然后将试样放在两个相互靠近推动的夹具中，直到出现压缩破裂。测量导致破裂的最大力，并且以lb力/in或kN/m为单位进行报告。该值越高，板的抗压强度越高。本测试遵循TAPPI测试方法826pm-92：盒纸板的短跨抗压强度。
爆裂：爆裂强度被广泛用作抗纸张断裂的量度。在本研究中，爆裂强度测量为以磅每平方英寸(psi)或千帕(kPa)的流体静压，其是当压力通过橡胶隔膜以受控的恒定速率增加时，产生材料的断裂所需的流体静压(TAPPI测试方法403)。使用13-60-00-0001型TMI爆裂测试仪进行测量，并且报告平均值。较高的爆裂测量值指示较坚固的纸。
表3.手抄纸(薄纸)初始湿抗张强度(lb/in)
0lb/吨 4lb/吨 8lb/吨
APAM 1 6.4 8.4 7.1
CMC 6.4 8.9 9.4
混合物1 6.4 8.6 9.6
混合物2 6.4 9.0 10.2
混合物3 6.4 9.2 9.4
混合物4 6.4 9.2 9.9
表4.手抄纸(板)STFI和爆裂强度
Figure BDA0002413026920000221
Figure BDA0002413026920000231
结果与讨论
中至高分子量的CMC产品基本上由纸巾生产商使用以提高PAE性能。在溶解在水中之后，那些CMC产品在低固体含量时导致高溶液粘度。
如表1中所示，10％的CMC溶液产生大于200 000mPas的溶液粘度，该溶液粘度大大高于可以由典型的工业泵送设备容易地处理的水平。此外，CMC溶液是假塑性的，并且其粘度随着剪切速率的降低而增加。由于上述原因，CMC产品通常以干燥形式运输，并且以低浓度现场溶解。
表2表明，将CMC溶液与APAM溶液混合可以显著降低CMC溶液的粘度。所用的APAM溶液是牛顿流体，其具有20％的固体含量和7800mPas的溶液粘度。该APAM溶液与具有6.4％、8.5％或10.0％的浓度的CMC溶液混合。6.4％CMC(CMC 1)溶液在60rpm时也具有约7800mPas的粘度。将CMC 1和APAM 1溶液以54：46的重量比(基于溶液重量)混合，产生均匀稳定的溶液，其在60rpm具有仅1600mPas的最终粘度。类似地，将8.5％的CMC溶液或10.0％的CMC溶液与APAM 1混合，得到具有低于10 000mPas的最终粘度的稳定产品，在该最终粘度情况下，溶液可以使用常规泵送设备及时地传输。
表3显示了多种阴离子聚合物组合物对纸初始湿张力的影响。在本研究中，纸浆悬浮液首先用25lb/吨PAE湿强度树脂处理。然后，将4lb/吨或8lb/吨的阴离子聚合物组合物添加到纸浆中以提高PAE性能。在4lb/吨时，CMC将湿抗张强度从6.4lb/in增加到8.9lb/in，而4lb/吨APAM和混合物1分别给出8.4lb/in和8.6lb/in的较低湿抗张强度值。相比之下，4lb/吨混合物2至4全部产生比CMC更高的湿抗张强度。在8lb/吨时，CMC进一步增加湿抗张强度至9.4lb/吨。然而，8lb/吨APAM降低湿抗张强度到仅7.1lb/in。相比之下，所有混合物都提供相当的或更高的湿抗张强度。8lb/吨的混合物2导致10.2lb/in的最高湿抗张强度。
表4显示了多种阴离子聚合物组合物对纸的短跨抗压强度(STFI)和爆裂强度的影响。在本研究中，使用5lb/吨的聚胺和0.3lb/吨的HMW阴离子絮凝剂将10lb/吨的阴离子聚合物组合物固定到纸浆纤维上。从结果中可以看出，APAM 1和CMC两者都增加了15％的纸STFI。相比之下，混合物3和6分别提供了21％和17％的STFI增长。此外，两种混合物都产生了更高的爆裂强度增加。APAM 1和CMC分别增加了15％和20％的爆裂强度。相比之下，混合物3和6分别增加了21％和23％的爆裂强度。总之，APAM 1和CMC的混合物在纸强度增强上展示出协同益处。

Claims (20)

1.一种阴离子聚合物组合物，包含阴离子合成聚合物和阴离子多糖，所述阴离子多糖选自基于阴离子纤维素的多糖、基于阴离子淀粉的多糖或其任何组合，其中所述阴离子合成聚合物包括：
i)源自乙烯基单体的阴离子单元，所述乙烯基单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰氨基甲磺酸、丙烯酰氨基乙磺酸、2-羟基-3-丙烯酰胺丙磺酸、苯乙烯磺酸和乙烯基膦酸、它们相应的水溶性或可分散性的碱金属盐、碱土金属盐或铵盐，或其任何组合；
ii)源自乙烯基单体的非离子单元，所述乙烯基单体选自基于丙烯酰胺的单体、基于丙烯酸酯的单体、N-乙烯基脲、苯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-2-己内酰胺、马来酸酐、乙烯基醚，或其任何组合；或
iii)丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物、其水溶性或可分散性的碱金属盐、碱土金属盐或铵盐，或其任何组合；
