CN115162044B - 用于生产纸或纸板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水溶性聚合物P及其在生产纸或纸板的方法中的用途,所述聚合物P通过以下成分自由基聚合成聚合物V而获得:(i)33mol%到83mol%的式I的单体,其中R1=H或C1‑C6烷基,(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵或在pH值7下带有季铵化氮作为唯一带电基团的单烯键式不饱和单体的盐形式,(iii)11mol%到61mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或单烯键式不饱和膦酸或其盐形式,(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
Description
本申请是申请日为2018年10月1日、申请号为201880079658.2(PCT/EP2018/076672)、题目为“用于生产纸或纸板的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于生产纸或纸板的方法,所述方法包括将聚合物P添加到含水纸浆悬浮液中,在透水衬底上将含有聚合物P的所述含水纸浆悬浮液脱水到干含量为18.5重量%到25重量%之间的湿纸结构,以及进一步将所述湿纸结构脱水成纸或纸板。所得的纸或纸板具有良好的干强度。本发明的其他主题是通过可所述方法获得的纸或纸板和聚合物P。
背景技术
当今造纸行业的以下趋势有时会对纸片或纸板的干强度产生严重的负面影响。废纸的回收率继续上升。与此同时,纤维素纤维不断缩短,并且行业内普遍想要采用低廉的原材料。减少纸或纸板的克重以节省原材料是不变的主题。造纸机中的水循环逐渐封闭。因此,用于生产纸或纸板的方法能够确保所获得的纸或纸板的良好干燥强度是令人感兴趣的。
DE 19815946 A1示出通过N-乙烯基酰胺以及任选存在的具有3至8个碳原子的单烯键式不饱和羧酸,例如丙烯酸或马来酸酐,以及任选存在的其他可共聚的共聚单体例如苯乙烯的自由基引发的聚合,以及随后通过苛性钠将聚合的酰胺基水解而获得的聚合物。这些聚合物用于铬鞣革到鞋面革的复鞣过程中。
DE3506832 A1在实施例中示出通过在没有添加剂的情况下使含水纸浆悬浮液脱水,通过在预先添加阳离子聚合物的情况下使含水纸浆悬浮液脱水,以及通过使其中已添加了具有羧酸基团的阴离子聚合物和阳离子聚合物的含水纸浆悬浮液脱水而进行的纸片生产。阳离子聚合物是聚乙烯亚胺、聚(二甲基二烯丙基氯化铵)、己二酸与交联了表氯醇的二亚乙基三胺的缩合物、聚(N-乙烯基咪唑)和聚乙烯基胺。本发明的教导是通过添加阳离子聚合物和具有羧酸基团的阴离子聚合物的组合来提高干强度。
作为发明的教导,WO 2004/061235 A1示出了在生产过程中,在脱水之前将部分水解的聚(N-乙烯基甲酰胺)和第二聚合物添加到含水纸浆悬浮液中,使得所制造的纸片的纸强度值增加。第二聚合物是阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺或阴离子羧甲基纤维素。
作为发明的教导,DE 10 2004 056551 A1示出了所制造的纸片的干强度的增加,其中在脱水之前将至少部分水解的聚(N-乙烯基甲酰胺)和包含阴离子酸的阴离子共聚物添加到纸浆悬浮液中。所述阴离子共聚物通过使30%的丙烯酸和70%的N-乙烯基甲酰胺共聚来获得。
作为发明的教导,US 2008/0196851 A1示出了所制造的纸片的干强度的增加,其中在脱水之前将通过丙烯酰胺共聚物的霍夫曼降解获得的含乙烯基胺的共聚物以及阴离子聚合物这两者均添加到纸浆悬浮液中。
需要用于生产纸或纸板的其他方法,其获得的纸或纸板具有良好的干强度。
发明内容
发现了一种用于生产纸或纸板的方法,所述方法包括以下步骤:
(A)将水溶性聚合物P添加到干含量在0.1重量%到6重量%之间的第一含水纸浆悬浮液中,从而形成含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液,
其中聚合物P可通过以下过程获得:
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H或C1-C6烷基,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵或在pH值7下带有季铵化氮作为唯一带电基团的单烯键式不饱和单体的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或单烯键式不饱和膦酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或几种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及,
-对聚合成聚合物V的式(I)单体的单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解,
(B)在透水衬底上使含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液脱水以形成干含量为18.5重量%到25重量%的湿纸结构,
(C)使湿纸结构脱水,得到纸或纸板。
具体实施方式
干含量在本文中被定义成干燥后的样品质量与干燥前的样品质量之间的比率,以重量百分比表示。优选地,所述干含量通过在105℃下干燥至质量一致(consistency)来确定。这是通过在干燥箱中在105℃(±2℃)下干燥,直至达到质量恒定来完成的。如果在1到100%的干含量下,百分比值的四舍五入的第一小数位不再变化,而在0到1%以下的干含量下,百分比值的四舍五入的第二小数位不再变化,则达到质量恒定。干燥在可能为101.32kPa的环境压力下进行,不校正由于天气和海平面引起的任何偏差。可以在实施例部分中的确定干含量部分中,查看有关实际实施方式的说明。
在步骤(A)中,第一含水纸浆悬浮液是指含有(a-a)水以及(a-b)含有纤维素纤维的纸浆的组合物。纸浆悬浮液的替代术语是纸浆。
可以使用机械和/或化学方法来获得第一含水纸浆悬浮液。例如,研磨含水纸浆悬浮液是用于缩短纤维的机械过程,并且在纤维素纤维的情况下,还用于对纤维进行原纤分离。含水纸浆悬浮液的脱水能力还取决于所获得的打浆度。一种测量纸浆悬浮液的打浆度的方法是根据Schopper Riegler确定脱水动力学,单位为Schopper Riegler度(°SR)。
可以使用造纸工业中常用的木材或一年生植物的所有纤维。用于生产纸浆的合适的一年生植物是例如水稻、小麦、甘蔗和洋麻。机械纸浆的示例,例如,来自针叶或落叶木材,包括机械纸浆、热机械纸浆(TMP)、化学热机械纸浆(CTMP)、加压纸浆、半化学纸浆、高产纸浆和精炼机制纸浆(RMP)。与60-75°SR的标准磨木浆和70-80°SR的细磨木浆相比,磨木纸浆通常具有40-60°SR的打浆度。纸浆,例如来自软木或硬木的纸浆,包括化学蒸煮的硫酸盐、亚硫酸盐或苏打纸浆。此外,纸浆也可以被漂白或未被漂白。优选的是未漂白的纸浆,也称为未漂白的牛皮纸浆。相对于20-40°SR的低或中度磨碎纸浆和50-60°SR的高度磨碎纸浆,未磨碎的纸浆通常具有13-17°SR。例如,回收的纤维可以源自废纸。任选地,废纸可以进行预先的脱墨过程。与来自脱墨过程的约60°SR的废纸相比,混合废纸通常可以具有约40°SR。从废纸中回收的纤维可以单独使用,也可以与其他纤维,尤其是天然纤维混合使用。
优选的方法是使得第一含水纸浆悬浮液的Schopper Riegler脱水动力学在13到70°SR之间,非常优选地在20到60°SR之间,特别优选地在30至50°SR之间。
第一含水纸浆悬浮液可以通过回收现有的纸或纸板而获得,例如通过在制浆机中与水一起对废纸进行机械处理,直至含水纸浆悬浮液具有所需的稠度。结合两种纤维来源的另一个实例是将初级纸浆悬浮液与来自使用初级纸浆悬浮液生产的涂布纸的回收废料混合。
除了水(a-a)和纸浆(a-b)之外,初级纸浆水悬浮液还可以包含可以故意添加到其中或可以通过使用废纸或现有纸而存在的其他组分。
在以第一含水纸浆悬浮液计,其干含量大于1.5重量%到6重量%(如果存在几乎完全是纸浆,则大致对应于大于15g/l到60g/l的纸浆浓度),优选地为2.0重量%到4.0重量%的情况下,这被称为浓浆。此处还区分出了基于纸浆含水悬浮液,干含量为0.1重量%到1.5重量%的纸浆,通常称为稀浆(如果存在的几乎完全是纸浆,则大致对应于约1g/l至15g/l的纸浆浓度),特别是0.3重量%到1.4重量%。含水纸浆悬浮液的干含量或干重包括非挥发性的,或者优选地通过在105℃下干燥至恒重来测定干含量时是非挥发性的所有组分。
第一纸浆水悬浮液的干含量优选地是0.11重量%至5重量%,非常优选地是0.12重量%至4重量%,特别优选地是0.13重量%至3重量%,2重量%、1重量%、0.6重量%或0.35重量%作为上限,非常特别优选地是0.14重量%到0.30重量%。
优选地,在步骤(A)中,将聚合物P添加到第一纸浆悬浮液中,该纸浆悬浮液的干含量大于1.5重量%且最多是6.0重量%。然后非常优选将含有聚合物P的所得第二纸浆悬浮液稀释至干含量为0.1重量%至至多1.5重量%。优选地,在步骤(A)中,将聚合物P添加到第一纸浆悬浮液中,该纸浆悬浮液的干含量在0.1重量%到至多至1.5重量%之间。
在将聚合物P添加到第一含水纸浆悬浮液中之后,步骤(B)中的脱水优选地等待0.5秒到2小时,非常优选地等待1.0秒到15分钟,并且特别优选地等待2到20秒。这确保了聚合物P的反应时间。
优选地是基于第一含水纸浆悬浮液的干含量,聚合物P的添加量为0.01重量%到6.0重量%的方法。聚合物的量是聚合物的固体含量。非常优选地是0.02重量%到5.0重量%,特别优选地0.03重量%到1.0重量%,非常特别优选地0.04重量%到0.8重量%,尤其优选地0.06重量%到0.6重量%,并且特别尤其优选地0.1重量%到0.5重量%的量。
如果聚合物P在正常条件(20℃,1013毫巴)和pH值7.0下在水中的溶解度为至少5重量%,优选地至少10重量%,则该聚合物P是水溶性的。重量百分比是指聚合物P的固体含量。聚合物P的固体含量在其作为聚合物水溶液生产之后确定。将金属盖中的聚合物溶液样品在对流干燥器中于140℃干燥120分钟。干燥在可能为101.32kPa的环境压力下进行,不校正由于天气和海平面引起的任何偏差。
聚合物P的前体是未水解的聚合物V,其通过单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv)的自由基聚合获得。
溶液聚合、沉淀聚合、悬浮聚合或乳液聚合可用于将单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv)聚合成聚合物V。在含水介质中的溶液聚合是优选的。适当的含水介质是水以及水与至少一种与水混溶溶剂例如醇的混合物。醇的实例是甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇或丙二醇。聚合通过自由基方式进行,例如通过使用自由基聚合引发剂,例如分解成自由基的过氧化物、氢过氧化物,所谓的氧化还原催化剂或偶氮化合物。过氧化物的实例是碱金属或过氧化硫酸铵、过氧化二乙酰、过氧化二苯甲酰、过氧化琥珀酰、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯丁基过氧马来酸酯、氢过氧化枯烯、二异丙基过氧化氨基甲酸酯、过氧化双(邻甲苯酰)、过氧化二癸酰、过氧化二辛酰、过氧化二月桂酰、叔丁基过氧化异丁酸酯、叔丁基过乙酸酯或二叔戊基过氧化物。氢过氧化物的实例是叔丁基过氧化氢。分解成自由基的偶氮化合物的实例是偶氮二异丁腈、偶氮二(2-氨基丙烷)二盐酸盐或2-2′-偶氮二(2-甲基丁腈)。所谓的氧化还原催化剂的实例是抗坏血酸/硫酸亚铁(II)/过氧化重硫酸钠、叔丁基氢过氧化物/亚硫酸氢钠、叔丁基氢过氧化未/羟基甲烷亚磺酸钠或H2O2/CuI。
聚合例如在30到150℃,优选地40到110℃的温度范围内的水或含有水作为溶剂的混合物中进行,从而可以在环境压力、减压或加压下操作。对于溶液聚合,选择水溶性聚合引发剂,例如2,2′-偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐。
当将单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv)聚合成聚合物V时,可以将聚合调节剂添加到反应中。通常使用基于所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量的0.001到5mol%。聚合调节剂在文献中是众所周知的,例如硫化合物、次磷酸钠、甲酸或三溴氯甲烷。含硫化合物的单独实例是巯基乙醇、2-乙基己基巯基乙醇酸酯、巯基乙酸和十二烷基硫醇。
优选地,聚合物V具有75,000与5,000,000道尔顿之间的重均分子量Mw。非常优选地,聚合物P具有100,000到4,500,000道尔顿、特别优选地180,000到2,500,000道尔顿,特别优选地210,000到1,500,000道尔顿的重均分子量Mw。重均分子量可以通过例如在pH值9.0、在1000毫摩尔盐溶液中进行的静态光散射来确定的。
式I的单体(i)的实例是N-乙烯基甲酰胺(R1=H)、N-乙烯基乙酰胺((R1=C1烷基)、N-乙烯基丙酰胺(R1=C2烷基)和N-乙烯基丁酰胺(R1=C3烷基)。C3-C6烷基可以是直链或支链的。C1-C6烷基的实例是甲基、乙基、正丙基、1-甲基乙基、正丁基、2-甲基丙基、3-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、正戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2,2-二甲基丙基或正己基。R1优选地是H或C1-C4烷基,非常优选地是H或C1-C2烷基,非常优选地是H或C1烷基,特别优选地是H,即单体(i)是N-乙烯基甲酰胺。在一种式I的单体为单数的情况下,本文中还包括作为单体(i)的不同式I单体的混合物。在所有式I单体(i)的总数中,具有R1=H的单体的数量比例优选地是85%到100%,非常优选地是90%到100%,特别优选地是95%到100%,并且非常特别优选地是99%至100%。
