專利名稱：制備改性二烯丙基－n,n－二取代鹵化銨聚合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的方法，以及該聚合物與一種或多種高分子量、水溶性的陽離子、陰離子、非離子、兩性離子、或兩性聚合物絮凝劑結(jié)合在改善造紙過程中的留著性(retention)和濾水性(drainage)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
美國專利第6,605,674號描述了結(jié)構(gòu)改性的陽離子聚合物的制備，其中單體在自由基聚合條件下聚合，在大約30％單體聚合后，將結(jié)構(gòu)改性劑加入聚合反應(yīng)中，并描述了該聚合物作為造紙過程中的助留劑和助濾劑的應(yīng)用。
在“TAPPI 99為下個千年做準(zhǔn)備(TAPPI 99 Preparing for the NextMillennium)”，第3卷，第1345-1352頁，TAPPI Press(1999)中，Hunter等人總結(jié)了中等分子量的二烯丙基二甲基氯化銨/丙烯酰胺共聚物作為助留劑和助濾劑的應(yīng)用。
美國專利第6,071,379號公開了將二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨/丙烯酰胺分散聚合物在造紙過程中作為助留劑和助濾劑的應(yīng)用。
美國專利第5,254,221號公開了一種將低分子量至中分子量的二烯丙基二甲基氯化銨/丙烯酰胺共聚物與高分子量(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯季銨鹽/丙烯酰胺共聚物結(jié)合使用，來增加造紙過程的留著性和濾水性的方法。
美國專利第6,592,718號公開了一種改善造紙紙料中的留著性和濾水性的方法，其包括在該紙料中添加二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨/丙烯酰胺共聚物以及高分子量結(jié)構(gòu)改性、水溶性的陽離子聚合物。
美國專利第5,167,776和5,274,055號公開了直徑小于大約1,000nm的離子交聯(lián)聚合微珠，以及將該微珠與高分子量聚合物或多糖結(jié)合在改善造紙紙料的留著性和濾水性的方法中的用途。
盡管如此，為了進一步改善留著性和濾水性能，特別是用于目前投入使用的更快更巨型的現(xiàn)代化造紙機，對于新的組合物和方法具有持續(xù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是制備陽離子電荷為大約1至大約99摩爾％的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的方法，其包括(a)制備含有一種或多種二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體和大約15至大約95％的總丙烯酰胺單體的水溶液；(b)引發(fā)單體聚合；(c)使聚合反應(yīng)進行至使至少大約5％二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體轉(zhuǎn)化和至少大約20％丙烯酰胺單體轉(zhuǎn)化；以及(d)添加剩余的丙烯酰胺單體，使得聚合反應(yīng)進行至預(yù)期終點，其中該聚合反應(yīng)在如下物質(zhì)的存在下進行基于單體的大約0.1至大約150,000ppm的一種或多種鏈轉(zhuǎn)移劑，以及任選的基于單體的大約1至大約30,000ppm的一種或多種交聯(lián)劑。
本發(fā)明的聚合物體系優(yōu)于一般用于造紙工業(yè)的使用膠態(tài)硅石或膨潤土的稱作微粒體系的其它多成分體系。
具體實施例方式
術(shù)語定義“丙烯酰胺單體”指下式所示的單體 其中，R1、R2和R3獨立地選自H和烷基。丙烯酰胺單體優(yōu)選為丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。更優(yōu)選丙烯酰胺。
“烷基”指單價基團，通過去除一個氫原子從直鏈或支鏈飽和烴得到。代表性的烷基包括甲基、乙基、正丙基和異丙基、十六基等。
“亞烷基”指二價基團，通過去除兩個氫原子從直鏈或支鏈飽和烴得到。代表性的亞烷基包括亞甲基、亞乙基、亞丙基等。
“基于聚合物活性”和“基于單體”指加入試劑的量，是基于結(jié)構(gòu)式中乙烯單體的水平、或聚合后形成的聚合物的水平，假設(shè)轉(zhuǎn)化為100％。
“鏈轉(zhuǎn)移劑”指用于自由基聚合的任何分子，該分子與聚合物自由基反應(yīng)形成無活性聚合物和新的自由基。特別地，添加鏈轉(zhuǎn)移劑至聚合混合物中造成鏈斷裂和聚合鏈大小的一致性降低。因此，添加鏈轉(zhuǎn)移劑限制了要制備的聚合物的分子量。代表性的鏈轉(zhuǎn)移劑包括醇，例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇、丙三醇和聚乙二醇等；硫化合物，例如烷基硫醇、硫脲、亞硫酸鹽和二硫化物；羧酸，例如甲酸和蘋果酸及其鹽；以及亞磷酸鹽，例如次磷酸鈉，及其組合。參見Berger等人，“自由基聚合中對單體、聚合物、催化劑、溶劑和添加劑的轉(zhuǎn)移常數(shù)(Transfer Constants to Monomer，Polymer，Catalyst，Solvent，andAdditive in Free Radical Polymerization)”，第II節(jié)，81-151頁，在“聚合物手冊(Polymer Handbook)”中，J.Brandrup和E.H.Immergut編輯，第三版，John Wiley & Sons，New York(1989)，以及George Odian，聚合作用原理(Principles of Polymerization)，第二版，John Wiley & Sons，New York(1981)。優(yōu)選的醇是2-丙醇。優(yōu)選的硫化合物包括乙硫醇、硫脲和亞硫酸氫鈉。優(yōu)選的羧酸包括甲酸及其鹽。更優(yōu)選的鏈轉(zhuǎn)移劑是次磷酸鈉和甲酸鈉。
“交鏈劑”指多官能團化合物，當(dāng)將其加入以聚合一種單體或多種單體時，產(chǎn)生“交聯(lián)”和/或分支聚合物，其中來自一種聚合物分子的一個分枝或多個分枝變成與其它聚合物分子相連。代表性的交聯(lián)劑包括N，N-甲叉雙丙烯酰胺、N，N-甲叉雙甲基丙烯酰胺、三烯丙基胺、三烯丙基銨鹽、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、N-乙烯基丙烯酰胺、N-甲基烯丙基丙烯酰胺、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯醛、乙二醛、戊二醛(gluteraldehyde)、甲醛、和乙烯基三烷氧基硅烷，例如乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基二甲基乙酰氧基硅烷、乙烯基異丁基二甲氧基硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、乙烯基三正丁氧基硅烷、乙烯基三仲丁氧基硅烷、乙烯基三己氧基硅烷、乙烯基甲氧基二己氧基硅烷、乙烯基二甲氧基辛氧基硅烷、乙烯基甲氧基二辛氧基硅烷、乙烯基三辛氧基硅烷、乙烯基甲氧基二月桂酰氧基硅烷、乙烯基二甲氧基月桂酰氧基硅烷、乙烯基甲氧基二油烯氧基(oleyloxy)硅烷、以及乙烯基二甲氧基油烯氧基硅烷等。優(yōu)選的交鏈劑包括N，N-甲叉雙丙烯酰胺、三烯丙基胺、三烯丙基銨鹽和乙二醛。
