紙力增強(qiáng)劑、紙力增強(qiáng)劑的制造方法、紙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種容易留著在紙漿中、不易使紙漿的zeta電位轉(zhuǎn)為陽性、紙力增強(qiáng)效果也優(yōu)異、并且不會(huì)使成紙的紋理紊亂的新型兩性聚丙烯酰胺系紙力增強(qiáng)劑。所述紙力增強(qiáng)劑含有具備下述必要條件[1]～[3]的兩性聚丙烯酰胺：[1]以丙烯酰胺（a）、含α甲基的陽離子性乙烯基單體（b）、陰離子性乙烯基單體（c）和交聯(lián)性單體（d）為構(gòu)成成分[2]為該構(gòu)成成分中的（b）成分的比率為1～20摩爾%的兩性聚丙烯酰胺[3]在所述兩性聚丙烯酰胺的1H-NMR波譜的0.9ppm～1.35ppm的范圍中具有歸屬于該（b）成分的α甲基的高磁場側(cè)吸收帶A和低磁場側(cè)吸收帶B，并且該吸收帶A的面積（As）與該吸收帶B的面積（Bs）的面積比As/（As+Bs）為20%以上。
【專利說明】紙力增強(qiáng)劑、紙力增強(qiáng)劑的制造方法、紙
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紙力增強(qiáng)劑、紙力增強(qiáng)劑的制造方法以及紙。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，作為紙力增強(qiáng)劑，廣泛使用將丙烯酰胺、陽離子性乙烯基單體和陰離子性乙烯基單體、以及根據(jù)需要的交聯(lián)性單體共聚而得的兩性聚丙烯酰胺，而隨著紙漿漿料(紙料)中廢紙的增加，產(chǎn)生了紙漿的短纖維化和劣化，因此期待一種更能留著于紙漿上，并且發(fā)揮高紙力增強(qiáng)效果的兩性聚丙烯酰胺。
[0003]為了提高對紙漿的留著率，例如，只要增加兩性聚丙烯酰胺中的陽離子性基團(tuán)的量即可，但這樣的兩性聚丙烯酰胺的凝集力強(qiáng)，導(dǎo)致成紙的紋理(地合)紊亂，并且紙力增強(qiáng)效果反而不充分。
[0004]此外，為了提高紙力增強(qiáng)效果，還可以增加兩性聚丙烯酰胺相對于紙料的添加量，然而如果超過一定的添加率，則紙料的Zeta電位(Zp)轉(zhuǎn)為陽性，紙力增強(qiáng)效果達(dá)到頂點(diǎn)。結(jié)果，紙漿未留著的兩性聚丙烯酰胺在紙料中增加，產(chǎn)生了污染以及紙力下降的問題。
[0005]作為不易受到抄紙?bào)w系內(nèi)的環(huán)境變化影響的兩性聚丙烯酰胺，例如，在專利文獻(xiàn)I中，記載了以規(guī)定的順序使規(guī)定量的丙烯酰胺、陽離子性乙烯基單體、陰離子性乙烯基單體和交聯(lián)性單體反應(yīng)所得的材料，但其效果不足。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平6 - 199965號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]本發(fā)明課題在于提供一種容易留著在紙漿中、紙力增強(qiáng)效果也優(yōu)異、并且不會(huì)使成紙紋理紊亂的新型的含兩性聚丙烯酰胺的紙力增強(qiáng)劑及其制造方法。
[0011]此外，本發(fā)明課題還在于提供一種紙力優(yōu)異、并且紋理紊亂較小的紙。
[0012]用于解決問題的方法
[0013]本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如下兩性聚丙烯酰胺能夠解決上述課題，進(jìn)而獲得滿足需要的紙力增強(qiáng)劑:該兩性聚丙烯酰胺以丙烯酰胺、陽離子性乙烯基單體、陰離子性乙烯基單體和交聯(lián)性單體作為構(gòu)成成分，且使用一定量具有α甲基的物質(zhì)來作為該陽離子性乙烯基單體，并且來自該物質(zhì)的陽離子性部位在分子鏈內(nèi)高度局部存在。
[0014]S卩，本發(fā)明涉及一種紙力增強(qiáng)劑，其含有具備下述必要條件[I]?[3]的兩性聚丙烯酰胺:
[0015][I]所述兩性聚丙烯酰胺的構(gòu)成成分包含丙烯酰胺(a)、含α甲基的陽離子性乙烯基單體(b)、陰離子性乙烯基單體(C)和交聯(lián)性單體(d)
[0016][2]為該構(gòu)成成分中的(b)成分的比率為I?20摩爾％的兩性聚丙烯酰胺[0017][3]在所述兩性聚丙烯酰胺的1H - NMR波譜的0.9ppm?1.35ppm的范圍中具有歸屬于該(b)成分的α甲基的高磁場側(cè)吸收帶A和低磁場側(cè)吸收帶B，并且該吸收帶A的面積(As)與該吸收帶B的面積(Bs)的面積比[As/ (As+Bs)]為20%以上。
[0018]此外，本發(fā)明涉及一種紙力增強(qiáng)劑的制造方法，其特征在于，包括:
[0019]使包含丙烯酰胺(a)和含α甲基的陽離子性乙烯基單體(b)作為必要成分、并且該(b)成分的比率為15?80摩爾％的單體混合物(I)聚合的工序(A);和
