CN1965024A - 凝胶化淀粉组合物和制备凝胶化淀粉组合物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过将淀粉与诱导凝胶化的物质结合，并且在结合之前或之后将淀粉蒸煮以产生凝胶而制备的淀粉组合物。该诱导凝胶化的物质选自以下物质和其组合：(a)一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质；(b)一种或多种能够离子或配位键合的物质；和(c)一种或多种能够氢键合的物质。本发明还提供了一种适于形成用于纸配料的添加剂的干淀粉组合物。还提供了一种制备淀粉组合物的方法。

Description

凝胶化淀粉组合物和制备凝胶化淀粉 组合物的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2003年7月1日提交的美国临时专利申请序列号60/484,095的优先权。
技术领域
本发明涉及一类凝胶化淀粉组合物，其适于用作造纸中的助留剂，或用作从含水分散液中除去固体和其他悬浮材料的净化助剂。本发明还涉及制备该凝胶化淀粉组合物的方法。
发明背景
已经在现有技术中建议了许多种添加剂用于提高细颗粒和其他造纸材料的保留性和提高湿部排水性。淀粉和聚丙烯酰胺被通常用于该目的。
美国专利6,451,170(Anderson等)披露了一种阳离子化的交联淀粉和该淀粉的用途，其允许了相应于造纸机的湿部变化的改进。
Keiser等披露了一种需要或不需要加入阳离子凝结剂而借助于将硼硅酸盐与高分子量的合成絮凝体和/或淀粉结合使用来提高造纸中的保留性(美国专利6,361,653)和排水性(美国专利)的方法。
美国专利6,274,112(Moffett，Simmons)披露了一种制备用作造纸中的助滤剂和助留剂、用作饮用水净化装置中的絮凝剂以及用于类似应用的二氧化硅微凝胶的连续方法。
美国专利6,238,520(Greenwood)披露了一种凝结的浆料，其含有未溶解的淀粉颗粒、阳离子聚合物絮凝剂和阴离子微粒网状助凝剂例如膨润土。
美国专利6,235,835(Niessner等)披露了一种用至少一种阳离子聚合物改性的淀粉，并且该改性淀粉通过这样的方法制备：其中在阴离子改性剂的存在下，a)将阴离子改性的淀粉与阳离子聚合物反应或者b)将天然淀粉或未被阴离子改性的淀粉与阳离子聚合物反应，以及使用该聚合物改性的淀粉。
Burnfield(美国专利6,217,709)披露了一种组合物，其由阳离子淀粉、阳离子半乳甘露聚糖胶以及适合用作助滤剂和强度添加剂的酸所组成。
美国专利6,168,686(Sutman等)披露了一种提高细粒的排水速率和保留性的新方法，其包括：加入阳离子或两性淀粉和阳离子聚电解质，随后加入高分子量的阴离子聚丙烯酰胺共聚物。
美国专利5,859,128和6,048,929(Moffett，R.)披露了一种含有通过在碱性条件下将至少一种两性淀粉或阳离子淀粉与至少一种作为助留剂的聚丙烯酰胺蒸煮而制备的改性淀粉的纸配料。美国专利5,482,693(Rushmere，J.，Moffett，R.)、5,176,891(Rushmere，J.)和4,954,220(Rushmere，J)披露了一种制备水溶性多粒状聚铝硅酸盐微凝胶的方法。
美国专利5,178,730(Bixler，H.，Peats，S.)披露了可以通过将中等/高分子量的阳离子聚合物加入到配料中或者通过将天然锂蒙脱石加入到配料中来实现保留性的提高。
美国专利4,643,801(Johnson，K.)披露了一种粘合剂，其包括阳离子淀粉与阴离子高分子量聚合物和分散的二氧化硅的组合，以提高保留性。类似地，美国专利4,388,150(Sunden，O.等)披露了可以借助于使用胶体硅酸和阳离子淀粉而建立改进。
美国专利4,066,495(Voight，J.；PenderH.)披露了一种在造纸工艺中将阳离子淀粉和阴离子聚丙烯酰胺聚合物加入到纸浆中以提高保留性的方法。
美国专利4,954,220(Rushmere)披露了将阴离子聚硅酸盐微凝胶与有机聚合物用于絮凝的纸浆和填料细粒中的应用，以提高排水性和细粒保留性。
发明概述
本发明涉及通过将淀粉蒸煮并且在蒸煮之前或之后将淀粉与诱导凝胶化的物质(species)结合而得到的组合物。所得到的改性淀粉组合物可用作造纸中的助留剂，或用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。
根据本发明，还提供一种通过将淀粉与诱导凝胶化的物质蒸煮而制备的淀粉组合物。