“二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體”指下式的單體(H2C＝CHCH2)2N+R4R5X-其中，R4和R5獨立地為C1-C20烷基、芳基或芳基烷基，X是陰離子補償離子。代表性的陰離子補充離子包括鹵素、硫酸根、硝酸根、磷酸根等。優(yōu)選的陰離子補償離子是鹵素。二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體優(yōu)選是二烯丙基二甲基氯化銨。
“鹵素”指氟、氯、溴或碘。
“改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物”指一種或多種二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體與一種或多種丙烯酰胺單體的聚合物，如本文所述，為了將預(yù)期的特性引入所得聚合物，這些單體在一種或多種鏈轉(zhuǎn)移劑和任選的一種或多種交聯(lián)劑的存在下進行聚合。
“RSV”代表折合比粘度。根據(jù)Paul J.Flory，in“聚合物化學(xué)原理(Principles of Polymer Chemistry)”，Cornell University Press，Ithaca，NY，1953，第VII章，“分子量的確定(Determination of MolecularWeights)”，第266-316頁，在一系列基本為線型并且很好地被溶劑化的聚合物同系物中，用于稀的聚合物溶液的“折合比粘度(RSV)”測量可指示聚合物鏈的長度和平均分子量。RSV在特定的聚合物濃度和溫度下測量，并且計算如下RSV=[(η/ηo)-1]c]]>η＝聚合物溶液的粘度η0＝在相同溫度下溶劑的粘度c＝溶液中聚合物的濃度濃度“c”的單位是(g/100ml或g/分升)。因此，RSV的單位是dL/g。在本發(fā)明申請中，如果沒有特別說明，使用1.0摩爾硝酸鈉溶液來測量RSV。該溶劑中聚合物濃度為0.045g/dL。RSV在30℃下測量。粘度η和η0用Cannon Ubbelohde半微量稀釋粘度計，型號75來測量。該粘度計安裝在調(diào)節(jié)至30±0.02℃的恒溫槽內(nèi)完全垂直的位置。此處所述聚合物的RSV的計算中，固有的典型誤差為大約0.2dL/g。當(dāng)處于一個系列的兩種聚合物同系物的RSV相似，即表示其具有相似的分子量。
“IV”表示固有粘度，該固有粘度是將RSV外推至無限稀釋的極限，所述無限稀釋是當(dāng)聚合物濃度等于零時。
“造紙過程”指從紙漿制造紙產(chǎn)品的方法，其包括形成水性纖維素造紙紙料，將該紙料瀝干以形成紙片，以及將該紙片干燥。形成造紙紙料、瀝干和干燥的步驟可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的常規(guī)方式來進行。伴隨本發(fā)明的聚合物處理可以使用傳統(tǒng)的微粒、礬、陽離子淀粉或其組合，盡管必須強調(diào)對于有效留著性和濾水性活性而言無需附加物。
優(yōu)選實施方式在有如下所述的一種或多種鏈轉(zhuǎn)移劑和任選的一種或多種交聯(lián)劑存在下的自由基形成條件下，通過將一種或多種二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體和一種或多種丙烯酰胺單體聚合來制備改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物。
在本發(fā)明的聚合方法中，制備包括二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體、鏈轉(zhuǎn)移劑、任意交聯(lián)劑和大約15％至大約95％，優(yōu)選大約35％至大約85％的總丙烯酰胺單體的水溶液，并且這些單體在自由基條件下聚合直到實現(xiàn)至少大約5％二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體轉(zhuǎn)化和至少大約20％丙烯酰胺單體轉(zhuǎn)化。單體轉(zhuǎn)化的測量是本領(lǐng)域已知的。參見，例如，Leonard M.Ver Vers，“在聚丙稀酰胺降解研究中通過高壓液相色譜確定丙稀酰胺單體(Determination of Acrylamide Monomer inPolyacrylamide Degradation Studies by High-Performance LiquidChromatography)”，色譜科學(xué)雜志(Journal of Chromatographic Science)，37，486-494(1999)。
此時，添加剩余的丙烯酰胺單體，并使聚合進行至預(yù)期終點，例如，直至獲得希望的分子量、電荷密度或單體轉(zhuǎn)化。
選擇交聯(lián)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的量以及聚合條件，使得改性聚合物的電荷密度小于大約7毫當(dāng)量/克聚合物，折合比粘度為大約0.2至大約12dL/g。該改性聚合物的特征還在于如果交聯(lián)，則數(shù)均粒度直徑為至少1,000nm，如果不交聯(lián)，則至少為大約100nm。
鏈轉(zhuǎn)移劑可以在聚合開始時一次性全部加入，或在單體聚合過程中連續(xù)加入或分批加入。該鏈轉(zhuǎn)移劑還可以如美國專利第6,605,674 B1號所述，在發(fā)生部分單體聚合之后加入。所用鏈轉(zhuǎn)移劑的水平取決于鏈轉(zhuǎn)移劑的效率、單體濃度、添加時的聚合度、希望的聚合物溶解度的大小和希望的聚合物分子量。典型地，使用基于單體大約0.1至大約150,000ppm的鏈轉(zhuǎn)移劑來制備改性聚合物。
