聚合物產物、生產該聚合物的方法及該聚合物的用途技術

本發明專利技術涉及一種用于生產陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法。本發明專利技術還涉及陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物和所述共聚物在造紙行業中作為強度劑、助留劑和排水劑的用途。

Polymer product, process for producing the polymer, and use of the polymer

The invention relates to a process for the production of cationic copolymers based on polyvinyl amines. The invention also relates to cationic polyethylene based copolymers and the use of the copolymers as strength agents, retention agents, and drainage agents in the paper industry.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利
本專利技術涉及生產陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法。本專利技術還涉及一種陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物和該共聚物在造紙行業中的用途。
技術介紹
造紙行業不斷努力改進紙和紙板品質、提高加工速度、降低制造成本等。各種化學品(合成的和天然存在的)用于處理紙漿以改進例如留著和排水，以及產生最終紙產品的物理性質例如濕強度和干強度。助留劑是改進功能性化學品在基材中的留著的加工化學品。其結果是，使用總量更少的化學品來獲得相同的功能性化學品效果和使被浪費的化學品更少。用作留著助劑的典型化學品是聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯亞胺(PEI)和膨潤土。排水添加劑是增加水從絲網上的紙漿漿料的排水速率的材料。常見排水添加劑是陽離子淀粉、丙烯酰胺和聚(氯化二烯丙基二甲基銨)(DADMAC)。濕強度添加劑確保當紙變濕時仍保留其強度。這在薄紙中特別重要。標準濕強度添加劑是脲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)和聚酰胺-表氯醇(PEA)。干強度添加劑是改進正常或不濕條件下紙強度的化學品。使用的典型化學品是淀粉和PAM衍生物。淀粉和PAM衍生物可以帶陰離子或陽離子電荷。通過使用陽離子淀粉或PAM，帶負電荷的纖維可以與陽離子淀粉或PAM結合，從而增加纖維之間的互連，因此增加強度。強度添加劑、留著和排水助劑的實例在文獻WO2007/136756中公開。該文獻公開了用作造紙過程中的強度添加劑、留著和排水助劑的乙烯基胺(例如聚乙烯基胺(PVAM))與具有與吸電子基團綴合的不飽和鍵的化合物的邁克爾加成加合物。然而，仍需要對留著、排水和強度性質具有改進影響的新的添加劑。專利技術概述本專利技術涉及根據權利要求1的用于生產陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法。本專利技術還涉及根據權利要求11的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物。本專利技術另外涉及根據權利要求15的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物在造紙行業中的用途。現在意料不到地發現，新的通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物在造紙期間改進了留著和排水，以及最終紙產品的強度性質。聚乙烯基胺(PVAM)通常是線形聚合物。現在業已發現，由于該線形，它們作為強度添加劑或助留劑和排水劑的性能是有限的。本專利技術的新的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物具有三維結構。共聚物的聚(N-乙烯基甲酰胺-聚(乙烯基胺)(PNVF-PVAM)線形主鏈被一種或多種聚丙烯酰胺型聚合物支化以創建三維結構。另外，所述聚丙烯酰胺型聚合物部分為共聚物帶來了CONH2基團。這些基團(酰胺基團)改變了PNVF-PVAM在水溶液中的物理和化學性質，且增強了分子間和分子內的相互作用。在酰胺基團的存在下，在共聚物和纖維之間形成更多氫鍵，在基于強度、留著或排水現象方面產生更好的性能。本專利技術的共聚物的新結構特征增加造紙工業中的性能應用。附圖簡述圖1公開了根據本專利技術的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物在水中的ζ電位(mV)值。圖2公開了根據本專利技術的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物在水中的電荷(μeq/L)值。專利技術詳述在本專利技術的一方面，提供了一種生產陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法。所述陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物經由邁克爾加成制備，其中聚(乙烯基胺)(PVAM)的氨基與交聯劑的一個雙鍵反應且交聯劑中存在的另一個雙鍵與構建相應的聚合物(例如聚(丙烯酰胺)(PAM))的單體(例如丙烯酰胺)反應。更具體地，提供了一種用于生產具有通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法，其中，R1選自NH-R2-NH或由下式表示的基團；R2選自CH2、CH(CH3)CH2、(CH2)2、(CH2)3、(CH2)4、(CH2)5、(CH2)6、(CH2)7、(CH2)8、(CH2)9、(CH2)10、(CH2)11、(CH2)12、CH=CH和環己基；R3選自H和CH3；R4選自H、CH2OH、(CH2)3N(CH3)2和CH(CH3)2CH2N(CH3)3；n、o、p和q是整數，且n+o+p范圍為650至26000，o/(o+p)范圍為10/100至100/100，且q是325至130000；其中所述方法包括在具有通式IV的交聯劑的存在下，使具有通式II的聚合物與具有通式III的化合物反應，其中，n和o是整數，且n+o范圍為650至26000，其中R3和R4如上限定，其中R1如上限定；和獲得具有通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物。n、o、p和q是整數，表示其在聚合物中分布的重復單元數。n是0或正整數；o、p和q是正整數，和n+o+p范圍為650至26000，o/(o+p)范圍為10/100至100/100，且q是325至130000。在一個實施方案中，具有通式III的化合物選自丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基(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]-丙烯酰胺及其甲基氯季銨鹽，或其混合物。優選具有通式III的化合物是丙烯酰胺。丙烯酰胺是最具反應性的單體。具有通式III的化合物是市售可得的。