根据本发明，还提供一种通过将淀粉、聚丙烯酰胺聚合物与诱导凝胶化的物质蒸煮而制备的淀粉组合物。
根据本发明，还提供一种通过将淀粉、阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物与诱导凝胶化的物质蒸煮而制备的淀粉组合物。
根据本发明，还提供一种适于形成用于纸配料的添加剂的干淀粉组合物，该淀粉组合物包括淀粉和诱导凝胶化的物质。
根据本发明，还提供一种适于形成用于纸配料的添加剂的干淀粉组合物，该淀粉组合物包括淀粉、聚丙烯酰胺聚合物和诱导凝胶化的物质。
根据本发明，还提供一种适于形成用于纸配料的添加剂的干淀粉组合物，该淀粉组合物包括淀粉、阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物和诱导凝胶化的物质。
根据本发明，还提供一种制备适于加入到纸配料中的淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉(带有或不带有聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物)与一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质结合以形成淀粉组合物，并且将淀粉组合物蒸煮以产生凝胶。
根据本发明，还提供一种制备适于加入到纸配料中的淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉(带有或不带有聚丙烯酰胺)蒸煮，并且在带有或不带有阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物的情况下将蒸煮的淀粉与一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质结合，以形成凝胶化淀粉组合物。
根据本发明，还提供一种制备适于加入到纸配料中的淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉(带有或不带有聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物)与一种或多种能够离子或配位键合的物质结合，以形成淀粉组合物，并且将淀粉组合物蒸煮以产生凝胶。
根据本发明，还提供一种制备适于加入到纸配料中的淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉(带有或不带有聚丙烯酰胺)蒸煮，并且在带有或不带有阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物的情况下将蒸煮的淀粉与一种或多种能够离子或配位键合的物质结合，以形成凝胶化淀粉组合物。
根据本发明，还提供一种制备适于加入到纸配料中的淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉(带有或不带有聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物)与一种或多种能够氢键合的物质结合，以形成淀粉组合物，并且将淀粉组合物蒸煮以产生凝胶。
根据本发明，还提供一种制备适于加入到纸配料中的淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉(带有或不带有聚丙烯酰胺)蒸煮，并且在带有或不带有阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物的情况下将蒸煮的淀粉与一种或多种能够氢键合的物质结合，以形成凝胶化淀粉组合物。
发明详述
本发明涉及溶液净化，并且特别地涉及用于造纸工艺中的纤维素类、无机填料和疏水性悬浮液例如沥青、脂肪酸、上浆剂、有机碳氟化合物以及其他材料的保留性。现有技术一般集中于将阳离子助留剂加入到造纸配料中。