除了鏈轉(zhuǎn)移劑，還可以在一種或多種交聯(lián)劑存在的條件下進行單體聚合。當(dāng)鏈轉(zhuǎn)移劑和交聯(lián)劑結(jié)合使用時，每一種的量基于鏈轉(zhuǎn)移劑的鏈轉(zhuǎn)移恒定“效率”、交聯(lián)劑的多重性和“效率”、以及在聚合過程中每種物質(zhì)的添加點，可廣泛變化。例如，當(dāng)極低量(一般為大約100至大約1,000ppm)的更有效的鏈轉(zhuǎn)移劑(例如巰基乙醇)可用時，大約1,000至大約10,000ppm(基于單體)的溫和鏈轉(zhuǎn)移劑(例如異丙醇)可適用。代表性的交聯(lián)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的組合含有為大約0.1至大約150,000ppm，優(yōu)選大約0.1至大約50,000ppm，更優(yōu)選大約0.1至大約30,000ppm，進一步優(yōu)選大約0.1至大約10,000ppm(基于單體)的鏈轉(zhuǎn)移劑，以及為大約1至大約30,000，優(yōu)選大約1至大約2,000，更優(yōu)選為大約5至大約500ppm(基于單體)的交聯(lián)劑。
優(yōu)選的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物選自反相乳液聚合物、分散聚合物、溶液聚合物和膠體聚合物。
“反相乳液聚合物”指油包水聚合物乳液，其包括在水相中的根據(jù)本發(fā)明的陽離子、陰離子、兩性、兩性離子或非離子聚合物，用于油相的烴油，以及油包水乳化劑。反相乳液聚合物是烴與水溶性聚合物連續(xù)分散在烴基質(zhì)中。隨后通過用剪切、稀釋和通常另一種表面活性劑將聚合物從顆粒中釋放出來，將該反相乳液聚合物“轉(zhuǎn)化”或活化而使用。參見美國專利第3,734,873號，在此引入作為參考。高分子量反相乳液聚合物的代表性的制備方法在美國專利第2,982,749；3,284,393；和3,734,873號中有所描述。還參見，Hunkerler等人，“丙稀酰胺反相微懸液均聚合作用的機理、動力學(xué)和模擬(Mechanism，Kinetics and Modeling of the Inverse-MicrosuspensionHomopolymerization of Acrylamide)”，聚合物(Polymet)，vol 30(1)，第127-42頁(1989)；以及Hunkerler等人，“反相微懸液聚合作用的機理、動力學(xué)和模擬2.丙稀酰胺與季銨正離子單體的共聚(Mechanism，Kinetics and Modeling of Inverse-Microsuspension Polymerization2.Copolymerization of Acrylamide with Quaternary Ammonium CationicMonomers)”，聚合物(Polymer)，vol.32(14)，第2626-40頁(1991)。
水相通過在水中混合一種或多種水溶性單體、以及任意聚合添加劑例如無機鹽、螯合劑、pH緩沖劑等來制備。
油相通過混合惰性烴液和一種或多種油溶性表面活性劑來制備。該表面活性劑混合物應(yīng)當(dāng)具有能夠確保形成穩(wěn)定的油連續(xù)乳液的親水親油平衡(HLB)。市售的用于油包水乳液聚合的適合表面活性劑，在McCutcheon乳化劑和洗滌劑(McCutcheon’sEmulsifiers &Detergents)的北美版中有匯編。該油相可能需要加熱以確保形成均勻的油溶液。
隨后將油相填充入裝配有混合器、熱電偶、氮氣凈化管和冷凝器的反應(yīng)器中。在劇烈攪拌下將水相加入含有油相的反應(yīng)器中以形成乳液。將所得乳液加熱至希望的溫度，用氮氣吹掃，并加入自由基引發(fā)劑。反應(yīng)混合物在氮氣氛下以希望的溫度攪拌數(shù)小時。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時，將該油包水乳液聚合物冷卻至室溫，加入任何希望的后聚合添加劑，例如抗氧化劑、或高HLB表面活性劑(如美國專利第3,734,873號所述)。
所得反相乳液聚合物是易流動液體。油包水乳液聚合物的水溶液可以通過在高HLB表面活性劑的存在下(如美國專利第3,734,873號所述)，在劇烈混合下將希望量的反相乳液聚合物加入水中來形成。
“分散聚合物”指聚合物的微細(xì)顆粒在鹽水溶液中的分散體，其通過在所得聚合物不溶解的鹽水溶液中，在攪拌下使單體聚合而制備。參見美國專利第5,708,071；4,929,655；5,006,590；5,597,859；5,597,858號和歐洲專利第657,478和630,909號。
在制備分散聚合物的典型步驟中，將含有一種或多種無機或疏水鹽、一種或多種水溶性單體、任何聚合添加劑(例如加工助劑、螯合劑、pH緩沖劑)、以及水溶性穩(wěn)定劑聚合物的水溶液，裝入配有混合器、熱電偶、氮氣凈化管和水冷凝器的反應(yīng)器中。將單體溶液劇烈混合，加熱至希望溫度，隨后加入引發(fā)劑。將該溶液用氮氣吹掃，同時保持溫度并混合數(shù)小時。之后，將該混合物冷卻至室溫，并往反應(yīng)器中裝入任何后聚合添加劑。在低剪切力下測量，水溶性聚合物的水連續(xù)分散體為易流動液體，產(chǎn)品的粘度通常為100-10,000cP。
在制備溶液聚合物和膠體聚合物的典型過程中，制備含有一種或多種水溶性單體和任何附加的聚合添加劑(例如螯合劑、pH緩沖劑等)的水溶液。將該混合物裝入配有混合器、熱電偶、氮氣凈化管和水冷凝器的反應(yīng)器中。將該溶液劇烈混合，加熱至希望的溫度，隨后加入一種或多種聚合引發(fā)劑。將該溶液用氮氣吹掃，同時保持溫度并混合數(shù)小時。一般地，溶液的粘度在該時期增加。當(dāng)聚合完成之后，將反應(yīng)器的內(nèi)容物冷卻至室溫，并隨后轉(zhuǎn)移儲存。溶液聚合物和膠體聚合物的粘度變化廣泛，并取決于活性聚合物成分的濃度和分子量。可將該溶液/膠體聚合物干燥以得到粉末。
這里描述的聚合反應(yīng)通過任何方式引發(fā)，結(jié)果產(chǎn)生合適的自由基。優(yōu)選其中自由基的種類由熱產(chǎn)生的熱來源自由基、偶氮基的均裂解離、過氧化物、氫過氧化物和過酸酯化合物。特別優(yōu)選的引發(fā)劑為偶氮化合物，包括2，2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2，2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽、2，2’-偶氮雙(異丁腈)(AIBN)、2，2’-偶氮雙(2，4-二甲基戊腈)(AIVN)等。
在本發(fā)明一個優(yōu)選的方面，改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的RSV為大約0.2至大約12dL/g，電荷密度小于大約7毫當(dāng)量/克聚合物。
在另一個優(yōu)選的方面，二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體是二烯丙基二甲基氯化銨，丙烯酰胺單體是丙烯酰胺。
在另一個優(yōu)選的方面，二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的陽離子電荷為大約20至大約80摩爾％。
在另一個優(yōu)選的方面，改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的RSV為大約1至大約10dL/g。
