專利名稱：瀝青控制劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及瀝青控制劑，具體地說(shuō)涉及在紙漿或紙的制造工藝中防止瀝青附著在制造設(shè)備或產(chǎn)品上的瀝青控制劑。
背景技術(shù)：
在紙漿或紙的制造工藝中產(chǎn)生的瀝青(作為原料的木材中所含的樹(shù)脂，舊紙或廢紙中混入的粘結(jié)劑、乳膠等粘附性物質(zhì)，或者制造紙時(shí)使用的上膠劑等)，在抄紙工藝中由于堵住金屬線或毛氈，引起排水性的降低，而且由于附著在紙上，引起質(zhì)量差且操作性差等問(wèn)題。因此，為了防止瀝青在紙漿或紙的制造過(guò)程中瀝青發(fā)生凝集、或者附著在紙上或裝置上，通常使用瀝青控制劑(pitch controlling agent)。瀝青控制劑大致分為無(wú)機(jī)物瀝青控制劑如滑石等、有機(jī)物瀝青控制劑如聚合體和表面活性劑等。由于陽(yáng)離子聚合體能夠有效地調(diào)整過(guò)剩的陰離子電荷，因此近年來(lái)瀝青控制劑多用陽(yáng)離子聚合體。
作為利用陽(yáng)離子聚合體的瀝青控制劑和瀝青控制方法，目前已知的有以下幾種(1)利用烷基胺等和環(huán)氧鹵丙烷等的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)；(2)利用含有二烯丙基二甲基氯化銨等的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)；(3)利用含有N，N-二烷基-N-羥烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的季銨化物的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)；(4)利用含有二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺的季銨化物的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻(xiàn)4)；(5)利用陽(yáng)離子聚合體以及表面活性劑的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻(xiàn)5，6)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)昭62-223394號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)昭63-264993號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)昭53-41507號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)平2-259195號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開(kāi)平2-182995號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開(kāi)2003-268696號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，近年來(lái)造紙用水的封閉化和舊紙利用率的提高等行業(yè)狀況，使瀝青引起的問(wèn)題更加嚴(yán)重，而上述方法(1)-(5)不能充分滿足防止瀝青附著的要求。也就是說(shuō)，目前還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出能夠充分防止瀝青附著的瀝青控制劑。
本發(fā)明的目的是提供在紙漿或紙的制造工藝中充分防止瀝青附著在制造設(shè)備或產(chǎn)品上的瀝青控制劑。
本發(fā)明涉及如下幾個(gè)方面1、瀝青控制劑，該瀝青控制劑含有重均分子量為5000-1000000、且由20-95摩爾％的衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)單元(A)和5-80摩爾％的衍生自具有陽(yáng)離子性的單體的結(jié)構(gòu)單元(B)組成的聚合體；2、如上述權(quán)利要求1所述的瀝青控制劑，其中，所述聚合體的膠體當(dāng)量值為0.1-5毫當(dāng)量/克(meq/g)；3、如上述1或2所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽(yáng)離子性的單體為丙烯酸酯類單體和/或甲基丙烯酸酯類單體；及
4、如上述1至3中任意一項(xiàng)所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽(yáng)離子性的單體為由下述式(1)表示的單體和/或由下述式(2)表示的單體。