本发明涉及通过将阳离子或两性淀粉与一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质蒸煮而得到的组合物。淀粉应该优选具有约0.01-0.30的阳离子取代度，并且在水溶液中在高于约60℃的温度下蒸煮有效地使淀粉改性的一段时间。蒸煮处理的结果将是凝胶化的产品，其可以作为助留剂加入到造纸配料中，或者用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。该组合物还可以包含聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物。作为选择，可以单独将阳离子淀粉或两性淀粉蒸煮，并且在蒸煮处理后将一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质与淀粉溶液结合以诱导凝胶化。淀粉应该优选具有约0.01-0.30的阳离子取代度，并且在水溶液中在高于约60℃的温度下蒸煮有效地使淀粉改性的一段时间。无机胶体物与淀粉溶液的结合将得到凝胶化的产品，其可以作为助留剂加入到造纸配料中，或者用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。该组合物还可以包含聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物。
本发明涉及通过将阳离子、阴离子、非离子或两性淀粉与一种或多种能够离子或配位键合的物质蒸煮而得到的组合物。淀粉应该在水溶液中在高于约60℃的温度下蒸煮有效地使淀粉改性的一段时间。蒸煮处理的结果将是凝胶化的产品，其可以作为助留剂加入到造纸配料中，或者用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。该组合物还可以包含聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物。作为选择，可以单独将阳离子、阴离子、非离子或两性淀粉蒸煮，并且在蒸煮处理后将一种或多种能够离子或配位键合的物质与淀粉溶液结合以诱导凝胶化。淀粉应该在水溶液中在高于约60℃的温度下蒸煮有效地使淀粉改性的一段时间。离子或配位键合的物质与淀粉溶液的结合将得到凝胶化的产品，其可以作为助留剂加入到造纸配料中，或者用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。该组合物还可以包含聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物。
能够离子或配位键合的物质可以选自以下物质的亚类：含有多价离子的物质、含有多个单价离子的物质和配体配位物质。这些物质(多价、单价和配体配位)可以单独或以组合方式包括或者包含，但不限于，含有以下元素的化合物或离子：铍、镁、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硼、氧、硫、氮、磷、碳和硅。
本发明涉及通过将阳离子、阴离子、非离子或两性淀粉与一种或多种能够氢键合的物质蒸煮而得到的组合物。淀粉应该在水溶液中在高于约60℃的温度下蒸煮有效地使淀粉改性的一段时间。蒸煮处理的结果将是凝胶化的产品，其可以作为助留剂加入到造纸配料中，或者用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。该组合物还可以包含聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物。作为选择，可以单独将阳离子、阴离子、非离子或两性淀粉蒸煮，并且在蒸煮处理后将一种或多种能够氢键合的物质与淀粉溶液结合以诱导凝胶化。淀粉应该在水溶液中在高于约60℃的温度下蒸煮有效地使淀粉改性的一段时间。氢键合的物质与淀粉溶液的结合将得到凝胶化的产品，其可以作为助留剂加入到造纸配料中，或者用作用于将固体和其他悬浮材料从含水分散液中除去的净化助剂。该组合物还可以包含聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或潜在的阴离子聚合物。
能够氢键合的物质可以单独或以组合方式包括，但不限于，无机物质例如硼酸盐、硅酸盐、铝酸盐，和有机物质例如含有二元醇或多元醇的部分，包括低聚物和聚合物例如聚乙烯醇、聚环氧乙烷以及其他能够氢键合的低聚物或聚合物例如聚乙酸乙烯酯和聚(n-乙烯基-2-吡咯烷酮)。
阳离子、阴离子、两性或非离子淀粉可以是以前用于造纸中的那些的任何一种或者其他合适的淀粉。阳离子淀粉可以得自于任何一种普通的产生淀粉的材料，例如玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉和小麦淀粉。可以通过任何合适的方法实现阳离子化，例如通过加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵以得到具有各种氮取代度的阳离子淀粉。淀粉上的阳离子取代度(wt％氮/淀粉)可以为约0.01-约0.30，优选为0.02-0.15。也可以选择天然形成的两性淀粉例如马铃薯淀粉，或者合成的两性淀粉。