在另一個優(yōu)選的方面，鏈轉(zhuǎn)移劑選自甲酸鈉以及次磷酸鈉。
在另一個優(yōu)選的方面，聚合在基于單體大約0.1至大約50,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
在另一個優(yōu)選的方面，聚合在基于單體大約0.1至大約30,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
在另一個優(yōu)選的方面，聚合在基于單體大約0.1至大約10,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
在另一個優(yōu)選的方面，聚合在基于單體大約0.1至大約3,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
在另一個優(yōu)選的方面，鏈轉(zhuǎn)移劑是甲酸鈉，交聯(lián)劑是N，N-甲叉雙丙烯酰胺。
在另一個優(yōu)選的方面，改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物由大約30至大約70摩爾％的二烯丙基二甲基氯化銨單體和大約30至大約70摩爾％丙烯酰胺單體組成，電荷密度小于大約6毫當(dāng)量/克聚合物，RSV小于大約8dL/g。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物與有效量的一種或多種陽離子、陰離子、非離子、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑結(jié)合使用，從而增加造紙紙料中的留著性和濾水性。通常合適的絮凝劑的分子量超過1,000,000，經(jīng)過超過5,000,000。聚合性絮凝劑一般通過以下方式制備一種或多種陽離子、陰離子或非離子單體的乙烯加聚，一種或多種陽離子單體與一種或多種非離子單體的共聚，一種或多種陰離子單體與一種或多種非離子單體共聚，一種或多種陽離子單體與一種或多種陰離子單體和任選的一種或多種非離子單體共聚以生產(chǎn)兩性聚合物，或一種或多種兩性離子單體和任選的一種或多種非離子單體聚合以形成兩性離子聚合物。還可以將一種或多種兩性離子單體和任選的一種或多種非離子單體與一種或多種陰離子或陽離子單體共聚，從而將陽離子或陰離子電荷賦予兩性離子聚合物。
當(dāng)使用陽離子單體來形成陽離子聚合物絮凝劑時，還可能使某種非離子乙烯加成聚合物反應(yīng)以產(chǎn)生帶陽離子電荷的聚合物。該類型的聚合物包括通過聚丙烯酰胺與二甲胺和甲醛反應(yīng)以生產(chǎn)Mannich衍生物而制備的物質(zhì)。
同樣，當(dāng)使用陰離子單體來形成陰離子絮凝劑時，還可能將某種非離子乙烯加成聚合物改性以形成帶陰離子電荷的聚合物。該類型的聚合物包括，例如，通過聚酰胺的水解制備的物質(zhì)。
絮凝劑可以以固體形式、作為水溶液、作為油包水乳液、或作為水中分散體使用。代表性的陽離子聚合物包括(甲基)丙烯酰胺與以下物質(zhì)的共聚物和三元共聚物甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEM)、丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)、丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEA)、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEM)、或它們與硫酸二甲酯、氯甲烷或芐氯制成的季銨形態(tài)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，絮凝劑的RSV為至少大約3dL/g。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，絮凝劑的RSV為至少大約10dL/g。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面，絮凝劑的RSV為至少大約15dL/g。
在另一個優(yōu)選方面，絮凝劑選自丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽(dimethylaminoethylacrylate methyl chloride quaternary salt)-丙烯酰胺共聚物。
在另一個優(yōu)選方面，絮凝劑選自丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物和水解的聚丙烯酰胺聚合物。
改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物和聚合物絮凝劑的有效量取決于特定的造紙紙料的性質(zhì)，并且可由造紙領(lǐng)域的普通技術(shù)人員輕易確定。紙料中改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的典型劑量為大約0.01至大約10，優(yōu)選大約0.05至大約5，更優(yōu)選大約0.1至大約1kg聚合物活性/噸固體。
紙料中聚合物絮凝劑的典型劑量為大約0.005至大約10，優(yōu)選大約0.01至大約5，更優(yōu)選大約0.05至大約1kg聚合物活性/噸固體。
改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物和聚合物絮凝劑的添加順序和方法不嚴(yán)格，可由造紙領(lǐng)域的普通技術(shù)人員輕易確定。但是，優(yōu)選以下方法。
在一個優(yōu)選的添加方法中，首先加入改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物，隨后加入聚合物絮凝劑，從而分別將聚合物絮凝劑和改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物定量至稀漿。
在另一個優(yōu)選的添加方法中，首先加入聚合物絮凝劑，隨后加入改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物，從而分別將聚合物絮凝劑和改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物定量至稀漿。
在另一個優(yōu)選的添加方法中，在添加至濃漿前，將改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物加入至網(wǎng)下白水(tray water)，例如風(fēng)扇式泵的吸入側(cè)，并將聚合物絮凝劑添加至稀漿管線。
在另一個優(yōu)選的添加方法中，將改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物添加至稀釋流漿箱流(head box stream)，將聚合物絮凝劑添加至稀漿管線。
