本发明专利技术涉及用于制造纸、纸板或类似物的具有改善的储存稳定性的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物，其水性组合物包含乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物和缓冲酸，该乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物具有0.8至1.8meq/g干聚合物的阳离子电荷密度和5至15％的干物质含量。该水性组合物的pH值为2.2至4.0，且在35℃下储存30天或23℃下储存60天后，通过使用布氏粘度计在25℃下测量，该水性组合物的粘度为小于80mPas。
Acidified polyacrylamide polymer compositions with glyoxal, applications and methods for improving the strength properties of paper, paperboard or similar substances
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物，其用于提高纸、纸板或类似物的强度性能的用途和方法本专利技术涉及具有改善的储存稳定性的乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物，以及其用于提高纸、纸板或类似物的强度性能的用途和方法。乙醛酸化聚丙烯酰胺(GPAM)通常用于各种纸张等级中以增强干强度和临时湿强度。还使用乙醛酸化聚丙烯酰胺来提高许多纸板级纸产品的抗压强度和尺寸稳定性。在许多情况下，在强度改善的同时，排水或压制部的脱水也可得到改善。还可以改善湿纸幅的强度，从而允许纸幅更高的运行速度。已知乙醛酸化聚丙烯酰胺组合物在其商业用途中面临挑战。乙醛酸化聚丙烯酰胺组合物通常以水溶液的形式进行运输和储存。为了提供具有足够储存稳定性的乙醛酸化聚丙烯酰胺，乙醛酸化聚丙烯酰胺的干物质含量通常为约7-7.5％。由于体积大，GPAM组合物的运输成本增加。此外，GPAM组合物不是完全稳定的，且乙二醛还倾向于使聚丙烯酰胺基础聚合物继续交联，因此水溶液的粘度在储存期间倾向于增加并最终导致形成凝胶。因此，GPAM组合物具有有限的保质期，并且在形成凝胶后，组合物不能再使用。此外，升高的温度将加速凝胶形成，因此保质期更加有限。因此，需要具有合理浓度和合理储存稳定性的GPAM组合物。通常，通过使乙二醛与聚丙烯酰胺基础聚合物在弱碱性水溶液中反应并在酸性条件下稳定来制备乙醛酸化聚丙烯酰胺组合物。当达到所需的乙醛酸化程度时，通常约一半所添加的乙二醛在最终的组合物中保持未反应。当使用乙醛酸化聚丙烯酰胺组合物作为纸或纸板制造中的添加剂时，未反应的乙二醛，即所谓的游离乙二醛，将保留在造纸水循环中并最终结束于废水处理过程。如果最终产品中存在的乙二醛的量为1重量％或更多，则可能需要将产品分类并标记为生殖细胞致突变性，类别2：“怀疑导致遗传缺陷”。此外，最终产品中的1重量％的乙二醛含量可能会导致产品被分类并标记为皮肤致敏，类别1：“可能引起过敏性皮肤反应”。这些分类以全球协调系统(GlobalHarmonizedSystem,GHS)为基础，表明当前的分类标准，并且在全球已实施该规定的国家中有效，例如欧洲国家、美利坚合众国和若干亚洲国家。致突变性和皮肤致敏分类限制了在上述定义的国家中在纸张和纸板制造中大量使用GPAM组合物。因此，存在对含有小于1重量％的未反应的乙二醛的GPAM组合物的市场需要。本专利技术的一个目的是减少或甚至消除现有技术中出现的上述问题。特别地，本专利技术的一个目的是提供一种储存稳定的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物，其阳离子电荷密度为0.8-1.8meq/g干聚合物。此外，本专利技术的另一个目的是提供一种储存稳定的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物，其优选具有低于1重量％的未反应的乙二醛。本专利技术的另一个目的是提供一种制备储存稳定的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物的方法，该阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物具有高的聚合物固体含量并且还优选具有低于1重量％的未反应的乙二醛。本专利技术的另一个目的还是提供一种阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物，以及提供增加最终的纸或纸板的强度性能的方法。为了实现上述目的，本专利技术的特征在于所附独立权利要求中所呈现的内容。在其它权利要求中描述本专利技术的一些优选实施方案。根据本专利技术的用于制造纸、纸板或类似物的典型阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物包括-乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物，其阳离子电荷密度为0.8-1.8meq/g干聚合物，干物质含量为5-15％，-水性介质，和-缓冲酸，以及任选的无机酸，其中水性组合物的pH值为2.2-4.0。根据本专利技术的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物的典型用途是用于改善纸、纸板或类似物的强度性能。用于增加纸、纸板或类似物的强度性能的典型方法包括：-获得纤维原料，-将根据本专利技术的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物添加到纤维原料中，和-将纤维原料形成为纸、纸板或类似物。现在已经令人惊讶地发现，可以获得具有高的聚合物固体含量的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺(GPAM)聚合物组合物，其在35℃下储存30天后或在23℃储存60天后具有储存稳定性。特别地，已经发现，在高的聚合物固体含量下和未反应的乙二醛低于1wt-1％的情况下，可以使阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺(GPAM)聚合物组合物具有良好的储存稳定性。此外，已发现，同时具有良好的储存稳定性，高的浓度且优选未反应的乙二醛低于1重量％的阳离子GPAM组合物需要合理的低分子量的聚丙烯酰胺基础聚合物，乙二醛在乙醛酸化中足够高的反应速率以及GPAM组合物的缓冲。与常规乙醛酸化聚丙烯酰胺的制备相比，这些特征可使乙醛酸化继续至更高粘度，通过使用布氏粘度计在25℃下测量至少达到17mPas或更高，这对应于乙醛酸化聚丙烯酰胺的较高分子量。由于乙醛酸化聚丙烯酰胺的分子量增加，预期在纸、纸板或类似物中具有更好的强度性能。