在一個實施方案中，具有通式IV的交聯劑選自N,N’-亞甲基-雙丙烯酰胺(MBA)、1,4-雙(丙烯酰基)哌嗪、N,N’-(1-甲基-1,2-乙烷二基)雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-丙叉基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-丁叉基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,12-十二烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,9-壬烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,5-戊烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,4-丁烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,6-己烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-乙叉基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,3-丙烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,2-乙烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,4-環己烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,8-辛烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-雙(丙烯酰基)咪唑啉或其混合物。優選具有通式IV的交聯劑是N,N'-亞甲基-雙丙烯酰胺(MBA)。MBA可以用已知的方法來制造。此外，具有通式IV的交聯劑是市售可得的。在一個優選的實施方案中，R1是NH-R2-NH；R2是CH2；R3是H；和R4是H。通式II的聚合物(也稱為聚乙烯基胺-聚(N-乙烯基甲酰胺)(PVAM-PNVF))可以由聚(N-乙烯基-甲酰胺)(PNVF)的水解獲得。n和o是整數，表示以無規方式分布在聚合物中的重復單元數，其中n是0或正整數，o為正整數且n+o范圍為650至26000。水解反應可以是酸性或堿性水解。優選所述水解是酸水解。水解度優選為10至100%。當水解度為100%時，整數n是0。最優選地，水解度為10%至50%。具有高水解度的聚合物是難以處理的。這是由于高水平的NH2基團造成的高粘度。在一個實施方案中，通式II的聚合物由聚(N-乙烯基-甲酰胺)(PNVF)的酸水解反應獲得。在一個優選的反應方法中，水解反應在氮氣氣氛下進行。PNVF與Na2S2O4和水混合在一起。混合物混合直至Na2S2O4溶解。優選緩慢地加入酸(例如HCl)，且首先將反應混合物溫熱至50-55℃，且隨后至80-8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生產具有通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法其中R1選自NH?R2?NH和由下式表示的基團：；R2選自CH2、CH(CH3)CH2、(CH2)2、(CH2)3、(CH2)4、(CH2)5、(CH2)6、(CH2)7、(CH2)8、(CH2)9、(CH2)10、(CH2)11、(CH2)12、CH=CH和環己基；R3選自H和CH3；R4選自H、CH2OH、(CH2)3N(CH3)2和CH(CH3)2CH2N(CH3)3；n是0或正整數，o、p和q為正整數，且n+o+p范圍為650至26000，o/(o+p)范圍為10/100至100/100，且q是325至130000；其中所述方法包括在具有通式IV的交聯劑的存在下，使具有通式II的聚合物與具有通式III的化合物反應，其中，n為0或正整數，且o為正整數，且n+o范圍為650至26000，其中R3和R4如上限定，其中R1如上限定；和獲得具有通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.10.09 FI 201458851.一種用于生產具有通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物的方法其中R1選自NH-R2-NH和由下式表示的基團：；R2選自CH2、CH(CH3)CH2、(CH2)2、(CH2)3、(CH2)4、(CH2)5、(CH2)6、(CH2)7、(CH2)8、(CH2)9、(CH2)10、(CH2)11、(CH2)12、CH=CH和環己基；R3選自H和CH3；R4選自H、CH2OH、(CH2)3N(CH3)2和CH(CH3)2CH2N(CH3)3；n是0或正整數，o、p和q為正整數，且n+o+p范圍為650至26000，o/(o+p)范圍為10/100至100/100，且q是325至130000；其中所述方法包括在具有通式IV的交聯劑的存在下，使具有通式II的聚合物與具有通式III的化合物反應，其中，n為0或正整數，且o為正整數，且n+o范圍為650至26000，其中R3和R4如上限定，其中R1如上限定；和獲得具有通式I的陽離子性基于聚乙烯基胺的共聚物。2.根據權利要求1的方法，其中式II的聚合物通過聚(N-乙烯基-甲酰胺)(PNVF)的水解、優選通過PNVF的酸水解獲得。3.根據權利要求2的方法，其中水解度為10-100%，優選10%-50%。4.根據權利要求1-3中任一項的方法，其中具有通式IV的交聯劑選自N,N’-亞甲基-雙丙烯酰胺(MBA)、1,4-雙(丙烯酰基)哌嗪、N,N’-(1-甲基-1,2-乙烷二基)雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-丙叉基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-丁叉基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,12-十二烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,9-壬烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,5-戊烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,4-丁烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,6-己烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-乙叉基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,3-丙烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,2-乙烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,4-環己烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-1,8-辛烷二基雙(2-丙烯酰胺)、N,N’-雙(丙烯酰基)咪唑啉或其混合物，優選N,N'-亞甲基-雙丙烯酰胺(MBA)。5.根據權利要求1-4中任一項的方法，其中具有通式III的化合物選自丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基(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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S勒格蘭德，
申請(專利權)人：凱米羅總公司，
類型：發明
國別省市：芬蘭;FI