在另一個優(yōu)選的添加方法中，將改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物添加至濃漿，例如調(diào)漿箱(stuff box)、成漿池或混合池(blendchest)內(nèi)，隨后在稀漿管線內(nèi)添加聚合物絮凝劑。
在另一個優(yōu)選的添加方法中，將改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物和聚合物絮凝劑同時添加至稀漿。
在另一個優(yōu)選的添加方法中，將改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物和聚合物絮凝劑同時添加至稀釋流漿箱流。
在另一個優(yōu)選的方面，將一種或多種凝聚劑加入紙料中。
水溶性凝聚劑是公知且市售的。水溶性凝聚劑可以為無機或有機的。代表性的無機凝聚劑包括礬、鈉、鋁酸鹽、聚氯化鋁、或PACs(名稱也可以為氯氫氧化鋁、氯化氫氧化鋁、和聚羥基氯化鋁)、硫酸化的聚氯化鋁、聚硫酸硅石鋁(polyaluminum silica sulfate)、硫酸鐵、氯化鐵等，及其混合物。
許多水溶性有機凝聚劑通過縮聚形成。該類型的聚合物的例子包括表氯醇-二甲胺和表氯醇-二甲胺-氨聚合物。
附加的凝聚劑包括在添加或不添加氨的條件下，二氯化乙烯和氨、或二氯化乙烯和二甲胺的聚合物、多官能化胺(例如二亞乙基三胺、四亞乙基五胺、六亞甲基二胺等)與二氯化乙烯的縮聚物、以及通過例如蜜胺甲醛樹脂的縮合反應(yīng)制成的聚合物。
附加的凝聚劑包括帶陽離子電荷的乙烯加聚物，例如以下物質(zhì)的聚合物和共聚物二烯丙基二甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨、(甲基丙烯酰氧基乙基)三甲基氯化銨((methacryloxyloxyethyl)trimethyl ammonium chloride)、二烯丙基甲基(β-丙酰胺基)氯化銨、(β-甲基丙烯酰氧基乙基)三甲基-甲基硫酸銨、季銨化的聚乙烯內(nèi)酰胺、二甲氨基-乙基丙烯酸酯及其季銨鹽、乙烯胺和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，這些物質(zhì)反應(yīng)生產(chǎn)Mannich或季Mannich衍生物。這些陽離子聚合物(包括乙烯加成物和縮合物)的分子量在低到數(shù)百至高到數(shù)百萬的范圍之間。優(yōu)選地，分子量范圍應(yīng)在大約20,000至大約1,000,000。
優(yōu)選的凝聚劑為聚(二烯丙基二甲基氯化銨)、EPI/DMA、NH3交聯(lián)和聚氯化鋁。
通過參考以下實施例可以更好地理解前述內(nèi)容，這些實施例只是用于舉例說明的目的，不是要限制本發(fā)明的范圍。
實施例1制備非改性的70/30摩爾％的丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物分散體(聚合物I)。
往1500ml裝有機械攪拌器、熱電偶、冷凝器、氮氣凈化管、和添加口的反應(yīng)燒瓶中，添加28.0g 49.4％丙烯酰胺(Nalco Company，Naperville，IL)水溶液、175.0g 63％二烯丙基二甲基氯化銨(NalcoCompany，Naperville，IL)水溶液、44.0g 15％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽(Nalco Company，Naperville，IL)的均聚物的水溶液、0.66g甲酸鈉、0.44g乙二胺四乙酸四鈉鹽、220.0g硫酸銨、44.0g硫酸鈉、0.20g聚硅烷消泡劑(Nalco Company，Naperville，IL)、和332.0g去離子水。將所得混合物攪拌并加熱至42℃。當(dāng)達到42℃時，將5.0g10.0％2，2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽(VA-044，WakoChemicals，Dallas，TX)水溶液添加至反應(yīng)混合物中，并以1000mL/min的速率開始進行氮氣吹掃。在添加引發(fā)劑后45分鐘，在6小時期間內(nèi)，添加194.7g 49.4％丙烯酰胺水溶液至反應(yīng)混合物中。在添加引發(fā)劑后8小時，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。該產(chǎn)品是光滑乳狀白色分散體，體積粘度為1500cP，折合比粘度為4.5dL/g(聚合物在30℃下1.0N硝酸鈉水溶液中的0.045％溶液)。所得聚合物的電荷密度為3.6毫當(dāng)量/克聚合物。
實施例2制備改性的70/30摩爾％的丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物分散體(聚合物II)。
往實施例1所述的反應(yīng)燒瓶中加入129.2g 49.4％丙烯酰胺水溶液、162.1g 63％二烯丙基二甲基氯化銨水溶液、60.6g 15％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽的均聚物的水溶液、0.25g甲酸鈉、0.41g乙二胺四乙酸四鈉鹽、240.4g硫酸銨、32.1g硫酸鈉、0.23g聚硅烷消泡劑、和277.7g去離子水。將所得混合物攪拌并加熱至42℃。當(dāng)達到42℃時，將4.7g 10.0％VA-044水溶液加入至反應(yīng)混合物中，并以1000mL/min的速率開始進行氮氣吹掃。在添加第一引發(fā)劑后2小時，添加4.7g 10.0％VA-044水溶液至反應(yīng)混合物中。在添加第一引發(fā)劑后4小時，添加3.4g 10.0％VA-044水溶液和0.05g次磷酸鈉至反應(yīng)混合物。在添加第三引發(fā)劑后，在6小時期間內(nèi)添加84.3g 49.4％丙烯酰胺水溶液至反應(yīng)混合物。在添加第一引發(fā)劑后12小時，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。該產(chǎn)品是光滑乳狀白色分散體，體積粘度為910cP，折合比粘度為5.7dL/g(聚合物在30℃下1.0N硝酸鈉水溶液中的0.045％溶液)。改性聚合物的電荷密度為4.1毫當(dāng)量/克聚合物。
實施例3制備改性的70/30摩爾％的丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物分散體(聚合物III)。