可以在造纸厂使用淀粉蒸煮器而便利地完成蒸煮。可以选择间歇式蒸煮器或者连续式蒸煮器，例如喷射式蒸煮锅。蒸煮期间的固含量优选小于约15％，但如果可以实现充分的混合，也可以采用较高的固体浓度。间歇式蒸煮通常在约60℃-约100℃范围内的温度下，并且优选在大气压下进行。可以实践在大于大气压下的间歇式蒸煮，由此允许较高的蒸煮温度。连续的喷射式蒸煮通常在约60℃-约130℃范围内的温度下，并且优选在1个大气压和更高的压力下进行。如果防止了淀粉的分解，则可以采用较高的蒸煮温度。
淀粉的蒸煮时间或者结合的淀粉与诱导凝胶化物质的溶液的蒸煮时间应该足以允许淀粉至少部分溶解。所选择的蒸煮时间将随着所选择的组分、蒸煮装置和温度而变化，但通常将是少于1秒-约1小时范围内的时间。在较低的蒸煮温度下，通常需要较长的蒸煮时间。
可以用常规的酸、碱或者酸或碱的盐，例如硫酸、硝酸、盐酸、产生二氧化碳的碳酸、氢氧化钠和氢氧化钾来调节溶液pH。可以使用铝化合物例如明矾、聚氯化铝和铝酸盐如铝酸钠和铝酸钾来改变pH和增强保留性能。
可以将该改性的淀粉组合物作为助留剂加入到任何合适的纸配料中，以提高细粒、填料和其他悬浮材料的保留性。纸配料可以含有各种纸浆和无机填料，并且pH通常为约3-约10。因此如果需要，则可以将化学性、机械性、化学-机械性和半-化学性的纸浆与粘土、沉淀或研磨的碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、滑石和其他无机填料一起使用。这些填料通常以总的纸重量为5wt％-30wt％的填充量使用，但是对于一些特殊应用而言，可以达到高至35％或更高的程度。
本发明的一个特别实施方案包括一种适于形成用于纸配料的添加剂的干淀粉组合物。该干淀粉组合物包括淀粉、潜在的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物和诱导凝胶化的物质。本发明的干淀粉组合物可以作为干燥混合物来制备、运输和储存。可以将任何合适的液体例如水加入到干淀粉组合物中，以制得适合于蒸煮并且作为添加剂加入到纸配料中的湿溶液。
当纸配料还包含一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质时，得到了特别有利的结果。优选地，该胶体物质是阴离子胶体。这些胶体物质可以单独或以组合方式包括，但不限于，蒙脱土、膨润土、二氧化钛、硅溶胶、铝改性的硅溶胶、硅酸铝溶胶、聚硅酸、聚硅酸盐微凝胶和聚铝硅酸盐微凝胶。
干淀粉组合物、湿淀粉组合物或者纸配料还可以包含其他典型的添加剂，例如固有的上浆剂、湿强度剂和干强度剂、杀虫剂、铝化合物(例如明矾、铝酸盐、聚氯化铝等)、阳离子聚合物(助留剂和絮凝剂)、阴离子聚合物、两性聚合物和/或单独加入的淀粉。已经特别地发现铝化合物增强了本发明的保留性。
如上所述，制备淀粉组合物的方法可以通过以下方式进行：将淀粉、潜在的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物与一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质结合以制得淀粉组合物，并且将该组合物蒸煮。该方法还可以通过以下方式进行：将淀粉溶液、潜在的含有的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物蒸煮，并且将蒸煮的淀粉溶液与一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质结合，以制得淀粉组合物。该方法同样可以通过以下方式进行：将淀粉、潜在的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物与一种或多种能够离子或配位键合的物质结合，以制得淀粉组合物，并且将该组合物蒸煮。该方法同样可以通过以下方式进行：将淀粉溶液、潜在的含有的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物蒸煮，并且将蒸煮的淀粉溶液与一种或多种能够离子或配位键合的物质结合，以制得淀粉组合物。该方法同样可以通过以下方式进行：将淀粉、潜在的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物与一种或多种能够氢键合的物质结合，以制得淀粉组合物，并且将该组合物蒸煮。该方法同样可以通过以下方式进行：将淀粉溶液、潜在的含有的聚丙烯酰胺和/或阴离子聚合物或者潜在的阴离子聚合物蒸煮，并且将蒸煮的淀粉溶液与一种或多种能够氢键合的物质结合，以制得淀粉组合物。
