[发明专利]生物聚合物用作湿强度添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及阴离子和阳离子生物聚合物的组合物的用途，其用作纸张和纸巾应用、以及无纺布的暂时性湿强度剂。

背景技术

在纸张和纸巾制品中，湿强度是决定制品的整体性能的重要特性。可以通过采用湿强度添加剂来增强这种制品的湿强度。造纸工业广泛采用的湿强度添加剂包括三聚氰胺-甲醛和脲-甲醛。然而，需要摒弃这种油基化学品，因为它们不可再生并且生物降解能力低。

WO 2001/077437(EP-B 1282741)描述了纤维颗粒用于赋予纸张和无纺制品以湿强度的用途，所述纤维颗粒具有阳离子和阴离子聚合物的交替涂层。该专利将PAAE(聚氨基酰胺表氯醇)和G-PAM(乙醛酸化的聚丙烯酰胺)作为阳离子聚合物进行了说明，同时也提及了阳离子瓜尔胶、阳离子淀粉、聚乙烯胺、以及许多其它的物质。PAAE是油基的，因此，它不是可持续的材料，同时单体(表氯醇)的迁移引起了安全问题，而该问题的解决只能以高成本为代价。WO 2001/077437所选的阴离子聚合物是取代度为0.78的羧甲基纤维素(CMC)，尽管也提及了阴离子淀粉、阴离子瓜尔胶、聚磺苯乙烯以及其它物质，但是没有对这些物质进行说明。除了CMC之外，没有描述具体类型的阴离子或阳离子多糖。然而，CMC也部分地依赖于油基材料(一氯乙酸)，此外CMC也是相当昂贵的材料。而且，WO 2001/077437的多层技术是一个不利的方法。

WO 2001/083887(EP-B 1278913)公开了阴离子生物聚合物的用途，其与阳离子聚合物例如PAAE组合用作湿强度剂，其中，所述阴离子生物聚合物具有大于0.75个醛基基团/1个阴离子基团。含有醛基的阴离子生物聚合物例如可以是被过乙酸和溴化物进一步氧化的双醛淀粉，或在控制的条件下被硝基氧例如TEMPO氧化的淀粉。

US 6,586,588描述了用TEMPO选择性氧化多糖，从而使醛基含量最大化(醛基与羧酸之比为0.5或更高)，并且使羧基含量最小化。通过从阳离子基质开始，多糖也可以是两性的。所得产品可以用作湿强度纸张添加剂。

WO 2005/080499描述了羧基化碳水化合物例如6-羧基淀粉和多胺例如聚乙烯胺的混合物的用途，其用作涂料或纸张制品添加剂，以提供粘结强度、干拉伸强度或增稠效果。

WO 2005/080680描述了头发蛋白质(角蛋白)水解产物的制备，并且建议将它们用作造纸中的湿部添加剂。

本发明的目的是提供成本有效的赋予纸张制品湿强度的方法和手段，同时避免单体迁移、采用油基化学品或其它非可持续性原材料，以及丢弃或再生的废纸的毒性作用所带来的技术和生态问题。

发明内容

发现在醛基和/或环氧基基团的存在下，阴离子生物聚合物和阳离子聚合物的组合物作为湿强度剂具有优异的性能，并且可以同时或在单个步骤中应用，从而使得方法较不复杂。

阴离子生物聚合物优选是羧基化多糖。多糖的实例包括具有1，3-、1，4-和/或1，6-键合的α-葡聚糖。其中，包括直链淀粉、支链淀粉和糊精的“淀粉家族”是特别优选的，但是短醒霉多糖、痂囊腔菌多糖、reuteran以及其它α-葡聚糖也是适合的，但是1，6-键合的比例优选低于70％，更优选低于60％。其它的适合的多糖包括β-1，4-葡聚糖(纤维素)、β-1，3-葡聚糖、木葡聚糖、葡甘露聚糖、半乳聚糖和半乳糖甘露聚糖(瓜尔胶和槐树豆胶)，其它的胶包括非均质胶例如黄原胶、茄替胶、角叉菜胶、藻酸盐、果胶、β-2，1-和β-2，6-果聚糖(菊粉和左聚糖)等。

羧基化多糖应该含有至少0.1个羧基基团/1个单糖单元，不超过例如1.0个羧基基团/1个单糖单元。特别是，羧基含量为0.15-0.5/1个单糖单元，最优选在0.2-0.4之间。此外，较不优选的是，可以存在其它阴离子基团，例如硫酸盐或磷酸盐基团来替代羧基基团。

优选羧基基团是多糖本身的一部分，也就是说，优选糖醛基团(例如聚己醛糖中的6-羧基基团，聚呋喃醛戊糖中的5-羧基基团，聚己酮糖中的2-和/或6-羧基基团等)。这些糖醛基团可以作为天然生物合成或控制的生物合成的结果存在，所述生物合成通过羟甲基基团的酶催氧化来进行。天然聚半乳糖醛酸是这类多糖的实例。作为实际有用的可选择对象，可以通过多糖的羟甲基基团的化学或化学/酶催氧化组合来制备。