往實施例1所述的反應(yīng)燒瓶中加入129.2g 49.4％丙烯酰胺水溶液、162.1g 63％二烯丙基二甲基氯化銨水溶液、60.6g 15％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽的均聚物的水溶液、0.25g甲酸鈉、0.41g乙二胺四乙酸四鈉鹽、240.4g硫酸銨、32.1g硫酸鈉、0.23g聚硅烷消泡劑、和277.7g去離子水。將所得混合物攪拌并加熱至42℃。當(dāng)達到42℃時，將4.7g 10.0％VA-044水溶液加入至反應(yīng)混合物中，并以1000mL/min的速率開始進行氮氣吹掃。在添加第一引發(fā)劑后2小時，添加4.7g 10.0％VA-044水溶液至反應(yīng)混合物中。在添加第一引發(fā)劑后4小時，添加3.4g 10.0％VA-044水溶液至反應(yīng)混合物。在添加第三引發(fā)劑后，在6小時期間內(nèi)添加84.3g 49.4％丙烯酰胺水溶液至反應(yīng)混合物。在添加第一引發(fā)劑后12小時，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。該產(chǎn)品是光滑乳狀白色分散體，體積粘度為1300cP，折合比粘度為2.4dL/g(聚合物在30℃下1.0N硝酸鈉水溶液中的0.045％溶液)。改性聚合物的電荷密度為2.6毫當(dāng)量/克聚合物。
實施例4制備改性的60/40摩爾％的丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物分散體(聚合物V)。
往1500ml裝有機械攪拌器、熱電偶、冷凝器、氮氣凈化管、和添加口的反應(yīng)燒瓶中加入121.9g 49.4％丙烯酰胺水溶液、218.6g 63％二烯丙基二甲基氯化銨水溶液、57.6g 15％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽的均聚物的水溶液、0.24g甲酸鈉、0.45g乙二胺四乙酸四鈉鹽、227.0g硫酸銨、30.0g硫酸鈉、0.20g聚硅烷消泡劑、和281.7g去離子水。將所得混合物攪拌并加熱至42℃。當(dāng)達到42℃時，將4.5g 10.0％VA-04水溶液加入至反應(yīng)混合物中，并以1000mL/min的速率開始進行氮氣吹掃。在添加第一引發(fā)劑后2小時，添加4.5g 10.0％VA-044水溶液至反應(yīng)混合物中。在添加第一引發(fā)劑后4小時，添加3.3g 10.0％VA-044水溶液至反應(yīng)混合物。在添加第三引發(fā)劑后，在6小時期間內(nèi)添加50.0g 49.4％丙烯酰胺水溶液至反應(yīng)混合物。在添加第一引發(fā)劑后12小時，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。該產(chǎn)品是光滑乳狀白色分散體，體積粘度為2300cP，折合比粘度為4.1dL/g(聚合物在30℃下1.0N硝酸鈉水溶液中的0.045％溶液)。改性聚合物的電荷密度為3.7毫當(dāng)量/克聚合物。
實施例5制備改性的60/40摩爾％的丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化銨共聚物分散體(聚合物VII)。
往實施例1所述的反應(yīng)燒瓶中加入121.9g 49.4％丙烯酰胺水溶液、218.6g 63％二烯丙基二甲基氯化銨水溶液、57.6g 15％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽的均聚物的水溶液、0.24g甲酸鈉、0.45g乙二胺四乙酸四鈉鹽、227.0g硫酸銨、30.0g硫酸鈉、0.20g聚硅烷消泡劑、和281.7g去離子水。將所得混合物攪拌并加熱至42℃。當(dāng)達到42℃時，將4.5g 10.0％VA-044水溶液加入至反應(yīng)混合物中，并以1000mL/min的速率開始進行氮氣吹掃。在添加第一引發(fā)劑后2小時，添加4.5g 10.0％VA-044水溶液至反應(yīng)混合物中。在添加第一引發(fā)劑后4小時，添加3.3g 10.0％VA-044水溶液和0.04g次磷酸鈉至反應(yīng)混合物。在添加第三引發(fā)劑后，在6小時期間內(nèi)添加50.0g 49.4％丙烯酰胺水溶液至反應(yīng)混合物。在添加第一引發(fā)劑后12小時，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。該產(chǎn)品是光滑乳狀白色分散體，體積粘度為2725cP，折合比粘度為4.7dL/g(聚合物在30℃下1.0N硝酸鈉水溶液中的0.045％溶液)。改性聚合物的電荷密度為4.8毫當(dāng)量/克聚合物。
實施例6改性和未改性聚合物的比較。
通過以下方式制備1％聚合物溶液用籠式攪拌器(cage stirrer)以800rpm在400mL燒杯中攪拌198g水，順著旋渦注射2g如實施例1-5所述制備的聚合物組合物，并攪拌30分鐘。所得產(chǎn)物溶液用于如下所述的膠體(Colloid)滴定。該膠體滴定應(yīng)當(dāng)在溶液制備的4小時內(nèi)進行。
量取1％聚合物溶液(0.3g)至600mL燒杯中，并且該燒杯裝有400mL去離子水。用稀鹽酸將溶液pH調(diào)節(jié)到2.8至3.0。加入甲苯胺蘭(Toluidine Blue)染料(6滴)，并用0.0002N聚乙烯磺酸鉀鹽滴定該溶液至終點(溶液應(yīng)從藍(lán)色變成紫色)。電荷密度以毫當(dāng)量/克聚合物計算如下 結(jié)果在表1中顯示。
表1改性和未改性聚合物的比較

1改性40/60摩爾％的DADMAC/丙烯酰胺共聚物分散體，使用指示量的甲酸鈉，根據(jù)實施例4的方法制備。
2改性40/60摩爾％的DADMAC/丙烯酰胺共聚物分散體，使用甲酸鈉和次磷酸鈉，根據(jù)實施例5的方法制備。
表1所示數(shù)據(jù)顯示相對于如實施例1所述美國專利第6,071,379號所制備的聚合物，根據(jù)本發(fā)明的方法制備的聚合物有所改性。
實施例7表3-7顯示了對用代表性的改性聚合物處理過的輕量涂布紙(LWC)和新聞紙造紙紙料進行留著率測試的結(jié)果，該結(jié)果與用傳統(tǒng)的微粒和高分子量絮凝劑處理進行比較。
該留著率測試根據(jù)TAPPI Test Method T 261cm-94所述程序，使用動態(tài)濾水儀(Dynamic Drainage Jar，DDJ)來進行。細(xì)粉和填料的留著率增加通過DDJ的濁度下降來指示，或表示為較高的一次留著率(First Pass Retention，F(xiàn)PR)。
在整個測試過程中使用125P(76μm)篩，并且保持剪切速率恒定為1000rpm。表2顯示了用于DDJ測試的典型的時間順序。
表2在DDJ留著率測定中所用的時間順序

表3LWC紙料1中，聚合物V和聚合物VII與膨潤土或膠體硼硅酸鹽，通過FPR比較留著性能

110lb/t淀粉；0.5lb/t陽離子絮凝劑(10/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為26dL/g)；劑量為4和8lb/t的膨潤土；劑量為1.0和1.5lb/t的膠體硼硅酸鹽以及聚合物V和聚合物VII。