[0020]使包含丙烯酰胺(a)和陰離子性乙烯基單體(C)作為必要成分、并且該陰離子性乙烯基單體(c)的比率為I?20摩爾％的單體混合物(II)聚合的工序(B)；
[0021 ] 并且，該單體混合物(I)和單體混合物(II)的一方或雙方還含有交聯(lián)性單體(d)，
[0022]所述紙力增強(qiáng)劑包含具備下述必要條件[3]的兩性聚丙烯酰胺:
[0023][3]在兩性聚丙烯酰胺的1H-NMR波譜的0.9ppm?1.35ppm范圍中具有歸屬于該(b)成分的α甲基的高磁場側(cè)吸收帶A和低磁場側(cè)吸收帶B，并且該吸收帶A的面積(As)與該吸收帶B的面積(Bs)的面積比As/ (As+Bs)為20%以上。
[0024]此外，本發(fā)明涉及使用所述紙力增強(qiáng)劑而得的紙、以及使用由所述制造方法得到的紙力增強(qiáng)劑而制造的紙。
[0025]發(fā)明效果
[0026]本發(fā)明的紙力增強(qiáng)劑以及由本發(fā)明的制造方法得到的紙力增強(qiáng)劑容易留著在紙漿中，并且即使在提高其添加率時(shí)，也不易使紙漿的zeta電位(ζρ)轉(zhuǎn)為陽性，紙力增強(qiáng)效果也優(yōu)異，并且成紙紋理的紊亂較小。
[0027]此外，本發(fā)明中的紙的紙力(破裂強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度)優(yōu)異，并且紋理的紊亂較小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1 (A)和圖1 (B)均為包含丙烯酰胺、和含α甲基的陽離子性乙烯基單體的聚丙烯酰胺的模式圖，前者表示含α甲基的陽離子性乙烯基單體單元不均勻存在(偏在化)的情形，后者表示該單元局部存在的情形。
[0029]圖2是表示在包含丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的聚丙烯酰胺的1H -NMR波譜的0.9ppm?1.35ppm的范圍中，出現(xiàn)歸屬于該甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯所具有的α甲基的高磁場側(cè)吸收帶A (信號(hào)A (signal A))和低磁場側(cè)吸收帶B (信號(hào)B (signalB))的模式圖。
[0030]圖3是在圖2中于信號(hào)A的高磁場側(cè)沒有出現(xiàn)峰的情況的1H - NMR波譜的模式圖。
[0031]圖4是與實(shí)施例1的兩性聚丙烯酰胺相關(guān)的實(shí)際的1H - NMR波譜圖表。
[0032]圖5是與實(shí)施例3的兩性聚丙烯酰胺相關(guān)的實(shí)際的1H - NMR波譜圖表。
[0033]圖6是與實(shí)施例11的兩性聚丙烯酰胺相關(guān)的實(shí)際的1H - NMR波譜圖表。
[0034]圖7是與比較例I的兩性聚丙烯酰胺相關(guān)的實(shí)際的1H - NMR波譜圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0035]形成本發(fā)明的紙力增強(qiáng)劑的兩性聚丙烯酰胺，以丙烯酰胺(a)(以下，也稱為(a)成分。)、含α甲基的陽離子性乙烯基單體(b)(以下，也稱為(b)成分。)、陰離子性乙烯基單體(C)(以下，也稱為(C)成分。)和交聯(lián)性單體(d)(以下，也稱為(d)成分。)作為構(gòu)成成分(必要條件[I])。
[0036]本發(fā)明中，作為(a)成分而使用丙烯酰胺。其原因在于，丙烯酰胺比甲基丙烯酰胺更有助于本發(fā)明的兩性聚丙烯酰胺的紙力增強(qiáng)效果。
[0037]所述構(gòu)成成分中的(a)成分的比率沒有特別限定，但是從確保本發(fā)明的兩性聚丙烯酰胺的紙力增強(qiáng)效果以及成紙的紋理紊亂抑制效果的觀點(diǎn)考慮，通常為55~97.8摩爾％左右，優(yōu)選為70~97摩爾％左右，更優(yōu)選為80~95摩爾％左右。
[0038]作為(b)成分，只要是含有α甲基的陽離子性乙烯基單體則沒有特別限定，可以沒有特別限制地使用各種公知材料。此處，“α甲基”是指在具有乙烯基和陽離子性官能基的單體中，與該乙烯基的α碳連接的甲基。
[0039][化I]
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種紙力增強(qiáng)劑，其含有具備下述必要條件[I]~[3]的兩性聚丙烯酰胺: [1]所述兩性聚丙烯酰胺的構(gòu)成成分包含丙烯酰胺(a)、含α甲基的陽離子性乙烯基單體(b)、陰離子性乙烯基單體(C)和交聯(lián)性單體(d) [2]為該構(gòu)成成分中的(b)成分的比率為I~20摩爾％的兩性聚丙烯酰胺 [3]在所述兩性聚丙烯酰胺的1H- NMR波譜的0.9ppm~1.35ppm的范圍中具有歸屬于該(b)成分的α甲基的高磁場側(cè)吸收帶A和低磁場側(cè)吸收帶B，并且該吸收帶A的面積(As)與該吸收帶B的面積(Bs)的面積比As/ (As+Bs)為20%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分中的(a)成分的比率為55~97.8摩爾％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述(b)成分為選自含叔氨基的甲基丙烯酸酯化合物和含季鹽結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯化合物中的I種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分還包含不含α甲基的陽離子性乙烯基單體(b’)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述(b’)成分為選自含叔氨基的丙烯酸酯化合物和含季鹽結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯化合物中的I種。
6.根據(jù)權(quán) 利要求4或5所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分中的(b’)成分的比率為O~3摩爾％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述(C)成分為不含α甲基的不飽和羧酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述不含α甲基的不飽和羧酸為選自衣康酸和丙烯酸中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分中的(c)成分的比率為I~20摩爾％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述(d)成分包含選自N，N一二甲基丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺中的I種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分中的(d)成分的比率為0.01~I摩爾％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分還含有鏈轉(zhuǎn)移性乙烯基單體(e)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述(e)成分為(甲基)烯丙基磺酸鹽。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述構(gòu)成成分中的(e)成分的比率為O~2摩爾％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1~14中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑，其中，所述兩性聚丙烯酰胺的重均分子量為500000~10000000。
16.一種紙力增強(qiáng)劑的制造方法，其特征在于，包括: 使包含丙烯酰胺(a)和含α甲基的陽離子性乙烯基單體(b)作為必要成分、并且該(b)成分的比率為15~80摩爾％的單體混合物(I)聚合的工序(A);和 使包含丙烯酰胺(a)和陰離子性乙烯基單體(c)作為必要成分、并且該陰離子性乙烯基單體(C)的比率為I~20摩爾％的單體混合物(II)聚合的工序(B)；并且，該單體混合物(I)和單體混合物(II)的一方或雙方還含有交聯(lián)性單體(d)， 所述紙力增強(qiáng)劑包含具備下述必要條件[3]的兩性聚丙烯酰胺: [3]在兩性聚丙烯酰胺的1H - NMR波譜的0.9ppm~1.35ppm范圍中具有歸屬于該(b)成分的α甲基的高磁場側(cè)吸收帶A和低磁場側(cè)吸收帶B，并且該吸收帶A的面積(As)與該吸收帶B的面積(Bs)的面積比As/ (As+Bs)為20%以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其中，所述單體混合物(I)還含有陰離子性乙烯基單體(c)作為必要成分。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其中，所述單體混合物(I)和單體混合物(II)中的任一方或雙方還含有鏈轉(zhuǎn)移性乙烯基單體(e )。
19.使用權(quán)利要求1~15中任一項(xiàng)所述的紙力增強(qiáng)劑制造的紙。
20.使用由 權(quán)利要求16~19中任一項(xiàng)所述的方法而得到的紙力增強(qiáng)劑制造的紙。
【文檔編號(hào)】D21H21/18GK104032621SQ201410081529
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】水河哲, 島本勝浩, 井岡浩之, 廣瀨國博, 津田五輪夫 申請人:荒川化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社