[发明专利]酰基卤的液体分散体

说明书

本公开记载了酰基卤液体分散体和用赋予纤维质材料提高的疏水性和/或疏油性而不牺牲其可生物降解性的组合物处理这类材料的可调节方法。所公开的方法提供了使酰基卤与纤维质材料反应并使糖脂肪酸酯结合在纤维质材料上，包括本公开提供由这样的方法制备的产品。如此处理的材料显示出更高的疏水性、疏油性、屏障功能和机械性能，并且可用于需要此类特征的任何应用。

技术领域

本公开涉及涂覆分散体、制备用该分散体涂覆的纤维素基材料的方法和由该方法制备的纤维素基材料。

背景技术

世界纸浆产量的百分之十被转化为纤维素衍生物。然而，只有脂族C2至C4羧酸的纤维素酯和混合酯在工业上大量使用，特别是在涂料、膜、纺织和香烟过滤嘴工业中。此类低级酯通常由相应的羧基酸及其酸酐合成。

脂肪纤维素酯的制备需要比低级酯系列(the lower series)更严格的方法。它们通常由作为施胶剂的脂肪酰氯制备。这种强大的试剂会产生腐蚀性的盐酸作为酯化反应的副产物。为了限制纤维素的酸性降解，吡啶和/或三乙胺已被用于中和形成的HCl(例如，“吡啶法”)。在用吡啶法处理材料时，已发现即使不进行酯化，其材料也相当弱化或破坏。因此，尽管利用脂肪酸衍生物通过酯化使固体材料疏水化的原理早已为人所知，并且尽管自1930年以来就该课题开展了各种研究项目，但基于这一原则的实用性开发尚未实现工业规模。

因为脂肪酰卤通常是水不溶性的，包括它们可以与水发生强烈反应，所以它们通常以有机溶液的形式使用，使得它们难以在水性造纸环境中处理。纤维素的脂肪酸酯可以在均相介质中合成，例如在LiCl/DMAc离子液体中的溶液。已经提出了若干种纤维素酰化方法，并且在非均相和均相介质中使用了不同的试剂，包括使用各种表面活性剂。表面活性剂，即通常同时包含油溶性烃链和水溶性极性基团的材料，通常不用作纸施胶分散体的分散剂，因为它们往往表现出抗施胶作用，即它们会降低耐水性。

常规表面活性剂通常具有一个亲水基团和一个疏水基团。最近已有介绍一类具有至少两个疏水基团和至少两个亲水基团的表面活性剂。与常规表面活性剂相比，这些已被发现出乎意料地有效。这些在文献中被称为“Gemini表面活性剂”(参见，例如，美国专利No.5,643,864、5,710,121、5,789,371、5,811,384和5,863,886；Gemini表面活性剂的其他实例公开于国际公开No.WO 95/19955、WO 98/15345、WO 98/15346、WO 98/23365、WO 98/37062和WO 98/45308，通过引用将它们的全部内容并入本文)。

Geminis可以具有不寻常且特殊的结构特征，其中之一在结构1中示出。

其中R是脂肪酸部分。

所有的Geminis都具有至少两个疏水链和两个离子或极性基团，并且间隔基的性质上存在很大差异。

糖脂肪酸酯(SFAE)是两亲物，其中例如蔗糖作为亲水基团，脂肪酸作为亲脂基团。由于蔗糖含有8个羟基，可以产生蔗糖单脂肪酸酯到八脂肪酸酯的化合物。与Gemini表面活性剂一样，SFAE因其涵盖的亲水亲油平衡(HLB)范围广而著称。此外，虽然SFAE未被归类为Gemini表面活性剂，但它们中的许多满足上述定义的结构要素(例如，葡萄糖+果糖和二至七取代度[DS])。

尽管一些Gemini表面活性剂可能是可生物降解的，但SFAE是具有众所周知的乳化和增溶性质的天然和可生物降解的赋形剂，它们可用作基于化石燃料的Gemini表面活性剂的可持续替代品，包括用作用于酰基氯施胶剂的分散剂——在与此类施胶剂一起使用时，其尤其不会降低耐水性，同时提供独立的耐水性/耐油脂性和纸强度。此外，如本文所公开的这种分散体提供了使HCl的释放骤停的手段。

发明内容