表3所示的數(shù)據(jù)顯示與現(xiàn)有的傳統(tǒng)微粒技術(shù)相比，例如膨潤土和膠體硼酸鹽，結(jié)合了10/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物的代表性聚合物V和VII，在FPR方面顯示了性能有顯著改善。
表4LWC紙料1中，聚合物V和聚合物VII與膨潤土和膠體硼硅酸鹽，通過FPR比較留著性能

110lb/t淀粉；0.5lb/t陰離子絮凝劑(30/70摩爾％的丙烯酸鈉/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為40dL/g)；劑量為4lb/t的膨潤土；劑量為1.0lb/t的膠體硼硅酸鹽、聚合物V和聚合物VII。
如表4所示，與現(xiàn)有微粒，例如膨潤土和膠體硼硅酸鹽相比，LWC紙料中結(jié)合有30/70摩爾％的丙烯酸鈉/丙烯酰胺反相乳液聚合物的代表性的改性聚合物V和VII，顯示了更好的性能。
表5LWC紙料1中，聚合物VII與膨潤土通過FPR比較留著性能

110lb/t淀粉；劑量為3lb/t的聚(二烯丙基二甲基氯化銨)；0.5lb/t陽離子絮凝劑(10/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為26dL/g)；劑量為4lb/t和8lb/t的膨潤土；劑量為0.5lb/t和1.0lb/t的聚合物VII。
如表5所示，與膨潤土相比，另一個紙料的代表性聚合物VII，結(jié)合10/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，在低劑量和高劑量水平均顯示了更好的性能。
表6LWC紙料1中，聚合物VII與膨潤土通過FPR比較留著性能

110lb/t淀粉；劑量為3lb/t的聚(二烯丙基二甲基氯化銨)；0.5lb/t 30/70摩爾％的丙烯酸鈉/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為40dL/g；劑量為4lb/t和8lb/t的膨潤土；劑量為0.5lb/t和1.0lb/t的聚合物VII。
如表6所示，與膨潤土相比，另一個LWC紙料的代表性聚合物VII，結(jié)合30/70摩爾％的丙烯酸鈉/丙烯酰胺反相乳液聚合物，在FPR和濁度下降方面顯示了更好的性能。
表7新聞紙紙料1中，聚合物IV和VII與膨潤土和膠體硼硅酸鹽的留著率性能比較


18lb/t淀粉；1.0lb/t 10/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為26dL/g；劑量為2.0lb/t和4.0lb/t的膨潤土；劑量為1.0lb/t和2.0lb/t的聚合物IV和VII。
如表7所示，與膨潤土和膠體硼硅酸鹽相比，對于典型的新聞紙紙料，結(jié)合有10/90摩爾％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物的代表性的改性聚合物IV和VII，在FPR和濁度下降方而顯示了改善的性能。
實施例8表9和10顯示了在傳統(tǒng)微粒存在和不存在的條件下，對用代表性的改性聚合物和高分子量絮凝劑處理的LWC造紙紙料進行濾水性測試的結(jié)果。
使用Mutek(BTG，Herrching，Germany)制造的動態(tài)過濾系統(tǒng)(DFS-03)來進行濾水性測量。在使用動態(tài)過濾系統(tǒng)進行濾水性測量過程中，將紙料(紙漿懸浮液)裝入攪拌室并在添加化學(xué)添加劑過程中進行650rpm剪切。將該紙料經(jīng)過線徑號為0.17mm的60目篩排水60秒，并在排水期間進行重量分析確定濾液量。結(jié)果作為排水速率(g/sec)給出。使用表8所示測試條件來評價濾水性。
表8DFS-03測試條件


表9LWC紙料中，聚合物V和聚合物VII與膨潤土的濾水性能比較

110/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為26dl/g，劑量為0.5lb/t。
2膨潤土，劑量為4和8lb/t。
35/95摩爾％結(jié)構(gòu)改性的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，美國專利第6,605,674號，劑量為0.5lb/t。
4聚合物V和聚合物VII，劑量為1和1.5lb/t。
在表9中，結(jié)合10/90摩爾％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物或5/95摩爾％結(jié)構(gòu)改性的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，比較聚合物V、VII與膨潤土對濾水性的效果。施加中劑量和高劑量水平的微粒。與膨潤土相比，聚合物V和VII顯示對濾水性的顯著改善。
表10LWC紙料中，聚合物VII與膨潤土的濾水性能比較

110lb/t淀粉；聚(二烯丙基二甲基氯化銨)，劑量為0.5lb/t；以及1.0lb/t 10/90摩爾％的丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物，平均RSV為26dL/g。
在表10中，結(jié)合10/90摩爾％丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物鹽/丙烯酰胺反相乳液聚合物的聚合物VII和膨潤土，對其測量濾水性的效果。與膨潤土相比，聚合物VII顯示了對濾水性的顯著改善。
在不脫離如權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的概念和范圍的條件下，可以對本文所述的本發(fā)明的方法的組成、操作和配置進行改變。
權(quán)利要求
1.一種制備陽離子電荷為大約1至大約99摩爾％的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的方法，包括(a)制備包括一種或多種二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體和大約15％至大約95％的總丙烯酰胺單體的水溶液；(b)引發(fā)單體聚合；(c)使聚合反應(yīng)進行至使至少大約5％二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體轉(zhuǎn)化和至少大約20％丙烯酰胺單體轉(zhuǎn)化；以及(d)添加剩余的丙烯酰胺單體，使得聚合反應(yīng)進行至預(yù)期終點，其中所述聚合反應(yīng)在如下物質(zhì)的存在下進行基于單體的大約0.1至大約150,000ppm的一種或多種鏈轉(zhuǎn)移劑，以及任選的基于單體的大約1至大約30,000ppm的一種或多種交聯(lián)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的RSV為大約0.2至大約12dL/g，電荷密度小于大約7毫當(dāng)量/克聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