[發明專利]制造互穿聚合物網絡材料的方法、其產品和所述產品的用途

有效

• 申請號: 201580070407.4
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN107002364B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: R.卡塞勒;T.倫丁;M.希伊塔尼伊米
• 申請（專利權）人: 凱米羅總公司
• 主分類號: D21H11/18
• 分類號: D21H11/18;D21H17/25;D21H21/10;D21H21/20;C08L33/26;C08L1/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;李炳愛

本發明涉及一種互穿聚合物網絡(IPN)材料，其包含微晶纖維素(MCC)、微原纖維化纖維素(MFC)或其混合物，和與MCC、MFC或其混合物一起形成IPN的至少一種聚合物。本發明還涉及IPN材料的制造方法以及IPN材料在造紙工業中的用途。

發明領域

本發明涉及一種制造互穿聚合物網絡材料的方法及其產品。本發明還涉及所述互穿聚合物網絡材料在造紙工業中的用途。

背景技術

造紙工業不斷努力提高紙張和紙板質量，提高處理速度，降低制造成本等。各種化學品(合成和天然存在的)用于處理紙漿，以改善例如保留和排水，并產生最終紙制品的物理性質，例如濕強度和干強度。

保留劑是改進功能化學品在基質中的保留性的加工化學品。結果是，總體上使用更少的化學品來獲得功能化學品的相同效果，而更少的化學品被浪費掉。

排水添加劑是增加絲網(wire)上水分從紙漿的排出速率的物質。常用的排水添加劑是陽離子淀粉和聚丙烯酰胺。

濕強度添加劑確保紙張變濕時保持其強度。這在棉紙中尤其重要。濕強度添加劑的實例是脲-甲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛(MF)和聚酰胺-表氯醇(PEA)。

干強度添加劑是提高正常或非濕條件下紙張強度的化學品。使用的典型化學品是淀粉和聚丙烯酰胺(PAM)衍生物。淀粉和PAM衍生物可以是帶陰離子電荷或陽離子電荷的。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相互連接，從而增加強度。

例如，US 8,647,470公開了一種用于生產具有改進的干強度的紙、紙板和卡板的方法。改進的干強度通過向原料中加入包含納米纖維素和至少一種選自陰離子聚合物和水溶性陽離子聚合物的聚合物的水性共混物，紙原料排水并干燥紙制品而獲得。

互穿聚合物網絡(IPN)是一種也稱為IPN材料的聚合物，其包含兩個或更多個在分子尺度上至少部分交錯但不彼此共價鍵合的網絡。除非化學鍵斷裂，否則網絡不能分離。可以設想兩個或多個網絡以這樣的方式纏結，即，它們被連結并且不能被拉開，但不通過任何化學鍵彼此鍵合。

換句話說，互穿聚合物網絡是至少兩種聚合物的組合，其中至少一種聚合物在其它聚合物的直接存在下被合成(聚合)和/或交聯。

簡單地混合兩種或更多種聚合物不會產生互穿聚合物網絡(而是聚合物共混物)，也不會由至少一種類型的彼此鍵合以形成一個網絡(雜聚物或共聚物)的單體產生聚合物網絡。

文獻Chang等人，Polymers for Advanced Technologies(2011)，22(9)，1329-1334公開了通過IPN方法制備的纖維素/聚(N-異丙基丙烯酰胺)雙網絡水凝膠的結構和性質。纖維素水凝膠通過在NaOH/尿素水溶液中化學交聯纖維素來制備，其用作第一網絡。隨后通過在纖維素水凝膠中原位聚合/交聯N-異丙基丙烯酰胺獲得第二網絡。該方法產生雙網絡水凝膠，其將天然聚合物和合成的聚(N-異丙基丙烯酰胺)共同合并在一個體系中。

即使存在可用的含纖維素的IPN，仍然需要新型含纖維素的IPN材料，其在制造具有改進性能的紙和紙板中作為添加劑而使用。

發明概述

本發明涉及根據權利要求1的制造互穿聚合物網絡材料的方法。

本發明還涉及根據權利要求8的互穿聚合物網絡材料。

另外，本發明還涉及根據權利要求14的互穿聚合物網絡材料的用途。

發明人驚奇地發現，互穿聚合物網絡材料，其包含微晶纖維素(MCC)、微原纖維化纖維素(MFC)或其混合物和與MCC、MFC或其混合物一起形成互穿聚合物網絡的至少一種聚合物，可以用作造紙工業中的添加劑，以提高加工速度并改進最終產品的質量。例如，與陽離子聚丙烯酰胺(cPAM)相比，本發明的IPN材料顯著地改進了排水時間。