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【专题】有机聚合物微粒助留助滤剂

来源:中华纸业传媒 编辑:肖舒 宋红利 时间:2019-08-03
导读:出版界的圣杯:莎翁《第一对开本》拍卖187万英镑
目前常用的助留助滤剂主要有以下两大类:
常规助留助滤剂
包括单元和双元系统,它们的特征是高聚物加在纸机压力筛出口,以高聚物为主,之前可添加明矾、聚合氯化铝(PAC)或定着剂,常规的定着剂为聚胺(polyamine)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(polydadmac)和聚乙烯亚胺。
微粒助留剂
由阳离子聚丙烯酰胺和微粒子组成,微粒子是最后加入的化学品,常用的微粒子为膨润土(bentonite),胶体硅(silica)和有机微聚物(micropolymer)。本文将重点介绍有机聚合物微粒在助留助滤体系中有关专利技术的发展概况。
1有机聚合物微粒助留助滤剂国外技术演进路线
1991年,CA2044698A 1首次公开了在造纸助留助滤系统中加入有机聚合物用以改善对细小纤维和填料的滤水和留着率,向浆料悬浮液中添加离子型有机聚合物微粒,另外还可能添加一种高分子量、亲水性的离子型有机聚合物,和/或一种离子型聚合物多糖,比如淀粉,该专利技术填补了有机微粒作为助留助滤剂的空白,至此有机聚合物微粒与胶体硅分别成为助留助滤剂有机、无机微粒的代表。    
2000年以前,对有机聚合物微粒的研究主要体现在对微粒的电荷类型及微粒与其它组份的组合使用方面,代表性的专利有:W09955964  A1通过采用包含带有一个疏水基团的阳离子型有机聚合物以及阴离子型微粒材料的助滤/助留剂;US5858174  A向浆料悬浮液中加入一种低分子量阳离子有机聚合物和一种高分子量阳离子和/或两性聚合物以及阴离子无机颗粒;W 00066491 A1将硅石基溶胶和颗粒与阴离子、阳离子和/或两性有机聚合物结合使用具有非常好的或改进的排水和留着作用,该专利将已知的无机微粒硅石基溶胶与有机聚合物微粒结合使用,为后续助留助滤微粒的复配组合使用奠定了基础。    
2002年之后特别是到了2005年,对有机聚合物微粒的空间结构、微粒尺寸以及官能团选择的进一步研究全面展开,其中W00212213 A2披露了由较大位阻的单体生产的阳离子有机聚合物,在含有高含量盐(高电导率)和胶体物料的原料中,可以获得改善的排水和保留;W00233171 A1采用包含含硅材料和非溶胀粒径小于750nm的有机聚合物微粒的絮凝系统使悬浮体絮凝,与应用仅仅聚合物微粒的系统或应用含硅材料而不存在聚合物微粒的系统相比较,前者提供了排水、保留和成形方面的改善;W002101145 A1选择通过一种或多种烯属不饱和单体与一种或多种多官能支化剂/交联剂聚合而成的阴离子有机聚合物粒子与胶体阴离子二氧化硅粒子组合使用,提供具有良好的排水和助留性。
除了与无机粒子硅材料结合使用,有机聚合物微粒还可以与多糖类物质及其它的有机类物质结合作为造纸助留助滤剂,比如W02007078245 A1披露了有机阴离子聚合物和无机阴离子聚合物与阳离子多糖结合用于改善造纸助留助滤效果;FR2929964  A1则是利用至少两种助留和助滤剂,每种助留和助滤剂都是一种有机物并且具有总阳离子电荷,其分别为主剂和第二助留剂,具体为以下组分:由阳离子(共)聚合物组成的主助留剂,由交联的阳离子(共)聚合物组成的第二助留剂,其以分散体的形式获得并置于溶液中,在轻微搅拌下引入纤维悬浮液中实现。
2有机聚合物微粒助留助滤剂在华技术演进路线
有机聚合物微粒作为造纸助留助滤剂在中国的专利文献中公开较晚,应用时间也不是很长,相比于胶体硅颗粒仍属于相对较新的助留助滤微粒。2007年CN1950571A提供一种生产纸及纸板或类似产品的方法,留着和滤水性能好,向悬浮液添加以下物质:选自硅石衍生物和阴离子或两性有机聚合物的至少一种第二助留剂;至少一种第三助留剂,由交联的阴离子有机聚合物构成,具有大于或等于1微米的尺寸并且呈现至少3d1/g的本征粘度。    
同时,中国专利在有机聚合物微粒制备工艺上进行了研究,其中CN101492899A披露了一种造纸湿部微粒助留助滤体系用有机阴离子微粒的制备工艺,在碱性条件下使半代树枝状聚酰胺-胺的外层末端基-COOCH3发生水解变成COONa,即通过对端酯基的半代树枝状聚酰胺-胺进行端基修饰制得有机阴离子微粒,制得的有机微粒使纸料留着率高,纸料滤水速度快,纸机运行稳定,白水浓度降低,成纸匀度、光学性能高,该工艺对有机微粒组分的结构组成进行了选择;与其同期的公开专利CN101760995A披露了将阴离子有机微粒与另一种无机粒子-膨润土结合使用用以改善造纸助留助滤的技术内容,扩宽了有机微粒与其它无机粒子结合作为助留助滤剂的范围,其中所用的膨润土无机粒子的技术演进路线在下文将会具体体现。
值得一提的是,中国专利CN104562830A在近期公开了采用传统的聚丙烯酰胺与有机聚合物微粒及膨润土组成三元助留助滤体系在造纸助留助滤系统中的应用,不同类型微粒与聚丙烯酰胺结合使用也预示着未来助留助滤剂的发展方向为复配化、多元化。

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