式(1) (式中，R1表示氫原子或甲基，R2和R3分別表示氫原子或碳原子數(shù)為1-4的烷基，A表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基或羥基丙烯基。)式(2) (式中，R4表示氫原子或甲基，R5和R6分別表示氫原子或碳原子數(shù)為1-4的烷基，R7表示氫原子、碳原子數(shù)為1-4的烷基或芐基，B表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基、或羥基丙烯基，Y-表示陰離子。)根據(jù)本發(fā)明的瀝青控制劑，在紙漿或紙制造工藝中能夠充分防止瀝青附著在制造設(shè)備或產(chǎn)品上。
具體實(shí)施例方式
下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明的瀝青控制劑中含有的聚合體是“重均分子量為5000-1000000，且由20-95摩爾％的衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)單元(A)和5-80摩爾％的衍生自具有陽(yáng)離子性的單體的結(jié)構(gòu)單元(B)組成的聚合體”(以下稱為“本發(fā)明的聚合體”)，其中衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)單元(A)成分含量為20-95摩爾％，優(yōu)選為40-95摩爾％，更優(yōu)選為70-90摩爾％。如果含量在上述范圍內(nèi)，可得到充分的防止瀝青附著性。
另外，衍生自具有陽(yáng)離子性的單體的結(jié)構(gòu)單元(B)成分含量為5-80摩爾％，優(yōu)選為5-60摩爾％，更優(yōu)選為10-40摩爾％。如果含量在上述范圍內(nèi)，可得到充分的瀝青控制性。
在本發(fā)明的聚合體中，膠體當(dāng)量值優(yōu)選為0.1-5毫當(dāng)量/克，更優(yōu)選為0.2-4毫當(dāng)量/克，特別優(yōu)選為0.3-3毫當(dāng)量/克。如果膠體當(dāng)量值在上述范圍內(nèi)，可得到充分的瀝青控制性。膠體當(dāng)量值是表示高分子電解質(zhì)的陽(yáng)離子或陰離子度的指標(biāo)，膠體當(dāng)量值正值越大，陽(yáng)離子性越高，接近零時(shí)，表示非離子性，變?yōu)樨?fù)值時(shí)表示陰離子性。該膠體當(dāng)量值利用膠體滴定來(lái)測(cè)定。
本發(fā)明的聚合體的重均分子量為5000-1000000，優(yōu)選為10000-500000，更優(yōu)選為20000-300000。如果重均分子量大于等于5000，可得到充分的瀝青控制性；如果小于等于1000000，由于具有適當(dāng)?shù)恼扯瓤扇菀撞僮髑铱傻玫匠浞值臑r青控制性。
形成本發(fā)明聚合體的結(jié)構(gòu)單元的具有陽(yáng)離子性的單體中，除了具有四級(jí)銨鹽基或氨基等陽(yáng)離子性基團(tuán)的單體之外，還包括聚合后利用曼尼希反應(yīng)將酰胺基轉(zhuǎn)變?yōu)榘被确椒ㄙx予陽(yáng)離子性的物質(zhì)。作為上述具有陽(yáng)離子性的單體優(yōu)選(甲基)丙烯酸酯類單體。在這里，“(甲基)丙烯酸酯”是表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯兩種。
作為上述具有陽(yáng)離子性的單體，優(yōu)選使用由上述式(1)表示的單體和/或由上述式(2)表示的單體。
在式(1)表示的單體中，R1表示氫原子或甲基，優(yōu)選為甲基。R2和R3分別表示氫原子或碳原子數(shù)為1-4的烷基，例如可以是甲基、乙基、丙基、丁基等，優(yōu)選為乙基、丙基。A表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基、或羥基丙烯基，優(yōu)選為乙烯基或丙烯基。
在本發(fā)明中，由上述式(1)表示的單體也可以是與鹽酸、硫酸、醋酸等水溶性酸形成鹽的單體。
另外，在式(2)表示的單體中，R4表示氫原子或甲基，優(yōu)選為甲基。R5和R6分別表示氫原子或碳原子數(shù)為1-4的烷基，例如可以是甲基、乙基、丙基、丁基等，優(yōu)選為乙基、丙基。R7表示氫原子、碳原子數(shù)為1-4的烷基或芐基，優(yōu)選為碳原子數(shù)為1-4的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基等，更優(yōu)選為乙基、丙基。B表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基、或羥基丙烯基，優(yōu)選為乙烯基或丙烯基。Y-表示陰離子，例如可舉出甲基硫酸離子、乙基硫酸離子、氯化物離子、溴化物離子等，優(yōu)選為甲基硫酸離子或乙基硫酸離子。
由上述式(1)表示的單體和式(2)表示的單體可以分別單獨(dú)使用，也可以兩種或兩種以上組合使用。