实施例
除非另外说明，对于所有的实施例采用由56％漂白的硬木牛皮纸、24％漂白的软木牛皮纸和20％碳酸钙所组成的模拟纸配料进行灰分保留率试验。将纸浆精制成350ml加拿大的标准游离度。通过采用装有125P筛网并且在1250rpm下操作的Britt Jar进行灰分保留率试验。通过以下TAPPI标准T-261由白水样品测量灰分保留率。
实施例1
该实施例表明，在加入到纸配料之前在阴离子无机胶态二氧化硅的存在下将蒸煮的淀粉和阴离子聚丙烯酰胺一起共混得到了比单独加入三种添加剂更好的保留率值。通过将20克干燥的淀粉与1980g蒸馏水共混制备阳离子淀粉(得自A.E.Staley的Stalok 180)。然后将共混物在传感和模拟(Sensors and Simulations)自动间歇式淀粉蒸煮器中以20分钟的加热周期和30分钟的蒸煮周期在96℃下蒸煮。在蒸煮后允许淀粉冷却至室温。通过将1克干燥的聚合物水合到999g蒸馏水中而制备0.1％的阴离子聚丙烯酰胺(得自SNF Floger，Inc.的AN 923)。用磁力搅拌器将0.1％的PAM溶液搅拌1小时。通过将1克干燥当量的二氧化硅混合到799g水中(0.125％溶液)而制备胶态二氧化硅(N-8671)—得自Ondeo Nalco的产品。—
通过首先用硫酸将277g 1％蒸煮的淀粉的pH调节至5.0而制备共混物。接着将23g 0.1％的PAM加入到淀粉中并且彻底混合。然后用铝酸钠将混合物的pH增加至pH为7.8。最后将14.7g 0.125％的二氧化硅加入到淀粉/PAM混合物中并且彻底混合。
对于对照试验，单独但是同时将淀粉和PAM加入到纸配料中。在加入淀粉和PAM之后10秒将胶态二氧化硅加入到配料中。淀粉、PAM和二氧化硅的用量分别为15磅/吨、0.125磅/吨和0.1磅/吨。在15磅/吨的速率下将淀粉/PAM/二氧化硅共混物加入到纸配料中。灰分保留率结果在下面示于表1中。
表1
试验 灰分保留率
单独加入淀粉、PAM和二氧化硅(对照) 49.0
淀粉、PAM和二氧化硅一起混合 56.7
该结果表明，与单独加入添加剂相比，通过将淀粉、阴离子聚合物(PAM)和阴离子胶体物质(二氧化硅)在加入到纸配料之前一起混合而提高了灰分保留率。我们还将预期到通过将淀粉与胶态二氧化硅结合而没有PAM，并且如果在蒸煮之前将二氧化硅加入到淀粉中的灰分保留率优点。
实施例2
该实施例表明在能够离子键合的物质存在下将阳离子淀粉与阴离子聚丙烯酰胺结合的效果。对于该实施例，采用与实施例1中相同的步骤制备Stalok 180阳离子淀粉和AN 923阴离子聚丙烯酰胺。
对于该实施例，在不同的离子物质的存在下制备三种淀粉/PAM凝胶。对于所制备的每一种凝胶，在与阴离子聚丙烯酰胺混合之前用硫酸将阳离子淀粉的pH调节至5.0。通过将277g 1％的阳离子淀粉与23g0.1％的阴离子聚丙烯酰胺彻底混合而制备第一种凝胶。然后用氢氧化钠将混合物的pH增加至6.5。与第一种共混物完全类似地制备第二种淀粉/PAM凝胶，除了在加入PAM之前将氯化钙加入到淀粉中之外。氯化钙以1.6：1的Ca离子：PAM的比例加入。然后用氢氧化钠将混合物的pH增加至6.7。通过将277g阳离子淀粉(pH5)与23g 0.1％的阴离子聚丙烯酰胺彻底混合，然后用铝酸钠调节pH而制备第三种共混物。
对于对照试验，单独但是同时将淀粉和PAM加入到纸配料中。淀粉和PAM用量分别为15磅/吨和0.125磅/吨。在15磅/吨的速率下将淀粉/PAM共混物加入到纸配料中。灰分保留率结果在下面示于表2中。
表2
试验 灰分保留率
单独加入淀粉和PAM(对照) 46.3
使淀粉和PAM一起混合而没有离子物质 52.4
淀粉和PAM与存在的Ca离子一起混合 54.1
淀粉和PAM与存在的Al离子一起混合 58.0
该结果表明，通过将能够离子键合的物质(Ca离子和Al离子)加入到淀粉和PAM中而提高了灰分保留率。我们还将预期到，没有PAM而将离子键合的物质加入到淀粉中提供了与单独的淀粉相比显著提高的灰分保留率。另外，如果在蒸煮之前将能够离子键合的物质与淀粉混合，我们将预期到可比较的改进。
实施例3
实施例3表明在加入到纸配料之前将蒸煮的淀粉和能够氢键合的物质一起共混得到了比单独加入添加剂更好的保留率值。以与实施例中相同的方式制备阳离子淀粉(S.L.180)。在这种情况下，所使用的能够氢键合的聚合物是通过将1克干燥的聚合物水合到999g蒸馏水中而制备的0.1％的聚乙酸乙烯酯(PVAC)—得自Rohm and Haas(Polyco2152)。