相对于聚合得到聚合物V的所有单体,即所有单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv),所有单体(i)的总量优选地是33mol%到65mol%,非常优选地是34mol%到63mol%,特别优选地是35mol%到61mol%,并且最确切地是37mol%到55mol%。在单体(i)的下限为34mol%的情况下,单体(ii)的上限降低到55mol%,单体(iii)的上限降低到60mol%。在单体(i)的下限为35mol%和37mol%的情况下,单体(ii)的上限降低到54mol%和52mol%,并且单体(iii)的上限降低到59mol%和57mol%。在单体的下限增加的情况下,调节其他单体的上限的原理也作必要的变通而应用于单体(ii)、(iii)和(iv),以满足以下条件:所有单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv)的总和不能超过100mol%。
本文中的烯键式不饱和单体是含有至少一个C2单元的单体,所述C2单元的两个碳原子通过碳-碳双键连接。在氢原子作为唯一取代基的情况下,这是乙烯。在被3个氢原子取代的情况下,存在乙烯基衍生物。在被两个氢原子取代的情况下,存在E/Z异构体或乙烯-1,1-二基衍生物。单烯键式不饱和单体在本文中是指单体中恰好存在一个C2单元。
对于给定分子或分子类别的带阳离子电荷的基团,盐形式表示相应的阴离子可以确保电荷中性。所述阴离子是例如氯化物、溴化物、硫酸氢盐、硫酸盐、磷酸氢盐、硫酸甲酯、乙酸盐或甲酸盐。优选的阴离子是氯化物和硫酸氢盐,尤其是氯化物。对于特定化合物或化合物类别的带阴离子电荷的基团,盐形式是指相应的阳离子可确保电荷中性。所述阳离子是例如碱金属、碱土金属、氨、烷基胺或链烷醇胺的阳离子。优选的是Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+或NH4 +。非常优选的是Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+或NH4 +,特别优选的是Na+、K+、Ca2+或NH4 +,非常特别优选的是Na+、K+或NH4 +,尤其优选的是Na+或K+,非常尤其优选的是Na+。
单体(ii)还包括在单体(ii)下的各个单体的混合物。
单体(ii)是在pH值7下具有季铵化氮作为唯一带电荷基团的单烯键式不饱和单体的盐形式,它的实例是N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、N-烷基化乙烯基吡啶的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式。例如,N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式是1-甲基-3-乙烯基咪唑-1-鎓氯化物、1-甲基-3-乙烯基咪唑-1-鎓硫酸甲酯或1-乙基-3-乙烯基咪唑-1-鎓氯化物。例如,N-烷基化乙烯基吡啶鎓的盐形式是1-甲基-4-乙烯基吡啶-1-鎓氯化物、1-甲基-3-乙烯基吡啶-1-鎓氯化物、1-甲基-2-乙烯基吡啶-1-鎓氯化物或1-乙基-4-乙烯基吡啶-1-鎓氯化物。例如,丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式是丙烯酰胺基乙基三甲基氯化铵(三甲基-[2-(丙-2-烯酰基氨基)乙基]氯化铵)、丙烯酰胺基乙基二乙基甲基氯化铵(二乙基甲基-[3-(丙-2-烯酰基氨基)乙基]氯化铵)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(三甲基-[3-(丙-2-烯丙基氨基)丙基]氯化铵)或丙烯酰胺基丙基二乙基甲基氯化铵(二乙基甲基-[3-(丙-2-烯丙基氨基)丙基]氯化铵)。例如,甲基丙烯酸烷基三烷基铵的盐形式是甲基丙烯酰胺基乙基三甲基氯化铵(三甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰基氨基)乙基]氯化铵)、甲基丙烯酰胺基乙基二乙基甲基氯化铵(二乙基-甲基-[3-(2-甲基丙-2-烯酰基氨基)乙基]氯化物)、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(三甲基-[3-(2-甲基-丙-2-烯酰基氨基)丙基]氯化铵)或者甲基丙烯酰氨基丙基二乙基甲基氯化铵(二乙基甲基-[3-(2-甲基丙-2-烯酰基氨基)丙基]氯化铵)。
在pH值为7时具有季铵化氮作为唯一带电基团的单烯键式不饱和单体的盐形式具有优选地通过与季铵化剂反应获得的季铵化氮,其中季铵化剂是硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、氯甲烷、氯乙烷或苄基氯。氯甲烷是特别优选的。
单体(ii)优选地是二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、N-烷基化乙烯基吡啶鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或者甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式。非常优选的是二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或者甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式。特别优选的是二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、丙烯酰胺基乙基三甲基氯化铵或丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵。特别优选的是二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、丙烯酰氨基乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵。二烯丙基二甲基氯化铵是尤其优选的。
基于聚合得到聚合物V的所有单体,即所有单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv),所有单体(ii)的总量优选地是6mol%到45mol%,非常优选地是8mol%到42mol%,特别优选地是10mol%到40mol%,尤其优选地是10mol%到35mol%。在单体(ii)的下限为8mol%或10mol%的情况下,单体(i)的上限降低到81mol%或79mol%,并且单体(iii)的上限降低到59mol%或57mol%。
单体(iii)还包括在单体(iii)下的各个单体的混合物。
单体(iii)是单烯键式不饱和羧酸或其盐形式,它的实例是单烯键式不饱和C3-C8一元或二元羧酸或其盐形式。实例是丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、二甲基丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、中康酸、柠康酸、亚甲基丙二酸、烯丙基乙酸、乙烯基乙酸或巴豆酸。
单体(iii)是单烯键式不饱和磺酸或其盐形式,它的实例是乙烯基磺酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、磺乙基丙烯酸酯、磺乙基甲基丙烯酸酯、磺丙基丙烯酸酯、磺丙基甲基丙烯酸酯、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸或苯乙烯磺酸。
单体(iii)是单烯键式不饱和膦酸或其盐形式,它的实例是乙烯基膦酸、乙烯基膦酸单甲酯、烯丙基膦酸、烯丙基膦酸单甲酯、丙烯酰胺基甲基丙基膦酸或丙烯酰胺基亚甲基膦酸。
单体(iii)优选地是单烯键式不饱和C3-C8一元或二元羧酸、单烯键式不饱和磺酸或乙烯基膦酸或其盐形式。单体(iii)非常优选地是单烯键式不饱和C3-C8一元或二元羧酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或乙烯基膦酸或其盐形式。单烯键式不饱和C3-C8一元或二元羧酸或其盐形式是特别优选的。丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或乙烯基膦酸或其盐形式是特别优选的。特别优选的是丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐形式。非常尤其优选的是丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸或甲基丙烯酸钠。
基于聚合得到聚合物V的所有单体,即所有单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv),所有单体(iii)的总量优选地是11mol%到40mol%,非常优选地是15mol%到35mol%,特别优选地是18mol%到33mol%,并且最优选地是20mol%到30mol%。在单体(iii)的下限是15mol%、18mol%和20mol%的情况下,单体(i)的上限分别降低到79mol%、76mol%和74mol%,并且单体(ii)的上限分别降低到52mol%、49mol%和47mol%。
单体(iv)还包括在单体(iv)下的各个单体的混合物。
基于聚合得到聚合物V的所有单体,即所有单体(i)、(ii)、(iii)和任选存在的(iv),所有单体(iv)的总量优选地是0到30mol%,非常优选地是0到20mol%,特别优选地是0.001mol%到15mol%,非常特别优选地是0.01mol%到10mol%,并且尤其优选地是0.015mol%到5mol%。
单体(iv)是烯键式不饱和的,不同于单体(i)、(ii)和(iii),并且优选地选自
(iv-1)在pH值7下不带电荷的单烯键式不饱和单体或在pH值7下不带电荷并且恰好具有两个共轭的烯键式双键的烯键式不饱和单体,
(iv-2)带有至少一个仲氨基或叔氨基并且其至少一个仲氨基或叔氨基在pH值7下被质子化,但不带有在pH值7下去质子化的基团的单烯键式不饱和单体,或者正好具有两个烯键式双键且在pH值7下被季铵化或质子化的被二烯丙基取代的胺,或者其盐形式,
(iv-3)0到2mol%的单体,所述单体具有至少两个不共轭的烯键式不饱和双键,与具有恰好两个烯键式双键的被二烯丙基取代的胺不同,
(iv-4)不同于单体(iv-1)、(iv-2)和(iv-3)的烯键式不饱和单体,
其中,所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv-1)到(iv-4)的总量是100mol%,并且mol%是指所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv-1)到(iv-4)的总量。
单体(iv-1)还包括在单体(iv-1)下的各个单体的混合物。
单体(iv-1)的实例是α,β-烯键式不饱和一元羧酸与C1-C30链烷醇的单酯、α,β-烯键式不饱和一元羧酸与C2-C30链烷二醇的单酯、α,β-烯键式不饱和二羧酸与C1-C30链烷醇或C2-C30链烷二醇的二酯、α,β-烯键式不饱和一元羧酸的伯酰胺、α,β-烯键式不饱和一元羧酸的N-烷基酰胺、α,β-烯键式不饱和一元羧酸的N,N-二烷基酰胺、α,β-烯键式不饱和一元羧酸的腈、α,β-烯键式不饱和二羧酸的二元腈、乙烯醇与C1-C30一元羧酸的酯、烯丙醇与C1-C30一元羧酸的酯、N-乙烯基内酰胺、具有α,β-烯键式不饱和双键的无氮杂环、乙烯基芳族化合物、乙烯基卤化物、亚乙烯基卤化物、C2-C8单烯烃或者恰好具有两个共轭的双键的C4-C10烯烃。
α,β-烯键式不饱和一元羧酸与C1-C30链烷醇的单酯是例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸甲酯(=2-乙基丙烯酸甲酯)、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、乙基丙烯酸乙酯(=2-乙基丙烯酸乙酯)、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、乙基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸1,1,3,3-四甲基丁基酯、甲基丙烯酸1,1,3,3-四甲基丁基酯或丙烯酸2-乙基己基酯。
α,β-烯键式不饱和一元羧酸与C2-C30链烷二醇的单酯是例如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、乙基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、丙烯酸3-羟丁酯、甲基丙烯酸3-羟丁酯、丙烯酸4-羟丁酯、甲基丙烯酸4-羟丁酯、丙烯酸6-羟己酯或甲基丙烯酸6-羟己酯。
α,β-烯键式不饱和一元羧酸的伯酰胺例如是丙烯酸酰胺或甲基丙烯酸酰胺。
α,β-烯键式不饱和一元羧酸的N-烷基酰胺是例如N-甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、N-(正丙基)丙烯酰胺、N-(正丙基)甲基丙烯酰胺、N-(正丁基)丙烯酰胺、N-(正丁基)甲基丙烯酰胺、N-(叔丁基)丙烯酰胺、N-(叔丁基)甲基丙烯酰胺、N-(正辛基)丙烯酰胺、N-(正辛基)甲基丙烯酰胺、N-(1,1,3,3-四甲基丁基)丙烯酰胺、N-(1,1,3,3-四甲基丁基)甲基丙烯酰胺、N-(2-乙基己基)丙烯酰胺或N-(2-乙基己基)-甲基丙烯酰胺。
来自α,β-烯键式不饱和一元羧酸的N,N-二烷基酰胺是例如N,N-二甲基丙烯酰胺或N,N-二甲基甲基丙烯酰胺。
来自α,β-烯键式不饱和一元羧酸的腈是例如丙烯腈和甲基丙烯腈。