本专利技术的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物可以例如，通过使用重均分子量MW在4000-12000g/mol范围内的聚丙烯酰胺基础聚合物并通过在乙醛酸化反应期间使超过50％的所加入的乙二醛反应来获得。因此，根据本专利技术的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的典型水性组合物可通过包括以下的方法制备，所述方法包括-在碱性水溶液中使乙二醛与重均分子量为4000-12000，优选为5000-11000g/mol，且更优选为6000-10000g/mol，且甚至更优选为6500-9000g/mol的聚丙烯酰胺基础聚合物反应，和-在25℃下通过使用布氏粘度计测量，当水性组合物具有17-27mPas，且优选20-25mPas的粘度时，通过向乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的水性组合物中加入缓冲酸和任选的无机酸来终止乙醛酸化反应并将pH稳定在2.2-4.0的范围内。根据本专利技术的阳离子GPAM组合物具有改善的储存稳定性，这可以通过在35℃下储存至少30天后或在23℃下储存60天后通过测量水性组合物的粘度来从组合物的水溶液中证实。在35℃下储存30天后或在23℃下储存60天后，通过布氏粘度计测量，组合物具有小于80mPas的粘度。此外，根据本专利技术的水性组合物的pH值在2.2-4.0的范围内、优选在2.5-3.5的范围内，且更优选在2.8-3.5的范围内，以用于提供具有所需粘度的稳定的乙醛酸化聚丙烯酰胺组合物。在储存期后，即在35℃下储存至少30天或在23℃下储存60天后，组合物的pH仍然在这些范围内。本专利技术的阳离子GPAM组合物是水溶液形式，并且根据本专利技术的一个实施方案，在35℃下储存45天且优选60天后，通过布氏粘度计测量，该组合物具有小于80mPas的粘度。在23℃下储存即使90天后或120天后，通过布氏粘度计测量，根据本专利技术的组合物具有小于80mPas的粘度。在本专利技术的一个实施方案中，在35℃下储存30天或在23℃下储存60天后，通过布氏粘度计测量，阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物具有小于50mPas的粘度。这些粘度性质表明本专利技术的乙醛酸化聚丙烯酰胺组合物在高的聚合物固体含量下具有令人惊讶的良好储存稳定性。在较低温度下自然可以获得更好的储存稳定性，并且保质期可以显著长得多。乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物组合物的改善的储存稳定性使得更长的运输行程和更高的储存温度成为可能，当然，还允许在使用前的更长保质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的组合物，其特征在于，所述组合物包含‑乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物，其阳离子电荷密度为0.8至1.8meq/g干聚合物，干物质含量为5至15％，‑水性介质，和‑缓冲酸，且水性组合物的pH值为2.2至4.0。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 FI PCT/FI2016/0509271.一种阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的组合物，其特征在于，所述组合物包含-乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物，其阳离子电荷密度为0.8至1.8meq/g干聚合物，干物质含量为5至15％，-水性介质，和-缓冲酸，且水性组合物的pH值为2.2至4.0。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含未反应的乙二醛，其量小于所述组合物总重量的1重量％。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的干物质含量优选为6至13％，更优选为8至12％，且甚至更优选为9至11％。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物在35℃下储存30天，优选45天且更优选60天后；或者在23℃下储存60天，优选90天且更优选120天后，通过在25℃下使用布氏粘度计测量，所述组合物的粘度为小于80mPas。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物在35℃下储存30天后，或者在23℃下储存60天后，通过在25℃下使用布氏粘度计测量，所述组合物的粘度为小于50mPas。6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的阳离子电荷密度为1.0至1.7meq/g干聚合物，优选1.1至1.5meq/g干聚合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述水性组合物的pH优选为2.5至3.5，且更优选2.8至3.5。8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，通过在25℃下使用布氏粘度计直接测量，所述组合物在乙醛酸化后的粘度为17至27mPas。9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的重均分子量MW>250000g/mol，且优选>300000g/mol。10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述乙醛酸化聚丙烯酰胺聚合物的乙二醛与丙烯酰胺单元的摩尔比为0.50至0.65，优选为0.56至0.63。11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，基于总的乙二醛，所述组合物包含小于50重量％，优选小于45重量％，更优选小于40重量％，且甚至更优选小于37重量％的未反应的乙二醛。12.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其特征在于，所述缓冲酸是包含优选10至200mmol/l且更优选20至150mmol/l的量的甲酸，或优选5至100mmol/l且更优选10至60mmol/l的量的柠檬酸的水溶液。13.用于制备根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡比，马蒂·希耶塔涅米，M·哈里宁，S·蒂佩里，弗拉迪米尔·格里戈里耶夫，M·维尔塔嫩，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI
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