通过将277g 1％的阳离子淀粉与23g 0.1％的PVA溶液彻底混合而制备共混物。
对于对照试验，单独但是同时将淀粉和聚乙酸乙烯酯加入到纸配料中。淀粉和聚乙酸乙烯酯用量分别为15磅/吨和0.125磅/吨。在15磅/吨的速率下将淀粉/PVAC共混物加入到纸配料中。灰分保留率结果在下面示于表3中。
表3
试验 灰分保留率
单独加入淀粉和聚乙酸乙烯酯 45.4
淀粉和聚乙酸乙烯酯一起混合 50.4
该结果表明，将蒸煮的淀粉与能够氢键合的物质混合得到了优于单独将两种材料加入到纸配料中的提高的灰分保留率。
实施例4
该实施例表明在加入到纸配料之前将淀粉和能够氢键合的物质的共混物一起蒸煮得到了比单独加入添加剂更好的保留率值。以与实施例中相同的方式制备阳离子淀粉(S.L.180)。在这种情况下，所使用的能够氢键合的聚合物是通过将1克干燥的聚合物水合到999g蒸馏水中而制备的0.1％的聚乙酸乙烯酯(PVAC)—得自Rohm and Haas(Polyco2152)。
通过将20干燥克数的阳离子淀粉与1813.4g蒸馏水彻底混合而制备共混物。接着将166.6g 0.1％的PVAC加入到淀粉浆料中。然后将共混物在传感和模拟自动间歇式淀粉蒸煮器中以20分钟的加热周期和30分钟的蒸煮周期在96℃下蒸煮。在蒸煮后允许淀粉共混物冷却至室温。
对于对照试验，单独但是同时将淀粉和聚乙酸乙烯酯加入到纸配料中。淀粉和聚乙酸乙烯酯用量分别为15磅/吨和0.125磅/吨。在15磅/吨的速率下将淀粉/PVAC共混物加入到纸配料中。灰分保留率结果在下面示于表4中。
表4
试验 灰分保留率
单独加入淀粉和聚乙酸乙烯酯 39.7
淀粉和聚乙酸乙烯酯一起蒸煮 43.3
该结果表明，将淀粉与能够氢键合的物质蒸煮得到了优于单独将两种材料加入到纸配料中的提高的灰分保留率。
对于下面的实施例，采用由85％Hammermill光复印纸、7.5％SAPPISomerset Cover Gloss涂料纸、7.5％Tembec BCTMP和15％加入的纯碳酸钙所组成的模拟纸配料进行灰分保留率试验。将这些组分一起共混以获得典型的纸配料性质，例如通常在生产碱性的无木质涂料纸的商业造纸厂发现的ζ电势、填料含量、电导率等。
为了测试灰分保留性，采用由缅因大学(University of Maine)开发的排水/保留装置。所采用的步骤与TAPPI标准T-261中所述的那些相似。
实施例5
实施例5表明，当在铝化合物的存在下将阳离子淀粉与聚合物共混物一起蒸煮时提高了灰分保留性能。对于该实施例，如在前的实施例中所述的那样制备阴离子聚合物—7M CMC。然后将用蒸馏水制得的未蒸煮的阳离子淀粉溶液—Stalok 160与水合的CMC以对于6.0wt％的总的溶液固含量而言为50∶1(淀粉∶CMC)的干燥比例共混。然后使用铝化合物—铝酸钠将该溶液的pH增加至9.0。然后将溶液在喷射式蒸煮锅中在255下蒸煮。
对于对照试验，单独但是同时将用量分别为20磅/吨和0.4磅/吨的淀粉和CMC加入到纸配料中。在20磅/吨的速率下将淀粉/CMC共混物加入到纸配料中。灰分保留率结果在下面示于表5中。
表5
试验 灰分保留率
单独加入淀粉和CMC(对照) 53.7
在蒸煮之前含有铝化合物的淀粉/CMC共混物 55.5
该结果表明，在蒸煮之前淀粉和阴离子聚合物—含有铝化合物的CMC的共混物胜过单独将淀粉和CMC加入到纸配料中。

Claims (25)

1.一种淀粉组合物，其通过将淀粉与诱导凝胶化的物质结合，并且在结合之前或之后将淀粉蒸煮以产生凝胶而制备，该诱导凝胶化的物质选自以下物质和其组合：
(a)一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质；
(b)一种或多种能够离子或配位键合的物质；和
(c)一种或多种能够氢键合的物质。
2.权利要求1的淀粉组合物，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质：蒙脱土、膨润土、二氧化钛、硅溶胶、铝改性的硅溶胶、硅酸铝溶胶、聚硅酸、聚硅酸盐微凝胶、聚铝硅酸盐微凝胶和其组合。
3.权利要求1的淀粉组合物，其还包含聚丙烯酰胺。
4.权利要求1的淀粉组合物，其还包含带有阴离子或潜在的阴离子基团的聚合物。
5.权利要求1的淀粉组合物，其还包含铝化合物。
6.一种包括权利要求1的淀粉组合物的配料。
7.权利要求6的配料，其进一步包括铝化合物。
