[发明专利]上浆组合物、其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于与生产纸张、纸板、硬纸板及其类似产品相关的所谓上浆组合物的一种新组合物。本发明也涉及制备所述组合物的方法和其用途，也就是说，是与生产上浆纸、上浆纸板、或上浆硬纸板方法相关的。最后，本发明还涉及上浆纸、上浆纸板，或上浆纸板，其中纸、纸板或硬纸板是已按照本发明所述方法生产的。

更精确地说，本发明涉及一种包括至少有任何疏水、纤维素活性上浆剂和至少一种天然及/和合成聚合物的水(水基)乳液或分散液型的组合物。

发明背景

就大多数纸张、纸板及纸板品级来说，都要求在纸张生产过程中，通过添加疏水物质使液体渗入纸张、纸板及硬纸板结构中的速率降低。复印纸、书写纸及打字纸，用于所谓喷墨打印机的纸，以及用于包装橘汁、牛奶及其它液体的纸板，都属于这种纸、纸板及硬纸板品级的实例。

它们适宜用途的这些品级都要求对某些液体具有排斥特性。可以有各种不同，或达到这种效果的方法。其中之一包括在纸张生产过程中添加有疏水材料的乳液或分散液。

疏水纤维素活性型的水乳液和分散液是前已知的。但是，这些乳液和分散液都只是用单一疏水的纤维素活性上浆剂生产的。

许多不同的疏水材料可以利用。这种所谓疏水纤维素活性上浆剂属于最有效的一类。据认为，当采用这种类型的上浆剂时，疏水效应是通过疏水材料与纤维素的羟基基团间反应实现的。

这种生产纸张或纸板过程中用得最普通的与中性或弱碱性条件相关的疏水纤维素活性材料是烷基乙烯酮二聚物(以下称物AKD)或烯基琥珀酸酐(以下称为ASA)。

烷基乙烯酮二聚物，它首先应用于特别要求疏水性持久恒定的场合，在纸张或纸板进行干燥时，它能够与纤维素发生反应，在其中生成β-酮酯。下图说明AKD与纤维素间的反应和水解反应：

pH值低时此反应进行缓慢，而且实际上AKD不能应用于PH值为中性或弱碱性以外的其它范围。纸张或纸板生产中AKD也会发生水解，而不是与纤维反应，得到的是不稳定β-酮酸。β-酮酸能够脱碳成为相应的酮。在纸张生产过程中形成的水解产物，即所获得的酮产物，对于某些照相复印设备是非常有害的，其中这些酮类可生成沉淀。

但是，AKD水解反应的程度比与ASA的小很多。

这就意味着，通常给纸厂或纸板厂提供的是粒度为0.2-2微米的分散液或乳液的形式的AKD。通常用阳离子活性聚合物的方法来稳定这种分散液或乳液。这种也会使颗粒带电的聚合物通常是由阳离子活性淀粉所组成，但也可用阴离子或两性淀粉或合成聚合物形成。

AKD熔点为15-60℃，这与其脂肪链长度相关。最常使用的工业产品通常是C₁₄、C₁₆和C₁₈烃的混合物，相当于其熔点在40-69℃之间。

在脂肪酸型萃取剂存在时，AKD特别敏感，因为这种试剂在碱性pH值下会被皂化，而且也会与纤维素表面分布竞争。AKD不良分布会导致其与纤维化学反应不佳的后果。因此，采用AKD会使Gorunwood、热机械纸浆和化学机械纸浆疏水困难。

但是，用AKD最明显的缺点是疏水性形成缓慢。在造纸或纸板机械中生产几天之后才能达到完全上浆。

另一缺点是AKD用量太大会引起一些纸张或纸板/纸板有关摩擦的问题。AKD也会损坏与照相复印过程相关的色料添加剂和损坏与塑料层压材料生产有关的塑料层粘着性。

烯基琥珀酸酐(ASA)是所谓纤维素活性疏水剂的另一实例。此酸酐可与纤维素的羟基基团反应，其中发生一种酯基转移过程。与AKD相比，ASA与纤维素的反应活性非常高，因此，与水反应活性也很高，其中，产物水解对ASA也是一个比对AKD更大的问题。

ASA是以油状输送至造纸厂的，有时添加乳化剂。乳化过程是发生在与造纸或造纸板机器相连的专门乳化装置中(所谓原位生产)，并使用阳离子、阴离子或两性淀粉或其它聚合物作为稳定剂和电荷载体。乳化液的粒度通常在1-5微米。较大的粒子水解较缓慢，而较小颗粒在纤维素纤维上分布较好。因此有一个优化粒度的问题。因此，ASA水解迅速，分解产物及其与Ca²⁺的盐是粘性的，常常引起造纸或纸板过程中的沉积。水解及反应速度随pH值增加而加快，但是在整个pH范围这个反应都是快速的。疏水性形成快速，并通常，在造纸和造纸板过程的整理段完全形成。

以下为ASA与纤维素反应的说明：

式中R或R’为烯基。