作為上述具有陽(yáng)離子性的單體，例如可舉出二烷基氨基(羥基)烷基(甲基)丙烯酸酯或其季銨化物、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺或其季銨化物、烷基乙烯基氯化咪唑鎓鹽(imidazolium)、二甲基二烯丙基氯化銨等，優(yōu)選為烷基乙烯基氯化咪唑鎓鹽、二烷基氨基(羥基)烷基(甲基)丙烯酸酯或其季銨化物，更優(yōu)選為二烷基氨基(羥基)烷基(甲基)丙烯酸酯的季銨化物。
作為具有陽(yáng)離子性的單體的具體化合物可舉出二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基甲基(甲基)丙烯酰胺、二乙基氨基甲基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺或上述化合物由氯甲烷、氯乙烷、氯甲苯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等季銨化后得到的單體、甲基乙烯基氯化咪唑鎓鹽、二甲基二烯丙基氯化銨等。
其中，優(yōu)選為二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯或上述化合物由氯甲烷、氯乙烷、氯甲苯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等季銨化后得到的單體；更優(yōu)選為二甲基氨基丙基甲基丙烯酸酯、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、二乙基氨基丙基甲基丙烯酸酯、二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯或上述化合物由硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等季銨化后得到的單體。
本發(fā)明聚合體除了衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)單元(A)和/或衍生自具有陽(yáng)離子性的單體的結(jié)構(gòu)單元之外，還可以含有衍生自其他單體的結(jié)構(gòu)單元。上述其他單體例如可以是(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、乙烯醇、甲基乙烯基醚、乙烯、(聚環(huán)氧乙烷)烯丙醇、乙烯基乙酰胺、乙烯基甲酰胺等非離子性單體、(甲基)丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、富馬酸、乙烯基磺酸、2-丙烯?；被?2-甲基丙烷磺酸、羥基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸等陰離子性單體或其鹽等。
本發(fā)明的瀝青控制劑優(yōu)選含有0.1-60重量％的本發(fā)明聚合體，更優(yōu)選含有0.5-30重量％，特別優(yōu)選含有1-20重量％。如果本發(fā)明聚合體含量在上述范圍內(nèi)，瀝青控制劑就會(huì)具有適當(dāng)?shù)恼扯龋匀菀撞僮?，可得到充分的瀝青控制性。
本發(fā)明瀝青控制劑除了上述本發(fā)明聚合體之外，還可以根據(jù)需要含有表面活性劑、聚合體、螯合劑、增潔劑(builder)、有機(jī)酸、pH調(diào)節(jié)劑、溶劑、消泡劑、殺菌劑、防腐劑、著色劑、香料等。
本發(fā)明瀝青控制劑優(yōu)選用于紙漿或紙的制造工藝中，其使用方法可舉出例如，分散到金屬線、毛氈、滾筒、帆布、干燥器氣缸等制造設(shè)備中的方法、以及添加到紙漿中的方法等。在本發(fā)明中，從得到高瀝青控制性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用分散到制造設(shè)備的方法。
在將瀝青控制劑分散到制造設(shè)備中時(shí)，將瀝青控制劑添加到淋洗水等洗滌水中就可。此時(shí)，可以與其他瀝青控制劑、潤(rùn)滑劑、剝離性提高劑、洗滌劑、酸、堿等添加劑組合使用。
另外，在將瀝青控制劑添加到紙漿中時(shí)，優(yōu)選添加到紙漿液中。作為添加場(chǎng)所可舉出箱子(chest)、種子箱、提取器(extractor)。瀝青控制劑可以與填料、染料、硫酸鋁、凝結(jié)劑、紙力增強(qiáng)劑、成品率提高劑、排水性提高劑、上膠劑、增大體積劑、消泡劑等添加劑組合使用。
在上述制造工藝中，本發(fā)明瀝青控制劑的使用量是，例如相對(duì)洗滌水或紙漿，用本發(fā)明聚合體換算，使用0.05-2000ppm，優(yōu)選使用0.1-1000ppm，更優(yōu)選使用0.5-300ppm。如果使用量在上述范圍內(nèi)，不會(huì)阻礙紙力增強(qiáng)劑或排水性提高劑等其他添加劑的性能，得到充分的瀝青控制性。
下面舉出實(shí)施例進(jìn)一步具體說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例以及比較例中使用的本發(fā)明的聚合體1-13的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)示于表1。另外，上述聚合體的膠體當(dāng)量值測(cè)定如下。