带有C1-C30一元羧酸的乙烯醇的酯是例如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯。
N-乙烯基内酰胺例如是N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基-5-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-5-乙基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-6-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-6-乙基-2-哌啶酮、N-乙烯基-7-甲基-2-己内酰胺或N-乙烯基-7-乙基-2-己内酰胺。
乙烯基芳族化合物是例如苯乙烯或甲基苯乙烯。乙烯基卤化物是例如氯乙烯或氟乙烯。亚乙烯基卤化物是例如偏二氯乙烯或偏二氟乙烯。C2-C8单烯烃是例如乙烯、丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯。恰好具有两个共轭双键的Cs-C10烯烃是例如丁二烯或异戊二烯。
单体(iv-1)优选地是丙烯腈、甲基丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮或乙酸乙烯酯、非常优选地是丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮或乙酸乙烯酯。
单体(iv-1)相对于聚合得到聚合物V的全部单体,即全部单体(i)、(ii)、(iii)、(iv-1)、(iv-2)、(iv-3)和(iv-4)的总量优选地是0到30mol%,非常地优选地是0到20mol%,特别优选地是0.001到15mol%,非常特别优选地是0.01到10mol%,并且尤其优选地是0.015到5mol%。
单体(iv-2)还包括在单体(iv-2)下的各个单体的混合物。
单体(iv-2)是单烯键式不饱和单体,带有至少一个仲氨基或叔氨基,并且其至少一个仲氨基或叔氨基在pH值7下被质子化,但不带有在pH值7下去质子化的基团或其盐形式,它的实例是:α,β-烯键式不饱和一元羧酸与氨基醇的酯、α,β-烯键式不饱和二元羧酸与氨基醇的单酯和二酯、α,β-烯键式不饱和一元羧酸与二烷基化二胺的酰胺、N-乙烯基咪唑或乙烯基吡啶。
α,β-烯键式不饱和一元羧酸与氨基醇的酯的酸组分优选地是丙烯酸或甲基丙烯酸。氨基醇,优选地C2-C12氨基醇,可以在胺氮上被C1-C8单烷基化或C1-C8二烷基化。实例是二烷基氨基乙基丙烯酸酯、二烷基氨基乙基甲基丙烯酸酯、二烷基氨基丙基丙烯酸酯或二烷基氨基丙基甲基丙烯酸酯。单独的实例是N-甲基氨基乙基丙烯酸酯、N-甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基乙基丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基丙基丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基丙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基环己基丙烯酸酯或N,N-二甲基氨基环己基甲基丙烯酸酯。
在α,β-烯键式不饱和二羧酸与氨基醇的单酯和二酯中,酸组分优选地是富马酸、马来酸、马来酸单丁酯、衣康酸或巴豆酸。氨基醇,优选地C2-C12氨基醇,可以在胺氮上被C1-C8单烷基化或C1-C8二烷基化。
α,β-烯键式不饱和一元羧酸与二烷基化二胺的酰胺例如是二烷基氨基乙基丙烯酰胺、二烷基氨基乙基甲基丙烯酰胺、二烷基氨基丙基丙烯酰胺或二烷基氨基丙基丙烯酰胺。单独的实例是N-[2-(二甲基氨基)乙基]丙烯酰胺、N-[2-(二甲基氨基)乙基]甲基丙烯酰胺、N-[3-(二甲基氨基)丙基]丙烯酰胺、N-[3-(二甲基氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、N-[4-(二甲基氨基)丁基]丙烯酰胺、N-[4-(二甲基氨基)丁基]甲基丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)-乙基]丙烯酰胺或N-[2-(二乙基氨基)乙基]甲基丙烯酰胺。
单体(iv-2)是具有恰好两个烯键式双键且在pH 7下被季铵化或质子化的二烯丙基取代的胺或其盐形式,它的实例是二烯丙基胺、甲基二烯丙基胺、二烯丙基二丙基氯化铵或二烯丙基二丁基氯化铵。
单体(iv-2)优选地是N-乙烯基咪唑。
单体(iv-2)相对于聚合得到聚合物V的全部单体,即全部单体(i)、(ii)、(iii)、(iv-1)、(iv-2)、(iv-3)和(iv-4)的总量优选地是0到30mol%,非常地优选地是0到20mol%,特别优选地是0.001到15mol%,非常特别优选地是0.01到10mol%,并且尤其优选地是0.015到5mol%。
单体(iv-3)还包括在单体(iv-3)下的各个单体的混合物。
单体(iv-3)的实例是四烯丙基氯化铵、三烯丙基胺、亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、N,N-二乙烯基亚乙基脲、四烯丙基氯化铵、用丙烯酸和/或甲基丙烯酸至少酯化两次的聚亚烷基二醇,或多元醇例如季戊四醇、山梨糖醇和葡萄糖。
单体(iv-3)优选地是四烯丙基氯化铵。
单体(iv-4)还包括在单体(iv-3)下的各个单体的混合物。
单体(iv-3)充当交联剂。相对于聚合得到聚合物V的全部单体,即全部单体(i)、(ii)、(iii)、(iv-1)、(iv-2)、(iv-3)和(iv-4)所采用的量优选地是0.001到1mol%,非常地优选地是0.01到0.5mol%,并且尤其优选地是0.015到0.1mol%。
单体(iv-4)的实例是磺基甜菜碱3-(二甲基(甲基丙烯酰基乙基)铵基)丙烷磺酸酯、磺基甜菜碱3-(2-甲基-5-乙烯基吡啶)丙烷磺酸酯、羧基甜菜碱N-3-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲酰基-β-丙酸铵、羧基甜菜碱N-2-丙烯酰胺基乙基-N,N-二甲基-β-丙酸胺、3-乙烯基咪唑-N-氧化物、2-乙烯基吡啶-N-氧化物或4-乙烯基吡啶-N-氧化物。
单体(iv-4)相对于聚合得到聚合物V的全部单体,即全部单体(i)、(ii)、(iii)、(iv-1)、(iv-2)、(iv-3)和(iv-4)的总量优选地是0到30mol%,非常优选地是0到20mol%,特别优选地是0.001到15mol%,非常特别优选地是0.01到10mol%,并且尤其优选地是0.015到5mol%。
单体(iv)优选地是丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咪唑。
优选地,聚合物V具有10,000到10,000,000道尔顿之间的重均分子量Mw。非常优选地,聚合物P具有20,000到5,000,000道尔顿、特别优选地100,000到4,500,000道尔顿,非常特别优选地180,000到2,400,000道尔顿,并且尤其优选地210,000到1,500,000道尔顿的重均分子量Mw。重均分子量可以通过例如在pH值9.0、在1000毫摩尔盐溶液中进行的静态光散射来确定的。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合:
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H或C1-C6烷基,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、N-烷基化乙烯基吡啶鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合:
(i)33mol%到83mol%的式I的单体,
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分的自由基聚合:
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酸酰胺基烷基三烷基铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咪唑,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓或丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓或丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咪唑,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合
(i)33mol%到83mol%的式I的单体,
其中R1=H,
(ii)6mol%到35mol%二烯丙基二甲基氯化铵,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%。
聚合物V是优选的,其可以通过以下过程获得:
-以下成分的自由基聚合
(i)33mol%到55mol%的的式I的单体,
其中R1=H,
(ii)10mol%到40mol%的二烯丙基二甲基氯化铵,
(iii)11mol%到40mol%的丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐形式,
其中所有单体(i)、(ii)和(iii)的总量为100mol%。
通过式I的单体的聚合,聚合物V含有具有相应的式I的酰胺基的聚合单元。在N-乙烯基甲酰胺的情况下,即R1=H的式I,这是甲酰胺基NH C(=O)H。
聚合物P通过聚合物V的部分或完全水解形成。如已知的,例如如EP0438744A1第8页/第26到34行中所述,酰胺基可被酸性或碱性地水解,分解出羧酸并形成伯氨基。优选的是酰胺基的碱性水解。如果不是所有酰胺基团都被水解,则已知可以通过伯氨基与相邻酰胺基团的缩合形成六元环状脒。在这方面,根据以下反应方案,酰胺基的水解导致在聚合物P上形成伯氨基或脒基。
对于直接在乙烯官能团上被氰基例如丙烯腈取代的乙烯衍生物的聚合,聚合物V还含有氰基。已知通过水解形成的聚合物P中的伯氨基可以与这些氰基中的一者反应形成环状五元脒。在此情况下,根据以下反应方案的酰胺基水解导致在聚合物P上形成脒基。在以下反应方案中,氰基取代的乙烯衍生物是聚合的丙烯腈。
在所示的两种情况下,衍生自式I单体的酰胺基的水解均产生伯氨基或脒基。伯氨基或脒基在pH=7时带正电荷,对应于聚合物P中的阳离子电荷。
源自式I单体的聚合物P中的酰胺基团的水解条件也可能致使聚合物V中对在这些条件下的水解敏感的其他基团发生水解。例如在EP 0216387 A2第6栏/第7至43行或在WO2016/001016 A1第17页/第1至8行中已知,聚合物V中得自作为共聚单体(iv-1)的乙酸乙烯酯的乙酸酯基团发生水解。因此,如下所示,在聚合物P中形成仲羟基。
可通过定量检测从N-C(=O)R1基团中分离出来的羧酸HOC(=O)R1,以实验方式确定聚合成聚合物V、在聚合物P中水解的式(I)单体的单元数量。相对于所有式I的聚合单元从式I的聚合单元水解的N-C(=O)R1基团的数目乘以100%可得出水解度。
优选的是相对于聚合到聚合物V中的所有式I单体的单元,聚合到聚合物V中的式(I)单体单元的至少87%到100%的N-C(=O)R1基团被水解。非常优选的是88%到100%,特别优选地是90%到99%,非常特别优选的是93%到98%,并且尤其优选的是94%到97%。
优选的是两性-阳离子的聚合物P。聚合物P是两性的,因为它包括带有至少在pH值7下带有正电荷的官能团的聚合物单元,例如聚合单体(ii)和水解的聚合单体(i),并且包括具有至少在pH值7下带有负电荷的官能团的聚合物单元,例如,聚合单体(iii)。如果带正电荷的所有官能团的数量大于带负电荷的所有官能团的数量,并且正电荷的数量与负电荷的数量相差等于或大于7mol%单位,其中100mol%单元是用于制备聚合物V的所有聚合单体的数目,则聚合物P是两性阳离子的。例如,聚合物P是两性阳离子的,其中50mol%的N-乙烯基甲酰胺、7mol%的DADMAC和43mol%的丙烯酸钠聚合,并且聚合的N-乙烯基甲酰胺单元的水解度是90%。正电荷的数量是52mol%,负电荷的数量是43mol%,差值是9mol%。聚合物P非常优选地是两性阳离子的,并且基于聚合物V的聚合单体的总量,以mol%计的正电荷数量减去以mol%计的负电荷数量在20mol%到89mol%之间。特别优选地是30mol%到70mol%,并且尤其优选地是35mol%到60mol%。
优选地,聚合物P具有8,000到8,000,000道尔顿之间的重均分子量Mw。非常优选地,聚合物P的重均分子量Mw是16,000到4,000,000道尔顿,特别优选地是80,000到3,600,000道尔顿,非常特别优选地是150,000到2,000,000道尔顿,并且尤其优选地是170,000到1,200,000道尔顿。重均分子量可以通过例如在pH值9.0、在1000毫摩尔盐溶液中进行的静态光散射来确定的。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H或C1-C6烷基,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、N-烷基化乙烯基吡啶鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解,
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酸酰胺基烷基三烷基铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酸酰胺基烷基三烷基铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咪唑,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓或丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、N-烷基-N′-乙烯基咪唑鎓或丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐的形式,
