[发明专利]用于纸张应用的含淀粉聚合物水分散体

说明书

本发明涉及含淀粉聚合物水分散体，其制备方法和用途。

含淀粉的苯乙烯-丙烯酸酯聚合物的水分散体被广泛用于纸张的表面上胶。例如美国专利No.6426381、5672392和6835767中以及美国专利申请公开No.2009/0139675和2010/0016478中都描述了这样的分散体。

对于要求苛刻的纸等级，例如基于回收纤维的纸和板，一般使用不含淀粉的阳离子苯乙烯-丙烯酸酯分散体，因为通常认为它们是最有效的。然而，生产它们要更复杂，并且可能含有相对高含量的VOC(来自乳化剂制剂的溶剂)。例如美国专利No.7579414和美国专利申请公开No.2002/0040088中就描述了这样的分散体。

本发明的一个目的是提供一种高效的含淀粉的聚合物苯乙烯-丙烯酸酯基聚合物分散体，所述聚合物分散体用于纸张，特别是由再生纸制备的纸张的表面上胶。

已发现，该目的通过如下含淀粉聚合物水分散体实现，该聚合物水分散体可通过在(d)10-50重量%的阳离子淀粉的存在下，共聚烯属不饱和单体获得，所述单体包含：

(a)20-50重量%的至少一种苯乙烯或取代的苯乙烯；

(b)20-60重量%的(甲基)丙烯酸叔丁酯；和

(c)0-20重量%的至少一种烯属不饱和可共聚单体，该单体与(a)和(b)不同，

其中，(a)+(b)+(c)+(d)之和是100%。

本文所用的术语(甲基)丙烯…同等地指丙烯…和甲基丙烯…。例如，(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的任何一个，而(甲基)丙烯酸是指丙烯酸或甲基丙烯酸的任何一个。

在一些实施方案中，至少一种苯乙烯或取代的苯乙烯的量为25-45重量%，或为29-41重量%。可以使用的取代的苯乙烯的例子包括环被卤代的苯乙烯，如氯代苯乙烯，以及C₁-C₄取代的苯乙烯，如乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯。

在一些实施方案中，(甲基)丙烯酸叔丁酯的量为24-40重量%，或为24-38重量%。

单体(c)，如果存在的话，是不落在(a)或(b)定义中的至少一种单体，即，不是苯乙烯、取代的苯乙烯或(甲基)丙烯酸叔丁酯中的任何一种。单体(c)可以是单一种类的单体或两种、三种或更多不同种类单体的组合。在一些实施方案中，单体(c)的量为0-15重量%，0-10重量%，0-5重量%或甚至为0重量%。在一些实施方案中，单体(c)与单体(b)的重量比为0:1-0.1:1。单体(c)的实例，如果存在的话，包括(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、乙烯基酯和阴离子单体如(甲基)丙烯酸中的至少一种。

(甲基)丙烯酸烷基酯的例子包括至少一种衍生自一羟基C₁-C₂₂醇的(甲基)丙烯酸的酯，如，丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正戊酯，甲基丙烯酸正戊酯、丙烯酸新戊酯、甲基丙烯酸新戊酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸2-己基酯、甲基丙烯酸2-己基酯、丙烯酸2-乙基己基酯，甲基丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸癸酯和甲基丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸硬脂基酯和甲基丙烯酸硬脂基酯。

单体的另外例子包括二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯、丙烯酸二乙基氨基乙基酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯、丙烯酸二甲基氨基丙基酯、甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、N-乙烯基甲酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基己内酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸和这些单体的包含酸基的盐。

酸性单体可以以部分或完全中和的形式使用。有用的中和剂包括，例如，氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙和氨。碱性单体在聚合反应中可以以游离碱的形式，以与有机酸或无机酸的盐，或者以季铵化的形式来使用。

在一些实施方案中，阳离子淀粉的量为15-45重量%，或为20-40重量%。