膠體當(dāng)量值利用ミユ一テツク公司制造的PCD03，測(cè)定每個(gè)聚合體固體成分的膠體當(dāng)量值(毫當(dāng)量/克)。
實(shí)施例1利用去離子水將表1中所示的聚合體1稀釋混合，得到表2所示的瀝青控制劑。
實(shí)施例2-9以及比較例1-5利用表1所示的聚合體，采用與實(shí)施例1相同的方法將實(shí)施例2-9以及比較例1-5的瀝青控制劑配制成表2及表3所示的瀝青控制劑。
表1

關(guān)于各瀝青控制劑，用以下方法評(píng)價(jià)防止瀝青附著性。評(píng)價(jià)結(jié)果示于表2和表3。
防止瀝青附著性在990克精制水中加入2克油酸、2克妥爾油、2克松香烯酸和4克48％氫氧化鈉，配制瀝青。
已洗滌好的金屬線切成7×21厘米，將其形成圓筒狀，用作試驗(yàn)材料，在105℃干燥1小時(shí)后，在干燥器中放置冷卻，并稱重(重量A)。將460毫升過(guò)濾水加入到500毫升燒杯中，在恒溫水槽中升溫至40℃，添加50毫克瀝青控制劑。將試驗(yàn)材料加入已配制的溶液中，攪拌30分鐘，添加25毫升瀝青和15毫升5重量％的氯化鈣水溶液。添加后攪拌1小時(shí)。攪拌后，取出試驗(yàn)材料，擦干水后在105℃中干燥1小時(shí)。在干燥器中放置冷卻，測(cè)定重量(重量B)。重量B-重量A為瀝青附著量。用下述公式計(jì)算防止瀝青附著率，并評(píng)價(jià)如下。
防止瀝青附著率(重量％)[(沒(méi)有添加試劑時(shí)的瀝青附著量-添加試劑時(shí)的瀝青附著量)/沒(méi)有添加試劑時(shí)的瀝青附著量]×100◎防止瀝青附著率為80％以上；○防止瀝青附著率為60％以上且小于80％；△防止瀝青附著率為40％以上且小于60％；×防止瀝青附著率為小于40％。
表2

表3

本發(fā)明的瀝青控制劑具有良好的防止瀝青附著性。與此相比，比較例1由于聚合體的N-乙烯基-2-吡咯烷酮成分的含量不足20摩爾％且具有陽(yáng)離子性的單體成分含量超過(guò)80摩爾％，所以防止瀝青附著性差。比較例2由于聚合體不含有具有陽(yáng)離子性的單體，所以防止瀝青附著性差。比較例3和比較例4由于聚合體不含有N-乙烯基-2-吡咯烷酮成分，所以防止瀝青附著性差。比較例5由于聚合體的重均分子量超過(guò)1000000，所以防止瀝青附著性差。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的瀝青控制劑由于可充分防止瀝青附著，所以可作為良好的瀝青控制劑應(yīng)用于紙漿或紙的制造工藝中。
權(quán)利要求
1.瀝青控制劑，該瀝青控制劑含有重均分子量為5000-1000000、且由20-95摩爾％的衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)單元(A)和5-80摩爾％的衍生自具有陽(yáng)離子性的單體的結(jié)構(gòu)單元(B)組成的聚合體。
2.如權(quán)利要求1所述的瀝青控制劑，其中，所述聚合體的膠體當(dāng)量值為0.1-5毫當(dāng)量/克。
3.如權(quán)利要求1或2所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽(yáng)離子性的單體為丙烯酸酯類單體和/或甲基丙烯酸酯類單體。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽(yáng)離子性的單體為由下述式(1)表示的單體和/或由下述式(2)表示的單體式(1) 式中，R1表示氫原子或甲基，R2和R3分別表示氫原子或碳原子數(shù)為1-4的烷基，A表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基或羥基丙烯基；式(2) 式中，R4表示氫原子或甲基，R5和R6分別表示氫原子或碳原子數(shù)為1-4的烷基，R7表示氫原子、碳原子數(shù)為1-4的烷基或芐基，B表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基或羥基丙烯基，Y-表示陰離子。
全文摘要
提供了一種在紙漿或紙的制造工藝中充分防止瀝青附著在制造設(shè)備或產(chǎn)品上的瀝青控制劑。上述瀝青控制劑含有重均分子量為5000－1000000，且由20－95摩爾％的衍生自N－乙烯基－2－吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)單元(A)和5－80摩爾％的衍生自例如丙烯酸酯類單體、甲基丙烯酸酯類單體等具有陽(yáng)離子性的單體的結(jié)構(gòu)單元(B)組成的聚合體。
文檔編號(hào)D21C9/08GK1906359SQ20058000173
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者安藤嘉浩, 松田尚道, 谷口昌繁, 三好有香 申請(qǐng)人:日油瑞新株式會(huì)社