(iv)0到50mol%的丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咪唑,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸或甲基丙烯或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)6mol%到35mol%二烯丙基二甲基氯化铵,
(iii)11mol%到61mol%的丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
聚合物P是优选的,其可以通过以下过程获得
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到55mol%的式I的单体
其中R1=H,
(ii)10mol%到40mol%的二烯丙基二甲基氯化铵,
(iii)11mol%到40mol%的丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐形式,
其中所有单体(i)、(ii)和(iii)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液包括
(a-a)水
(a-b)纸浆
(a-c)聚合物P。
除纸浆和聚合物P之外,第二含水纸浆悬浮液的可能的其他组分是(a-d)有机聚合物。有机聚合物(a-d)可以是中性、阳离子或阴离子的。
中性有机聚合物(a-d)可以是不带电中性的,因为它不包含带有至少在pH值7下带电荷的官能团的聚合物单元。至少在pH值7下带电荷的官能团在本文中应理解成与聚合物单元的其余部分共价键合的原子或原子连接基团。该官能团永久性地带有电荷或者是独立的,即独立于聚合物单元或其他聚合物单元的其他组分,以其不带电荷的形式在纯水中作为酸或碱起作用。当用碱去质子化时,酸效应导致在聚合物单元的相应官能团上形成负电荷。这可以例如用通常在水溶液中使用的NaOH、KOH或NH3进行,并得到相应的钠盐、钾盐或铵盐。当用碱去质子化时,酸效应导致在聚合物单元的相应官能团上形成负电荷。例如,可以使用通常在水溶液中使用的HCl、H2SO4、H3PO4、HCOOH或H3CCOOH进行操作,并生成相应的氯化物、硫酸氢盐/硫酸盐、磷酸二氢盐/磷酸氢盐/磷酸盐、甲酸盐或乙酸盐。具有永久性正电荷的官能团的实例是-(CH2)4N+(四烷基化氮),例如丙烯酸二烯丙基二甲基铵或2-(N,N,N-三甲基铵)乙基丙烯酸酯中的官能团。导致在聚合物单元中形成负电荷的官能团的实例是-COOH(羧酸)、-SO2OH(磺酸)、PO(OH)2(膦酸)、-O-SO2OH(单酯化硫酸)或-O-PO(OH)2(单酯化磷酸)。导致在聚合物单元中形成正电荷的官能团的实例是-CH2-CH(NH2)-或-CH2-NH2(伯氨基和碱性氨基)、(-CH2-)2NH(仲氨基和碱性氨基)、(-CH2-)3N(叔氨基和碱性氨基)或(-)2CH-N=CH-NH-CH(-)2(碱性脒基,确切地说,也可以是环状脒的形式)。
不含有具有至少在pH值7下带电荷的官能团的聚合物单元的中性有机聚合物(a-d)的实例是聚丙烯酰胺、聚(丙烯酰胺-共-丙烯腈)、聚(乙烯醇)或聚(乙烯醇-共-乙酸乙烯酯)。
中性有机聚合物(a-d)也可以是两性中性的,因为它包含具有至少在pH值7下带负电荷的官能团的聚合物单元以及具有至少在pH值7下带正电荷的官能团的聚合物单元,并且此外,官能团的所有负电荷的数量和所有正电荷的数量彼此平衡。其中正电荷数量与负电荷数量相差小于7mol%单元的有机聚合物也被认为是两性中性的,其中100mol%单元是用于产生有机聚合物的所有聚合单体的数量。例如,由30mol%的丙烯酸和70mol%的N-乙烯基甲酰胺聚合形成,并且其中另外一半的聚合N-乙烯基甲酰胺单元被水解,官能团-COOH与-CH2-CH(NH2)-之间相差5mol%单元的有机聚合物,被认为是两性中性的。在10mol%衣康酸(HOOC-CH2-C(=CH2)-COOH)、10mol%丙烯酸和80mol%N-乙烯基甲酰胺聚合成有机聚合物、其中44%的聚合N-乙烯基甲酰胺单元被水解的情况下,该聚合物在官能团COOH和-CH2-CH(NH2)-之间相差5mol%单元时被认为是两性中性的。
阳离子有机聚合物(a-d)可以是纯阳离子的,即它包含带有至少在pH值7下带正电荷的官能团的聚合物单元,但不包含带有至少在pH值7下带负电荷的官能团的聚合物单元。纯阳离子有机聚合物(a-d)的实例是聚(烯丙胺)、聚(二烯丙胺)、聚(二烯丙基-二甲基氯化铵)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)或聚(丙烯酰胺-共-2-(N,N,N-三甲基铵)乙基丙烯酸氯化物)。
阳离子有机聚合物(a-d)也可以是两性阳离子的,即它包含带有至少在pH值7下带正电荷的官能团的聚合物单元以及带有至少在pH值7下带负电荷的官能团的聚合物单元,官能团的所有正电荷的数量高于官能团的所有负电荷的数量。两性阳离子在本文中被认为是正电荷的数量与负电荷的数量之差等于或大于7mol%单元的有机聚合物,其中100mol%单元是用于生产该有机聚合物的所有聚合单体的数量。例如,由30mol%的丙烯酸和70mol%的N-乙烯基甲酰胺聚合形成,并且其中另外57%的聚合N-乙烯基甲酰胺单元被水解,官能团-COOH与-CH2-CH(NH2)-之间相差10mol%单元的有机聚合物,被认为是两性阳离子的。
阳离子有机聚合物(a-d)可以是纯阴离子的,即它包含带有至少在pH值7下带负电荷的官能团的聚合物单元,但是不包含带有至少在pH值7下带正电荷的官能团的聚合物单元。纯阴离子有机聚合物(a-d)的实例是聚(丙烯酸)、聚(苯乙烯-共-正丁基丙烯酸酯-共-丙烯酸)或聚(丙烯酰胺-共-丙烯腈-共-丙烯酸)。
阴离子有机聚合物(a-d)也可以是两性阴离子的,即,它包含具有至少在pH值7下带负电荷的官能团的聚合物单元以及具有至少在pH值7下带正电荷的官能团的聚合物单元,并且官能团的所有负电荷的数量高于所有正电荷的数量。两性阴离子在本文中被认为是负电荷的数量与正电荷的数量相差等于或大于7mol%的单元的有机聚合物,其中100mol%单元是用于生产有机聚合物的所有聚合单体的数量。例如,由30mol%的丙烯酸和70mol%的N-乙烯基甲酰胺聚合形成,并且其中另外29%的聚合N-乙烯基甲酰胺单元被水解,官能团-COOH与-CH2-CH(NH2)-之间相差10mol%单元的有机聚合物,被认为是两性阳离子的。
有机聚合物(a-d)也可以分类为线性、支化或交联的。交联可以例如通过在起始单体的聚合过程中添加交联剂或在聚合完成之后,尤其是在将有机聚合物(a-d)添加到第二含水纸浆悬浮液中之前添加交联剂来实现。例如,聚丙烯酰胺可以在聚合过程中通过将交联剂亚甲基双丙烯酰胺添加到丙烯酰胺中或仅在聚合之后添加交联剂例如乙二醛而已经被交联。如果需要,也可以将两种类型的交联结合在一起。尤其应提及交联的有机聚合物,其显示出高交联度,通常在单体聚合过程中已经存在。它存在于含有聚合物P作为颗粒,特别是所谓的有机微粒的第二含水纸浆悬浮液中。
有机聚合物(a-d)也可以分类为线性、改性天然或合成的。天然有机聚合物通常来自自然,必要时可采用适当的分离步骤,但不进行特定的化学合成改性。天然有机聚合物(a-d)的实例是未改性的淀粉。非天然有机聚合物(a-d)的实例是纤维素,该纤维素在本文中是纸浆(a-b)。改性的天然有机聚合物通过化学合成工艺步骤改性。改性天然有机聚合物(a-d)的实例是阳离子淀粉。合成有机聚合物(a-d)是由单个单体化学合成得到的。合成有机聚合物(a-d)的实例是聚丙烯酰胺。
优选的方法是在步骤(A)中,将有机聚合物(a-d)添加到含有聚合物P的第一纸浆悬浮液或第二纸浆悬浮液中。非常优选地,添加有机聚合物(a-d),该有机聚合物是改性的天然有机聚合物。有机聚合物(a-d)阳离子淀粉是特别优选的。最优选地,阳离子淀粉是在步骤(A)中添加到除聚合物P之外的第一纸浆悬浮液中或含有聚合物P的第二纸浆悬浮液中的唯一有机聚合物(a-d)。
含有聚合物P的含水纸浆悬浮液的可能的其他组分是(a-e)填料。填料(a-e)是无机颗粒,特别是无机颜料。可能的无机颜料是通常在造纸工业中使用的所有基于金属氧化物、硅酸盐和/或碳酸盐的颜料,特别是来自包括碳酸钙的组中的颜料,所述颜料可以以磨碎石灰、石灰石、大理石(GCC)或沉淀的碳酸钙(PCC)、滑石、高岭土、膨润土、缎白、硫酸钙、硫酸钡和二氧化钛。无机颗粒也是聚硅酸的胶体溶液,其中二氧化硅颗粒通常具有5-150nm的粒径。
在这种情况下,填料(a-e)还包括两种或更多种不同的填料。因此,作为含水纸浆悬浮液的可能的另一组分的填料(a-e)被分为第一填料(a-e-1)、第二填料(a-e-2)...等。
优选使用平均粒度(体积均值)≤10μm,优选0.3-5μm,特别是至多0.5-2μm的无机颜料。通常在本文范围内通过准弹性光散射法(DIN-ISO 13320-1),例如使用MalvernInstruments Ltd.的Mastersizer 2000确定无机颜料的平均粒径(体积平均)以及粉末组合物的颗粒。
优选的方法是在步骤(A)中,将填料(a-e)添加到含有聚合物P的第一纸浆悬浮液或第二纸浆悬浮液中。
基于所得的纸或纸板,并且基于100重量%干含量的填料(a-e)以及100重量%干含量的纸或纸板,填料(a-e)的总量优选地是0到40重量%。填料(a-e)的总量非常优选地是5重量%到30重量%,特别优选地是15重量%到25重量%,并且非常特别优选地是15重量%到20重量%。
优选地,所得的纸或纸板包含总量为5重量%到30重量%的填料(a-e)。所述纸例如是无木浆纸(wood-free pager)。优选地,所得的纸或纸板包含总量为5重量%到20重量%的填料(a-e)。所述纸主要用作包装纸。所得的纸或纸板优选地包含总量为5重量%到15重量%的填料(a-e)。所述纸主要用于报纸印刷。所得的纸或纸板优选地包含总量为25重量%到40重量%的填料(a-e)。所述纸例如是SC(超级压光)纸。
在步骤(A)中,优选地在添加填料(a-e)之前,将聚合物P添加到第一含水纸浆悬浮液中。除了添加阳离子淀粉以外,非常优选地在填料(a-e)之前和有机聚合物(a-d)之前添加聚合物P。特别优选在填料(a-e)之前,在除了阳离子淀粉之外的有机聚合物(a-d)之前以及在将任何其他纸助剂(a-f)添加到第一含水纸浆悬浮液之前添加聚合物P。
在步骤(A)中,在必要情况下添加填料(a-e),优选地将其添加到含有聚合物P的第二纸浆悬浮液中,其干含量是0.1重量%到1.5重量%。该添加对应于所谓的稀浆(thinstock)添加。含有聚合物P的第二纸浆悬浮液已经以该干含量存在,或者已经从大于0.15重量%到6.0重量%的干含量开始被稀释到0.1重量%到1.5重量%的干含量。
在步骤(A)中,根据需要添加填料(a-e),优选地将其添加到含有聚合物P的第二纸浆悬浮液中,其中要添加的填料(a-e)总量的第一部分添加到含有聚合物的纸浆悬浮液中,其干含量超过0.15重量%到至多至6.0重量%,并且要添加的填料(a-e)总量的第二部分在稀释到干含量为0.1重量%至至多至1.5重量%之后添加到含有聚合物P的纸浆悬浮液中。第一部分和第二部分形成要添加的填料(a-e)的总量。第一部分与第二部分的重量比在5至0.2之间。
含有聚合物P的含水纸浆悬浮液的可能的其他组分是(a-f)另一纸添加剂。另一纸助剂(a-f)不同于上述组分(a-b)、聚合物P如(a-c)、(a-d)和(a-e).。另一纸助剂(a-f)是例如本体施胶剂、三价金属阳离子的水溶性盐、消泡剂、非聚合物湿强剂、杀生物剂、荧光增白剂或纸染料。本体施胶剂的实例是烷基链二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)和树脂胶料。三价金属阳离子的水溶性盐的实例是铝(III)盐,尤其是AlCl3,例如AlCl3·6H2O、Al2(SO4)3例如Al2(SO4)3·18H2O,或者KAl(SO4)2·12H2O。另一纸助剂(a-f)可以优选地以常规量使用。
优选地,将另一纸助剂(a-f)添加到含有聚合物P的第二纸浆悬浮液中,其干含量是0.1重量%到1.5重量%。该添加对应于所谓的稀浆添加。含有聚合物P的第二纸浆悬浮液已经以该干含量存在,或者之前已经从大于0.15重量%到至多6.0重量%的干含量开始被稀释到0.1重量%到1.5重量%的干含量。
本文中的另一纸助剂(a-f)还包括两种或更多种不同的其他纸助剂。因此,作为含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液的可能的另一组分的其他纸助剂(a-f)被分为第一其他纸助剂(a-f-1)、第二其他纸助剂(a-f-2)...等。
在造纸过程中,通常将一种以上的有机聚合物(a-d)和一种以上的填料(a-e)添加到含水纸浆悬浮液中。例如,在有机聚合物(a-d)的情况下,其用于影响造纸方法本身的技术性能或所生产的纸的技术性能。使用保持剂、脱水剂、湿强度剂或其他干强度剂。
保持剂的实例是阳离子、两性或阴离子有机聚合物(a-d)。实例是阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、阳离子聚乙烯亚胺或阳离子聚乙烯胺。保持剂例如是填料(a-e),所述填料是阴离子微粒,特别是胶体二氧化硅或膨润土。上述实例的组合也是可能的。一种组合特别是由阳离子聚合物与阴离子微粒或阴离子聚合物与阳离子微粒组成的双重体系。优选的保持剂是合成有机聚合物(a-d)或双重体系。在采用双重体系作为保持剂的情况下,例如,阳离子第一有机聚合物(a-d-1)已经与第一填料(a-e-1),例如合适的膨润土组合存在,并且第二填料(a-e-2)然后是碳酸钙。