8.权利要求1的淀粉组合物，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的能够离子或配位键合的物质：含有铍、镁、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硼、氧、硫、氮、磷、碳、硅的化合物或离子，和其组合。
9.权利要求1的淀粉组合物，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的能够氢键合的物质：无机物质例如硼酸盐、硅酸盐、铝酸盐，和有机物质例如含有二元醇或多元醇的部分，包括低聚物和聚合物例如聚乙烯醇、聚环氧乙烷以及其他能够氢键合的低聚物或聚合物例如聚乙酸乙烯酯和聚(n-乙烯基-2-吡咯烷酮)，和其组合。
10.一种适于形成用于纸配料的添加剂的干淀粉组合物，该淀粉组合物包括淀粉和诱导凝胶化的物质，该诱导凝胶化的物质选自以下物质和其组合：
(a)一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质；
(b)一种或多种能够离子或配位键合的物质；和
(c)一种或多种能够氢键合的物质。
11.权利要求10的淀粉组合物，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质：蒙脱土、膨润土、二氧化钛、硅溶胶、铝改性的硅溶胶、硅酸铝溶胶、聚硅酸、聚硅酸盐微凝胶、聚铝硅酸盐微凝胶和其组合。
12.权利要求10的淀粉组合物，其还包含聚丙烯酰胺。
13.权利要求10的淀粉组合物，其还包含带有阴离子或潜在的阴离子基团的聚合物。
14.权利要求10的淀粉组合物，其还包含铝化合物。
15.一种包括权利要求10的淀粉组合物的配料。
16.权利要求15的配料，其进一步包括铝化合物。
17.权利要求10的淀粉组合物，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的能够离子或配位键合的物质：含有铍、镁、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硼、氧、硫、氮、磷、碳、硅的化合物或离子，和其组合。
18.权利要求10的淀粉组合物，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的能够氢键合的物质：无机物质例如硼酸盐、硅酸盐、铝酸盐，和有机物质例如含有二元醇或多元醇的部分，包括低聚物和聚合物例如聚乙烯醇、聚环氧乙烷以及其他能够氢键合的低聚物或聚合物例如聚乙酸乙烯酯和聚(n-乙烯基-2-吡咯烷酮)，和其组合。
19.一种制备淀粉组合物的方法，该方法包括：将淀粉与诱导凝胶化的物质结合，并且在结合之前或之后将淀粉蒸煮以产生凝胶，该诱导凝胶化的物质选自以下物质和其组合：
(a)一种或多种阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质；
(b)一种或多种能够离子或配位键合的物质；和
(c)一种或多种能够氢键合的物质。
20.权利要求19的方法，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的阴离子、阳离子或两性的无机胶体物质：蒙脱土、膨润土、二氧化钛、硅溶胶、铝改性的硅溶胶、硅酸铝溶胶、聚硅酸、聚硅酸盐微凝胶、聚铝硅酸盐微凝胶和其组合。
21.权利要求19的方法，其中还将聚丙烯酰胺与淀粉和诱导凝胶化的物质结合。
22.权利要求19的方法，其中还将带有阴离子或潜在的阴离子基团的聚合物与淀粉和诱导凝胶化的物质结合。
23.权利要求19的方法，其中还将铝化合物与淀粉和诱导凝胶化的物质结合。
24.权利要求19的方法，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的能够离子或配位键合的物质：含有铍、镁、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硼、氧、硫、氮、磷、碳和硅的化合物或离子，和其组合。
25.权利要求19的方法，其中诱导凝胶化的物质包括选自以下的能够氢键合的物质：无机物质例如硼酸盐、硅酸盐、铝酸盐，和有机物质例如含有二元醇或多元醇的部分，包括低聚物和聚合物例如聚乙烯醇、聚环氧乙烷以及其他能够氢键合的低聚物或聚合物例如聚乙酸乙烯酯和聚(n-乙烯基-2-吡咯烷酮)，和其组合。
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