物選自反相乳液聚合物、分散聚合物、溶液聚合物和膠體聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨單體是二烯丙基二甲基氯化銨，所述的丙烯酰胺單體是丙烯酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的陽離子電荷為大約20至大約80摩爾％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物的RSV為大約1至大約10dL/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的鏈轉(zhuǎn)移劑選自甲酸鈉和次磷酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約50,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約30,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約10,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約3,000ppm的甲酸鈉的存在下進行。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約150,000ppm的鏈轉(zhuǎn)移劑、和基于單體的大約1至大約30,000ppm的交聯(lián)劑的存在下進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約50,000ppm的鏈轉(zhuǎn)移劑、和基于單體的大約1至大約2,000ppm的交聯(lián)劑的存在下進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的聚合反應(yīng)在基于單體的大約0.1至大約10,000ppm的鏈轉(zhuǎn)移劑、和基于單體的大約5至大約500ppm的交聯(lián)劑的存在下進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的鏈轉(zhuǎn)移劑是甲酸鈉，所述的交聯(lián)劑是N，N-甲叉雙丙烯酰胺。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物由大約30至大約70摩爾％的二烯丙基二甲基氯化銨單體和大約30至大約70摩爾％的丙烯酰胺單體組成，電荷密度小于大約7毫當(dāng)量/克聚合物，RSV小于大約10dL/g。
17.一種增加造紙紙料中的留著性和濾水性的方法，包括往紙料中添加有效量的根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制備的改性二烯丙基-N，N-二取代鹵化銨聚合物、和有效量的一種或多種高分子量水溶性的陽離子、陰離子、非離子、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的高分子量水溶性的陽離子、陰離子、非離子、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑的RSV為至少大約3dL/g。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的高分子量水溶性的陽離子、陰離子、非離子、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑的RSV為至少大約10dL/g。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的高分子量水溶性的陽離子、陰離子、非離子、兩性離子或兩性聚合物絮凝劑的RSV為至少大約15dL/g。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚合物絮凝劑選自丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季鹽-丙烯酰胺共聚物。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚合物絮凝劑選自丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物和水解的聚丙烯酰胺聚合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進一步包括在紙料中添加一種或多種凝聚劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的凝聚劑選自EPI/DMA、NH3交聯(lián)、聚(二烯丙基二甲基氯化銨)和聚氯化鋁。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物和所述的聚合物絮凝劑添加至稀漿。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在添加所述的聚合物絮凝劑之前，添加所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在添加所述的聚合物絮凝劑之后，添加所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物加入至網(wǎng)下白水，并將所述的聚合物絮凝劑添加至稀漿管線。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物添加至稀釋流漿箱流，并將所述的聚合物絮凝劑添加至稀漿管線。
30.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物添加至濃漿，并將所述的聚合物絮凝劑添加至稀漿管線。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物和所述的聚合物絮凝劑同時添加至稀漿。
32.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述的改性N，N-二烯丙基二取代鹵化銨聚合物和所述的聚合物絮凝劑同時添加至稀釋流漿箱流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備改性二烯丙基－N，N－二取代鹵化銨聚合物的方法，以及該聚合物與一種或多種高分子量、水溶性的陽離子、陰離子、非離子、兩性離子、或兩性聚合物結(jié)合，在改善造紙紙料中的留著性和濾水性中的應(yīng)用。
文檔編號C08F2/38GK101076633SQ200580035119
公開日2007年11月21日 申請日期2005年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者J·W·B·興, A·杰利, X·S·卡多索, A·P·扎加拉, P·普魯什斯奇, C·杜塞特 申請人:納爾科公司