另一种干强度剂的实例是合成有机聚合物(a-d),例如聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺或乙醛酸化聚丙烯酰胺;天然有机聚合物(a-d),例如未改性的淀粉;或者改性天然有机聚合物(a-d),例如阳离子改性的淀粉或氧化或酶降解的淀粉。优选地向含有聚合物P的第一含水纸浆悬浮液或第二含水纸浆悬浮液中添加另一种干强度剂,两者的干含量均为大于1.5重量%到6.0重量%。可以添加含有聚合物P的第一含水纸浆悬浮液或第二含水纸浆悬浮液,两者的干含量均为0.1重量%到至多1.5重量%。
含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液优选地不含所谓的微粒或微颗粒。微粒是有机或无机的。有机微粒是在水中溶解度有限并且可以交联的有机聚合物。尽管有机微粒非常优选地在水中具有溶胀能力,但是优选地其不溶于水。未溶胀的有机微粒的平均粒径是≤750nm,优选地是≤500nm,尤其是在25nm到300nm的粒径范围内。聚合成有机微粒通常通过反相乳液聚合或反相微乳液聚合进行,并且是所属领域中的技术人员通常已知的。所述的聚合在例如US 2003/0192664(第6页)中有所描述,其教导被明确地提及。通常通过(a)在表面活性剂存在下通过将单体的水溶液在烃中乳化来制备具有油相作为连续相和水不连续相的油包水(W/O)型乳液来制备微粒,并且(b)进行自由基聚合。优选地使用阴离子有机微粒,特别是丙烯酰胺和一种或几种阴离子单体的共聚物。与无机填料相反的是,无机微粒的BET比表面积≤20m2/g,根据BET的比表面积≥100m2/g(根据DIN ISO 9277:2003-05进行的BET测量)。无机微粒优选地是BET-Wet of≥100m2/g的膨润土、胶体二氧化硅、硅酸盐和/或碳酸钙。无机微粒优选地是BET-Wet≥100m2/g的膨润土、胶体二氧化硅、硅酸盐和/或碳酸钙。膨润土通常被理解成在水中可溶胀的页硅酸盐。这些主要是粘土矿物蒙脱土和类似的粘土矿物,例如绿脱石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、贝得石、钠板石、伊利石、埃洛石、绿坡缕石和海泡石。这些页硅酸盐优选地在使用之前被活化,即通过用碱水例如苛性钠、苛性钾、苏打或钾灰的水溶液处理页硅酸盐来活化,即转化成水溶胀形式。它们具有200-1000m2/g的比表面积和1-250nm的平均粒度分布,通常在40-100nm的范围内。分配微粒的可能性可能是根据本发明的方法的优点。
在步骤(B)中,将含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液施加到透水衬底上。透水衬底具有顶侧和底侧以及细孔,使得水能够通过但基本上不允许纤维组分通过。透水衬底的上表面在施涂时是基本上平坦的表面,即除细孔或其他与材料有关的不规则性和特定可能曲率半径之外。这使得生产是均匀薄的,尽可能均匀的湿纸浆幅或湿纸结构或湿纸片。在施加含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液之后,一部分水(a-a)通过细孔流出,随后在顶侧形成纸片,从而形成湿纸结构。以此方式生产的湿纸结构是平坦的,即,其具有相对于其长度和宽度而言非常小的高度。含有聚合物P以及最终生产的纸或纸浆中存在的其他可能组分,例如填料(a-e)的第二纸浆悬浮液纸浆理想地完全或至少基本上保留在形成的湿纸结构中。含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液的可能的其他组分,其被添加以帮助保留其他组分、以帮助脱水或帮助形成均匀纸片,例如有机聚合物(a-d)在该方法中是有效的。在大多数情况下,纸浆悬浮液的这些可能的其他组分也完全或至少基本上保留在所得的纸浆幅中。湿纸结构中确定湿纸结构的干含量的部分含有保留的组分纸浆,最终生产的纸片中可能存在的其他组分以及可能的其他组分。取决于它们的保留行为,这些组分是例如上述的纸浆、有机聚合物、填料和其他纸助剂。在步骤(B)结束时,湿纸结构足够坚固,可以从透水衬底上除去。
步骤(B)中的透水衬底优选地是网(wire)。具有网顶部和网底部的网具有作为细孔的网目(mesh)。该网含有例如金属或塑料网。在造纸机的情况下,网非常优选是无端网。在将所得的湿纸结构与无端网分离之后,该无端网返回到浆料涂覆,在此步骤中,将含有聚合物P的新的第二纸浆悬浮液涂覆到运行的无端网上。非常优选的是在几个圆柱体周围延伸的无端网。无端网的已知网类型是长网造纸机(Fourdrinier)、具有无端下网及其附加无端上网中的一者的双网成型机(Twin Wire Former)、圆柱模具和圆柱模具成型机。优选的是长网造纸机。
在步骤(B)中形成的湿纸结构的干含量优选地是18.7重量%到24重量%、非常优选地是18.8重量%到23重量%,特别优选地是18.9重量%到22重量%,非常特别优选地是19.0重量%到21重量%,并且尤其优选地是19.0重量%到20.7重量%。
在步骤(C)中,将在步骤(B)中获得的湿纸结构脱水以形成纸或纸板。优选地,步骤(C)中的脱水包括以下步骤:
(C-1)通过压制使湿纸结构脱水,得到湿纸片;
(C-2)由于热输入而使湿纸片脱水,从而得到纸或纸板。
压制步骤(C-1)中的湿纸结构致使进一步脱水以及干含量的相应增加。在通过压制脱水的情况下,将机械压力施加到湿纸结构上。通过机械压力去除水比通过加热干燥更节能。通过将湿纸结构放在吸水纸或带上,例如在毛毡状织物中,通过吸收压缩水来支持脱水。圆柱体适合于在层片胶合点上施加压力。尤其是使层胶合点通过两个圆柱体是必要的,如果必要的话,它们应放在吸水带上。圆柱体的表面例如由钢、花岗岩或硬橡胶制成。圆柱体的表面可以覆盖有吸水材料。吸水材料具有高度的吸收性、孔隙率、强度和弹性。在与湿纸结构接触之后,吸水材料又被排除水分,例如,通过挤压板压去水分。在步骤(C-1)结束时,产生了潮湿的纸片。在步骤(C-1)结束时,潮湿的纸片要牢固到足以在没有机械支撑的情况下被送入下一步骤(C-2)。湿纸片的干含量优选地是35重量%到65重量%,非常优选地是37重量%到60重量%,非常特别优选地是38重量%到55重量%,尤其优选地是40重量%到50重量%之间。
在步骤(C-2)中,通过热输入将来自步骤(C-1)的湿纸片进一步脱水,从而得到纸或纸板。输入到湿纸片的热量通过例如放置湿纸片的加热板、通过湿纸片在其上通过的加热圆筒、通过IR散热器、通过在湿纸片上通过的热空气,或者通过其中的两者、三者或所有措施的组合提供。
与湿纸结构或湿纸片相比,所得纸或纸板具有至多强度。假定从80重量%的干含量开始,纤维素纤维的羟基通过氢键越来越多地连接,补充了纤维的先前机械毡合。所获得的纸或纸板的强度的量度是例如内部强度。
所获得的纸或纸板的干含量优选地是至少88重量%。纸或纸板的干含量非常优选地在89重量%到100重量%之间,特别优选地在90重量%到98重量%之间,并且非常特别优选地在91重量%到96重量%之间。
取决于每单位面积的基重,也称为克重,由含有聚合物P的第二纸浆悬浮液产生的扁平成形体改变。重量为7g/m2到225g/m2的干燥模制品在本文中称为纸,而重量为225g/m2或更高的干燥模制品在本文中称为纸板。纸或纸板的克重优选地是20到400g/m2,非常优选地是40到280g/m2,特别优选地是60到200g/m2,非常特别优选地是80到160g/m2,尤其优选地是90到140g/m2,并且非常尤其优选地是100到130g/m2。
优选地,所得纸或硬纸板是包装纸,非常优选地是瓦楞纸(corrugated medium)。
用于生产纸或纸板的优选方法也适用于本发明的其他主题。
本发明的另一主题是可通过包括以下步骤的方法获得的纸或纸板:
(A)将水溶性聚合物P添加到干含量在0.1重量%到6重量%之间的第一含水纸浆悬浮液中,从而通过以下过程形成含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液,
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H或C1-C6烷基,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵或在pH值7下带有季铵化氮作为唯一带电基团的单烯键式不饱和单体的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或单烯键式不饱和膦酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的
除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解,
(B)在透水衬底上使含有聚合物P的第二含水纸浆悬浮液脱水以形成干含量为18.5重量%到25重量%的湿纸结构,
(C)使湿纸结构脱水,得到纸或纸板。
纸或纸板的内部强度优选地是190到450J/m2,非常优选地是195到380J/m2,特别优选地是200到340J/m2,非常特别地是205到300J/m2,内部强度对应于Tappi规范T833 pm-94。
本发明的另一主题是可通过以下过程获得的水溶性聚合物P:
-以下成分自由基聚合成聚合物V
(i)33mol%到83mol%的式I的单体
其中R1=H或C1-C6烷基,
(ii)6mol%到56mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵或在pH值7下带有季铵化氮作为唯一带电基团的单烯键式不饱和单体的盐形式,
(iii)11mol%到61mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或单烯键式不饱和膦酸或其盐形式,
(iv)0到50mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的至少87%的式(I)单体单元被水解。
实施例
除非另有说明,否则实施例中的百分比是重量百分比。
A)添加剂
A-1)表征聚合物的方法
通过将0.5到1.5g聚合物溶液涂布在直径4cm的金属盖中,然后在对流干燥器中在140℃下干燥120分钟来确定固体含量。在上述条件下干燥后的样品质量与称量的样品质量之比乘以100得到聚合物溶液的固体含量,以重量%计。干燥在可能为101.32kPa的环境压力下进行,无需校正由于天气和海平面引起的偏差。
水解度是聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺单体的水解N-CHO基团相对于聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺的总量的百分比。其中在聚合反应中使用N-乙烯基甲酰胺并进行水解的均聚物或共聚物的水解度是通过对水解过程中释放的甲酸或甲酸酯的酶促分析来确定的(Boehringer Mannheim的测试装置)。
聚合物含量以重量百分比表示水溶液中不含平衡离子的聚合物的含量,即不考虑平衡离子。聚合物含量是以g计的所有聚合物结构单元的重量百分比的总和,其存在于100g的水溶液中。该含量通过计算确定。出于此目的,包括带电形式的潜在带电荷结构单元,即例如质子化形式的氨基和去质子化形式的酸基。不考虑带电荷结构单元的平衡离子,例如钠阳离子、氯化物、磷酸酯、甲酸酯、乙酸酯等。该计算可以以这样的方式进行:对于一批,从所用单体的数量,任选地某些单体的水解度和任选地以与聚合物类似的方式通过与聚合物反应形成共价键来反应的反应物的比例开始,确定在反应结束时存在的聚合物结构单元的摩尔量,并使用所述结构单元的摩尔量将其换算成重量比例。为此目的,总体上假定所有单体或反应物完全,即100%转化。重量分数的总和给出了该方法中聚合物的总量。聚合物含量由聚合物总量与批料总质量之比得出。因此,除了上述聚合物的总量之外,该批料的总质量还含有反应介质,可能的是阳离子或阴离子以及添加到该反应批料中的所有未假定掺入聚合物中的物质。扣除从反应混合物中去除的物质(例如,如有必要,蒸馏出的水等)。
伯氨基和/或脒基的总含量可以以与上述聚合物含量相同的方式确定。从所用单体的数量、分析确定的水解度、通过13C-NMR光谱确定的脒基与伯氨基的比率以及如果合适,以与聚合物类似的方式通过与聚合物反应形成共价键的物质的比例起,确定反应结束时存在的聚合物结构单元的摩尔组成。借助于各个结构单元的摩尔质量,可以由此计算出1g聚合物中存在的以毫克当量计的伯氨基和/或脒单元的摩尔比例。为了通过13C-NMR光谱来确定,可以将甲酸酯基团HCOO-(173[ppm])的面积与脒基-N=CH-N-(152ppm)的面积相关。
K值根据H.Fikentscher,《纤维素化学》第13卷第48-64页和第71-74页,分别在每种情况下指定的条件下进行测量。括号中的值表示基于聚合物含量以及溶剂的聚合物溶液的浓度。在25℃和7.5的pH值下进行测量。
除非另有说明,否则在添加剂的生产中仅使用完全脱盐的水。
A-2)聚合和水解
实施例P-P1:添加剂1
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=40mol%/30mol%/30mol%,K值95)
a)聚合前体V1
作为进料1,提供了209.8g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和68.3g的N-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.5g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在74.5g水中。
作为进料3,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在80.4g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供340g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,准备200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入177.3g的65%重量的DADMAC(=二烯丙基二甲基氯化铵)水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低到约210毫巴,使得反应混合物在63℃刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时),将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后将进料5尽快混合。将批料冷却至室温,并通过用普通空气排出来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出108克。