其中，如通过Mütek电荷滴定在pH 8测量，所述阴离子聚合物组合物以干燥形式具有1.0meq/g-5.0meq/g的阴离子电荷密度，并且所述阴离子合成聚合物具有0.1meq/g-5meq/g的阴离子电荷密度；
其中基于所述阴离子聚合物组合物的固体含量，所述阴离子合成聚合物的量是20wt％-70wt％，并且
其中基于所述阴离子聚合物组合物的固体含量，所述阴离子多糖的含量的量是20wt％-70wt％，
其中所述阴离子合成聚合物与所述阴离子多糖的重量比干/干是1:10-10:1。
2.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，其中所述阴离子聚合物组合物是水性聚合物组合物，基于所述阴离子聚合物组合物的总重量，所述水性聚合物组合物具有1wt％-50wt％的固体含量。
3.根据权利要求2所述的阴离子聚合物组合物，其中所述水性聚合物组合物具有按照在22℃使用布鲁克菲尔德LVT粘度计测量的至多50 000mPas的布鲁克菲尔德粘度。
4.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，其中所述阴离子聚合物组合物呈干粉的形式，所述干粉具有至多20wt％的含水量。
5.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，其中为所述阴离子合成聚合物提供阴离子单元的所述乙烯基单体是丙烯酸、其水溶性或可分散性的碱金属盐、碱土金属盐或铵盐及其任何组合。
6.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，其中所述阴离子合成聚合物包含源自乙烯基单体的非离子单元，为所述阴离子合成聚合物提供非离子单元的所述乙烯基单体是基于丙烯酰胺的单体。
7.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，其中所述基于阴离子纤维素的多糖选自由以下组成的组：氧化纤维素、阴离子纤维素醚及其任何组合。
8.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，其中所述阴离子多糖是由羧甲基纤维素(CMC)组成的基于阴离子纤维素的多糖。
9.根据权利要求1所述的阴离子聚合物组合物，还包含酶、二氧化硅微粒和膨润土中的任一种或其任何组合。
10.一种用于制造纸制品的强度添加剂体系，包含根据权利要求1-9中任一项所述的阴离子聚合物组合物；和至少一种阳离子添加剂。
11.根据权利要求10所述的强度添加剂体系，其中所述至少一种阳离子添加剂选自明矾、聚合氯化铝、聚乙烯胺(PVAM)、聚乙烯亚胺(PEI)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)的均聚物或共聚物、聚胺、基于阳离子聚丙烯酰胺的溶液聚合物、阳离子淀粉、阳离子反应性强度添加剂及其任何组合。
12.根据权利要求11所述的强度添加剂体系，其中所述阳离子反应性强度添加剂是聚酰胺胺-表氯醇。
13.根据权利要求10或11所述的强度添加剂体系，其中所述至少一种阳离子添加剂和所述阴离子聚合物组合物的重量比干/干在1:100-100:1。
14.根据权利要求10或11所述的强度添加剂体系，其中所述至少一种阳离子添加剂和所述阴离子聚合物组合物的总阳离子电荷和总阴离子电荷的电荷比在60:1-1:60的范围内。
15.一种制造纸制品的方法，包括：
提供含水纸浆配料，排出所述含水纸浆配料以形成湿纤维纸幅，并且干燥所述湿纤维纸幅以获得所述纸制品，以及
还包括将根据权利要求1-9中任一项所述的阴离子聚合物组合物，和至少一种阳离子添加剂，添加到所述含水纸浆配料中或所述湿纤维纸幅上，或者
还包括将根据权利要求10-14中任一项所述的强度添加剂体系添加到所述含水纸浆配料中或所述湿纤维纸幅上。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述含水纸浆配料包含再循环的纤维和/或原生纤维。
17.一种纸制品，包含根据权利要求1-9中任一项所述的阴离子聚合物组合物，或根据权利要求10-14中任一项所述的强度添加剂体系；或者通过根据权利要求15或16所述的方法可获得。
18.根据权利要求17所述的纸制品，其中所述纸制品选自由纸巾、薄纸和包装材料组成的组。
19.根据权利要求1-9中任一项的阴离子聚合物组合物的用途，用于为纸制品提供改进的强度性能。
20.根据权利要求10-14中任一项的强度添加剂体系的用途，用于改进阳离子添加剂对纤维的固定和为纸制品提供改进的强度性能。
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