得到黄色高粘度溶液,固体含量为20.5重量%。共聚物的K值是95(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物添加剂1
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将190.0g以上获得的聚合物溶液V1与0.8g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入28.0g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持7小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加15.9g 37重量%的盐酸将pH值调节至6.8。
得到固体含量为20.6重量%并且聚合物含量为12.0重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是94mol%。
实施例P-P2:添加剂2
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=35mol%/35mol%/30mol%,K值79)
a)聚合前体V2
作为进料1,提供了209.8g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和59.8g的N-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在78.4g水中。
作为进料3,在室温下将1.7g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在84.3g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供340g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,制备200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入206.8g的65重量%的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低至约210毫巴,使得反应混合物在63℃下刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步加料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内加料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时),将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出96克。
得到黄色粘性溶液,固体含量为20.6重量%。共聚物的K值是79(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将190.0g以上获得的聚合物溶液V2与0.6g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入25.0g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持8小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加13.1g 37重量%的盐酸将pH值调节至6.7。
得到固体含量为20.6重量%并且聚合物含量为12.7重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是95mol%。
实施例P-P3:添加剂3
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=40mol%/40mol%/20mol%,K值71)
a)聚合前体V3
作为进料1,提供了134.2g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和65.5g的N-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在78.4g水中。
作为进料3,在室温下将1.4g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在70.6g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供540g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,制备200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入226.8g的65重量%的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低到约210毫巴,使得反应混合物在63℃刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步加料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内加料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时),将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出207克。
得到黄色粘性溶液,固体含量为20.8重量%。共聚物的K值是71(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将210.0g以上获得的聚合物溶液V3与0.8g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入26.8g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持5.5小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加13.7g 37重量%的盐酸将pH值调节至7.0。
得到固体含量为20.5重量%并且聚合物含量为12.7重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是97mol%。
实施例P-P4:添加剂4
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=50mol%/20mol%/30mol%,K值97)
a)聚合前体V4
作为进料1,提供了284.1g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和115.6g的N-乙烯基甲酰胺(99%)的混合物。
作为进料2,在室温下将0.9g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在45.4g水中。
作为进料3,在室温下将1.7g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在84.2g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供228g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,添加200g水和3.0g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约4.7g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.6的pH值。随后,混入160.0g的65%重量的DADMAC水溶液。将接收器加热至66℃,并将设备中的压力降低至约250毫巴,使得反应混合物在66℃下刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的66℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的1h(=在开始进料1之后的5小时)后,将压力设定为650毫巴,并将内部温度升高至90℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出78克。
得到淡黄色高粘度溶液,固体含量为26.7重量%。共聚物的K值是97(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将180.0g以上获得的聚合物溶液V4与1.3g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入43.1g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持6小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加21.2g 37重量%的盐酸将pH值调节至7.8。
得到固体含量为24.8重量%并且聚合物含量为13.8重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是95mol%。
实施例P-P5:添加剂5
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=60mol%/10mol%/30mol%,K值100)
a)聚合前体V5
作为进料1,提供了313.6g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和153.2g的N-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.8g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在86.7g水中。
作为进料3,在室温下将1.0g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在47.6g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供265g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,添加200g水和3.0g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约4.7g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入88.3g的65重量%的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低至约210毫巴,使得反应混合物在63℃下刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的1h(=在开始进料1之后的5小时)后,将压力设定为380毫巴,并将内部温度升高至75℃。进料3结束后,将批料在75℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出114g。
得到黄色高粘度溶液,固体含量为24.5重量%。共聚物的K值是100(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将170.0g以上获得的聚合物溶液V5与1.5g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入49.5g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持7小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加22.2g 37重量%的盐酸将pH值调节至8.1。
得到固体含量为22.9重量%并且聚合物含量为11.8重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是96mol%。
实施例P-P6:添加剂6
(水解共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠/TAACl=39.99mol%/30.02mol%/29.97mol%/0.02mol%,简化描述:交联的水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠/=40mol%/30mol%/30mol%和0.02mol%TAACl作为交联剂,K值86)
a)聚合前体V6
作为进料1,提供了209.8g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液、68.3gN-乙烯基甲酰胺和0.1g N,N,N-四烯丙基氯化铵的混合物。
作为进料2,在室温下将1.5g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在74.5g水中。
作为进料3,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在80.4g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供340g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,添加200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入177.3g的65%重量的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低至约210毫巴,使得反应混合物在63℃下刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时)后,将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出109g。
得到黄色粘性溶液,固体含量为20.4重量%。共聚物的K值是86(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将190.0g以上获得的聚合物溶液V6与0.8g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入25.3g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持7小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加13.8g 37重量%的盐酸将pH值调节至6.8。
得到固体含量为20.1重量%并且聚合物含量为12.2重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是93mol%。
实施例P-P7:添加剂7
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=40mol%/30mol%/30mol%,K值74)
a)聚合前体V7
作为进料1,提供了257.1g 30重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和68.3gN-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在77.4g水中。
作为进料3,在室温下将1.7g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在84.3g水中。
作为进料4,提供了340g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,添加200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入177.3g的65%重量的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低到约210毫巴,使得反应混合物在63℃刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在进料1和2结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时)后,将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料4中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出138g。
得到黄色高粘度溶液,固体含量为24.8重量%。共聚物的K值是74(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将180.0g以上获得的聚合物溶液V7与0.8g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入30.6g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持8小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加17.0g 37重量%的盐酸将pH值调节至6.8。
得到固体含量为25.0重量%并且聚合物含量为14.4重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是90mol%。
实施例P-P8:添加剂8
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=40mol%/30mol%/30mol%,K值97)
a)聚合前体V8
作为进料1,提供了209.8g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和68.3gN-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.5g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在74.5g水中。
作为进料3,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在80.4g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供390g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,添加200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入177.3g的65重量%的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低到约210毫巴,使得反应混合物在63℃刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时)后,将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将批料冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出150g。
得到黄色高粘度溶液,固体含量为20.5重量%。共聚物的K值是97(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将170.0g以上获得的聚合物溶液V8与0.7g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入21.8g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持8小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加11.9g 37重量%的盐酸将pH值调节至7.0。
得到固体含量为20.7重量%并且聚合物含量为12.5重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是88mol%。
实施例P-P9:添加剂9
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=40mol%/30mol%/30mol%,K值97)
a)聚合前体V9
作为进料1,提供了209.8g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和68.3gN-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.5g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在74.5g水中。
作为进料3,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在80.4g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供390g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,添加200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入177.3g的65重量%的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低到约210毫巴,使得反应混合物在63℃刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时)后,将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将制备物冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出150g。
得到黄色高粘度溶液,固体含量为20.5重量%。共聚物的K值是95(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将190.0g以上获得的聚合物溶液V9与0.8g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入20.7g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持8小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加11.3g 37重量%的盐酸将pH值调节至7.1。
得到固体含量为20.3重量%并且聚合物含量为12.6重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是85mol%。
实施例P-P10:添加剂10
(水解共聚物VFA/丙烯酸钠=70mol%/30mol%,K值90)
a)聚合前体V10
作为进料1,提供了100.0g水、224.6g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液以及128.0g N-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将0.9g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在125.8g水中。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,提供407g水和1.9g 85重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.7g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.6的pH值。将接收器加热至80℃,并将设备中的压力降低至约450毫巴,使得反应混合物在80℃下刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2。在恒定的80℃下,在1.5小时内加入进料1,并在2.5小时内加入进料2。进料2的添加完成后,将反应混合物在80℃下后聚合2.5小时。在整个聚合和后聚合过程中,约蒸馏出143g水。然后将该批料在常压下冷却至室温。
得到黄色粘性溶液,固体含量为23.8重量%。共聚物的K值是90(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的2L四口烧瓶中,将847.2g以上获得的聚合物溶液V10与9.3g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入313.7g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持7小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加117.0g 37重量%的盐酸将pH值调节至8.5。
得到固体含量为23.0重量%并且聚合物含量为9.9重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是98mol%。
实施例P-P11:添加剂11
(水解三元共聚物VFA/DADMAC/丙烯酸钠=30mol%/30mol%/40mol%,K值92)
a)聚合前体V11
作为进料1,提供了273.8g 32重量%、调整为pH值6.4的丙烯酸钠水溶液和50.1gN-乙烯基甲酰胺的混合物。
作为进料2,在室温下将1.6g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在65.0g水中。
作为进料3,在室温下将0.9g 2,2′-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐溶解在35.0g水中。
作为进料4,提供200g水,以及作为进料5,提供350g水。
在带有锚式搅拌器、下降冷凝器、内部温度计和氮气引入管的2-L玻璃设备中,提供200g水和2.2g 75重量%的磷酸。在100rpm的速度下,加入约3.0g的25重量%的苛性钠碱液,从而获得6.5的pH值。随后,混入173.5g的65重量%的DADMAC水溶液。将接收器加热至63℃,并将设备中的压力降低到约210毫巴,使得反应混合物在63℃刚开始沸腾。然后同时开始进料1和2,并在恒定的63℃下于4小时内同步投料。在开始进料1后的1.5小时后,开始水进料4,并在2.5小时内投料。在进料1、2和4结束后,在2小时内加入进料3。在开始进料3之后的30分钟(=在开始进料1之后的4.5小时)后,将压力设定为500毫巴,并将内部温度升高至85℃。进料3结束后,将批料在85℃下再保持1小时,然后尽快混入进料5中。将制备物冷却至室温,并通过用普通空气进行通气来释放真空。在整个聚合时间(7小时)中不断蒸馏出水,使得总共蒸馏出85g。
得到黄色粘性溶液,固体含量为20.4重量%。共聚物的K值是95(0.5重量%,在5重量%的NaCl水溶液中)。
b)水解成最终产物
以搅拌速度80rpm在带叶式搅拌器、内部温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的500ml四口烧瓶中,将200.0g以上获得的聚合物溶液V11与0.6g 40重量%的亚硫酸氢钠水溶液混合,然后加热至80℃。然后加入19.7g的25重量%的氢氧化钠水溶液。将该混合物在80℃下保持8小时。将获得的产物冷却至室温,并通过添加11.8g 37重量%的盐酸将pH值调节至6.3。
得到固体含量为20.8重量%并且聚合物含量为12.9重量%的淡黄色粘性聚合物溶液。乙烯基甲酰胺单元的水解度是92mol%。
A-3)所产生聚合物的概览
表TabA1示出了用于非水解前体的聚合的单体以及对于该聚合物获得的K值。表TabA2示出了水解共聚物的聚合官能团的计算含量。该计算基于实验确定的用于聚合的N-乙烯基甲酰胺的水解度。
表TabA1
脚注:
a)占所用所有单体的所用摩尔数量,以百分比计
b)DADMAC=二烯丙基二甲基氯化铵
c)TAAC=N,N,N,N-四烯丙基氯化铵
d)由于0.02mol%的百分比含量非常低,其他三种单体之一的百分比均未降低
表TabA2
脚注:
a)对比
b)根据本发明
c)相对于聚合中使用的所有N-乙烯基甲酰胺的数量,水解的N-CHO基团数量的百分比
d)基于所使用的非水解聚合物的所有单体的摩尔量,以百分比计
e)聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺的非水解N-CHO基团,基于聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺的量减去聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺的水解N-CHO基团而计算得出
f)聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺的水解N-CHO基团是根据聚合中使用的N-乙烯基甲酰胺的量和水解度而计算得出的
g)伯胺或脒(如果伯胺与相邻的其余N-CHO基团环合)
h)DADMAC=二烯丙基二甲基氯化铵
i)根据用于聚合的丙烯酸钠或甲基丙烯酸钠计算的羧酸酯基团
j)伯胺、脒和季铵化氮作为阳离子基团
k)加上少量来自N,N,N,N-四烯丙基氯化铵的0.02mol%的季铵化氮
l)在聚合过程中用甲基丙烯酸酯钠代替丙烯酸钠
B)纸
B-1)物理表征
干含量的确定
为了确定干含量(TG),在校准的顶盘刻度盘天平上从湿纸样品中确定湿样品(MF)的质量,该平衡的称重可至多0.01g。优选地,湿纸样品具有至少10cm x 10cm的面积。然后将潮湿的纸样品放入经过校准的干燥箱中,该干燥箱可将设定温度保持在±2℃偏差之内,并在105℃的设定温度下干燥直至质量恒定。这通常在90分钟后实现。然后将仍然暖的干燥纸样品转移到装有适当干燥剂例如硅胶的干燥器中。冷却至室温后,以上述天平确定干燥纸样品(MT)的质量。纸样品的干含量根据TG=100·MT/MF计算,以重量%表示。百分比值通常以小数点后一位给出。如果该百分比不随四舍五入的小数点后一位而变化,则表明干含量从1到100重量%已达到质量恒定。对于0到不足1重量%的干含量,百分比值的四舍五入的小数点后第二位是相应的指示。干燥在可能为101.32kPa的环境压力下进行,无需校正由于天气和海平面引起的偏差。如有必要,应在环境压力101.32kPa下进行干燥。不对由于天气和海平面而导致的略有不同的气压进行校正。对于尚未达到纸的稠度的潮湿样品,例如纸浆悬浮液或纸浆,将潮湿的样品在具有大表面积的适当托盘中干燥。
获得的干燥纸片的内部强度
在将得到的干燥纸片在恒定23℃、50%湿度的人工气象室内储存12小时后,对其进行检查。内部强度按照符合Tappi法规T833 pm-94的程序进行测定。这涉及从先前从测试机的干燥纸幅获得的两张A4纸中切出10条2.5cm宽和12.7cm长的纸条。每个单独的纸样品都用双面胶带粘贴到单独的基板和金属支架上。用摆锤敲打金属角,将要测试的纸片样品在平行于纸片表面的平面上分开。测量该过程所需的能量。用于测量的设备是TMI公司(Testing Machines Inc.,美国纽约州艾兰迪尔市)的Internal Bond Test Station。双面胶带是3M公司的产品(宽度25.4mm,型号是Scotch no.140)。测量仪器基于标准面积提供分割过程所需的能量,以J/m2计。计算10次独立测量的平均值。
B-2)纸原料的生产
用于造纸的原料是纸浆,该纸浆通过在制浆机中击打纸幅而生产的。纸浆通过将其溶解在饮用水中并在制浆机中对纸幅进行机械处理来获得,以干含量约3.5重量%。然后,纸浆通常具有约50°Schopper Riegler的细度。纸幅是规格为“Testliner 2”的包装原纸,克重120g/m2,来自位于魏恩费尔登(Weinfelden,瑞士)的Thurpapier公司。
B-3)用添加剂处理纸原料
纸原料以干含量3.5重量%的“厚浆”或干含量0.8重量%的“稀浆”的形式用添加剂进行处理。
在“浓浆处理”的情况下,将500g干含量为3.5重量%的纸浆放入一个大玻璃烧杯中。然后在搅拌下以基于聚合物含量的2重量%溶液形式添加添加剂。使用基于聚合物含量的1.315g 2重量%的添加剂溶液或基于聚合物含量的2.63g 2重量%的添加剂溶液来对物质进行处理。这对应于基于干纸浆的聚合物含量为0.15%或0.3%的处理。随后,将100g处理过的纸浆转移到另一个玻璃容器中,然后用饮用水稀释至干含量为0.8重量%的浓度。
在“稀浆处理”的情况下,将114.3g干含量为3.5重量%的纸浆放入一个大玻璃烧杯中。然后用饮用水将纸浆稀释至干含量为0.8重量%的浓度。然后在搅拌下以基于聚合物含量的2重量%溶液形式添加添加剂。使用基于聚合物含量的0.3g添加剂溶液或基于聚合物含量的0.6g添加剂溶液来对纸浆进行处理。这对应于基于干纸浆的聚合物含量为0.15%或0.3%的处理。
B-4)纸生产
目的是从采用在添加剂处理之前干含量为0.8重量%、经添加剂处理的纸浆,或者干含量为0.8重量%但未经添加剂处理(=参考)的纸浆来生产克重120g/m2的纸片。
所述纸片由TechPap(法国)在动态纸片成型机上生产。将纸浆悬浮液,此处为已处理或未处理的纸浆喷涂到网上。所述网被夹在垂直、快速旋转的滚筒中。该系统中的脱水和纸片形成不仅取决于纸片结构,而且首先取决于旋转滚筒内的离心力。通过改变滚筒的旋转速度,作用在所得纸片结构上的离心力也可以改变。结果是湿纸结构脱水的变化,这导致湿纸结构中干含量变化。此处是指从被夹紧在动态纸片成型机的滚筒中的透水衬底(网)上取下后即刻测定的湿纸结构的干含量。所述湿纸结构在本文中也可以被称为湿纸片,但是这并不明确地指重新润湿、预先干燥的纸片。
滚筒转数在每分钟600到1100转之间以5个步骤变化,由此可以调节在15重量%到21重量%范围内的干含量。从动态纸片成型机的网中除去湿纸结构后,使用一小部分仍然湿的纸结构来立即确定干含量。对于每种设置,产生具有在17重量%和21重量%之间的两种不同干含量的湿纸结构。
从动态纸片成型机的滚筒上除去湿纸结构后,将湿纸片的两面都用吸水纸覆盖,并在静态压力机中以6bar的压力压制30秒。得到潮湿的纸张,其压制后的干含量通常在41重量%到43重量%之间。如果干含量明显低于下限值,则可以增加吸水纸的厚度或施加的纸片数量以达到上述范围。
然后将所得潮湿纸片的两面再次用新吸水纸覆盖,然后将其夹在干燥筒中10分钟。干燥筒的表面温度约为100℃。干燥后,将获得的干纸片放置在空调室中进行调节。
B-5)所生产的纸
作为参考实例,生产了干含量分别为15.3重量%、17.6重量%和20.2重量%的三种湿纸结构或湿纸片。然后压制湿纸结构或湿纸,然后干燥所得的湿纸片。
作为比较实施例,湿纸结构或湿纸片使用添加剂1到8中的一个以两个剂量(相对于1kg干纸浆为1.5g和3g聚合物含量)制备,其中一个剂量为浓浆的相应剂量,并且一个为相应的稀浆剂量。所生产的湿纸结构或湿纸片的干含量低于18.5重量%。然后压制湿纸结构或湿纸片,然后干燥所得的湿纸片。
作为比较实施例IIa,湿纸结构或湿纸片使用添加剂9到11中的一个以两个剂量(相对于1kg干纸浆为1.5g和3g聚合物含量)制备,其中的一个剂量是浓浆的相应剂量,并且一个为相应的稀浆剂量。所生产的湿纸结构或湿纸片的干含量低于18.5重量%。然后压制湿纸结构或湿纸片,然后干燥所得的湿纸片。
作为比较实施例IIb,湿纸结构或湿纸片使用添加剂9到11中的一个以两个剂量(相对于1kg干纸浆为1.5g和3g聚合物含量)制备,其中的一个剂量是浓浆的相应剂量,并且一个为相应的稀浆剂量。所生产的湿纸结构或湿纸片的干含量低于18.5重量%。然后压制湿纸结构或湿纸片,然后干燥所得的湿纸片。
作为本发明的实施例,湿纸结构或湿纸片使用添加剂1到8中的一个以两个剂量(相对于1kg干纸浆为1.5g和3g聚合物含量)制备,其中的一个剂量是浓浆的相应剂量,并且一个为相应的稀浆剂量。所生产的湿纸结构或湿纸片的干含量低于18.5重量%。然后压制湿纸结构或湿纸片,然后干燥所得的湿纸片。
B-6)生产的干纸片的内部强度
表TabB1和TabB2示出将添加剂添加到稀浆中时生产出的纸的内部强度,表TabB3和TabB4示出将添加剂添加到浓浆中时所产生的纸的内部强度。
表TabB1:添加到稀浆中后,每1kg纸浆中聚合物含量1.5g
脚注:
a)对比
b)根据本发明
表TabB2:添加到稀浆中后,每1kg纸浆中聚合物含量3.0g
脚注:
a)对比
b)根据本发明
表TabB3:添加到稀浆中后,每1kg纸浆中聚合物含量1.5g
/>
脚注:
a)对比
b)根据本发明
表TabB4:添加到稀浆中后,每1kg纸浆中聚合物含量3.0g
脚注:
a)对比
b)根据本发明
表TabB1到TabB4示出所生产的干纸片
(iB)在没有添加剂1到11的参考实施例中,在15.3重量%到20.2重量%之间的湿纸结构或湿纸片的干含量不会导致干纸片的内部强度的差异。
(iiB)在具有添加剂9到11的比较实施例IIa和IIb中,在15.3重量%到19.9重量%之间的湿纸结构或湿纸片的干含量不会导致干纸片的内部强度的差异。
(iiiB)高于18.5重量%的湿纸结构或湿纸片的干含量会导致具有添加剂1到8的根据本发明的干纸片实施例的内部强度显著增加,该增加与具有添加剂1到8的比较实施例I中的干纸片的内部强度相关,湿纸结构或湿纸片的干含量之差低于18.5重量%,
(ivB)与将添加剂1到8添加到干含量0.8重量%的纸浆中相比,向干含量3.5重量%的纸浆中添加相同添加剂并随后稀释到0.8重量%倾向于提供更高的内部强度,尤其是当添加3.0g添加剂而不是1.5g添加剂时。
表TabA1和TabA2示出添加剂1到11:
(iA)聚合的10mol%DADMAC的含量是根据本发明的添加剂5与比较添加剂10之间的区别,其中在其前体V10的聚合反应中使用了更多的N-乙烯基甲酰胺代替DADMAC,
(iiA)聚合的35mol%N-乙烯基甲酰胺是根据本发明的添加剂2的前体V2相对于添加剂11之间的差异,其中前体V11 5mol%减去N-乙烯基甲酰胺被聚合,并且相反,另外5mol%的DADAMAC被聚合,
(iiiA)在其前体V8中聚合的所有N-乙烯基甲酰胺单体的88%水解度是根据本发明的添加剂8与添加剂9之间的差异,所述添加剂9具有在其前体V9中聚合的所有N-乙烯基甲酰胺单体的85%水解度。
Claims (8)
1.一种水溶性聚合物P,其通过以下方法获得:
-以下成分自由基聚合成聚合物V:
(i) 33 mol%到83 mol%的式I的单体
(I)
其中R1=H或C1-C6烷基,
(ii) 6 mol%到56 mol%的二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵或在pH值7下带有季铵化氮作为唯一带电基团的单烯键式不饱和单体的盐形式,
(iii) 11 mol%到61 mol%的单烯键式不饱和羧酸、单烯键式不饱和磺酸或单烯键式不饱和膦酸或它们的盐形式,
(iv) 0到50 mol%的除单体(i)、(ii)和(iii)以外的一种或多种烯键式不饱和单体,
其中所有单体(i)、(ii)、(iii)和(iv)的总量为100 mol%,
以及
-对聚合成聚合物V的式(I)单体单元的N-C(=O)R1基团进行水解,以形成聚合物P的伯氨基或脒基,其中基于聚合成聚合物V的所有式I单体单元的数量,聚合成聚合物V的式(I)单体单元的87%至97%被水解。
2.根据权利要求1所述的水溶性聚合物P,其中所述单体(i)的量是33 mol%到65 mol%;所述单体(ii)的量是6 mol%到45 mol%;所述单体(iii)的量是11 mol%到40 mol%;和/或所述单体(iv)的量是0到30 mol%。
3.根据权利要求1或2所述的水溶性聚合物P,其中单体(ii)是二烯丙基二甲基氯化铵、二烯丙基二乙基氯化铵、N-烷基-N'-乙烯基咪唑鎓的盐形式、N-烷基化乙烯基吡啶鎓的盐形式、丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式或甲基丙烯酰胺基烷基三烷基铵的盐形式。
4.根据权利要求3所述的水溶性聚合物P,其中单体(ii)是二烯丙基二甲基氯化铵。
5.根据权利要求1或2所述的水溶性聚合物P,其中单体(iii)是单烯键式不饱和C3-C8一元或二元羧酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐形式。
6.根据权利要求5所述的水溶性聚合物P,其中单体(iii)是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐形式。
7.根据权利要求1或2所述的水溶性聚合物P,其中单体(iv)是丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咪唑。
8.根据权利要求1-7任一项所述的水溶性聚合物P在生产纸或纸板的方法中的用途。
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