DE60027417T2

DE60027417T2 - Wasserstoffbindungsfähige synthetische polymere enthaltend aliphatische kohlenwasserstoffgruppen

Info

Publication number: DE60027417T2
Application number: DE2000627417
Authority: DE
Inventors: Gerard Thomas Neenah SHANNON; Arthur Daniel Greenleaf CLARAHAN; Thomas Mike GOULET; Zyo Wen Appleton SCHROEDER
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: WO2000043429A1; AU770362B2; US6365667B1; KR20010103741A; AU2735000A; BR0007706B1; US6274667B1; BR0007706A; KR100606304B1; AR028142A1; CN1337973A; EP1165640B1; DE60027417D1; TW498082B; EP1165640A1; CO5210978A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung von Papierprodukten, wie Kosmetiktüchern, Toilettenpapier, Papierhandtüchern, Servietten und dergleichen, wird dem Endprodukt durch die Anwendung von chemischen Zusätzen eine breite Vielzahl von Produkteigenschaften verliehen. Beispiele für solche Zusätze schließen Weichmacher, Ablösemittel, Nassfestmittel, Trockenfestmittel, Leimungsmittel, Opazität erhöhende Mittel und dergleichen ein. In vielen Fällen wird mehr als ein chemischer Zusatz dem Produkt an einem bestimmten Punkt des Herstellungsverfahrens zugesetzt. Leider gibt es Fälle, wo bestimmte chemische Zusätze nicht miteinander kompatibel sein können oder für die Wirksamkeit des Papierherstellungsverfahrens nachteilig sein können, wie es der Fall mit der Wirkung von Nasspartiechemikalien auf die anschließende Wirksamkeit von Kreppklebstoffen sein kann. Eine weitere Begrenzung, die mit Nasspartiechemikalienzusatz verbunden ist, ist die begrenzte Verfügbarkeit von hinreichenden Bindungsstellen an den Papierherstellungsfasern, an die die Chemikalien selbst binden können. Unter solchen Umständen konkurriert mehr als eine chemische Funktionalität um die begrenzt verfügbaren Bindungsstellen, was häufig unzureichende Retention von einer oder beiden Chemikalien auf den Fasern ergibt. Für kompliziertere chemische Systeme kann es erwünscht sein, dass zwei oder mehrere funktionelle Zusätze in einem ausgewiesenen Verhältnis und/oder räumlicher Anordnung zueinander beibehalten werden. Obwohl der Zusatz von Chemikalien in einem vorbestimmten Verhältnis leicht erreicht wird, ist die Retention von diesen Chemikalien in einem vorhersagbaren Verhältnis unter Anwendung von Nasspartiechemikalienzusatz aufgrund der Stellenkonkurrenz und anderer beeinflussender Faktoren schwierig. Eine weitere Begrenzung von entweder Nasspar tie- oder örtlichem chemischen Zusatz ist die Unfähigkeit, vorhersagbar funktionelle chemische Eigenschaften auf der Faseroberfläche in der Nähe zueinander zu positionieren.
Deshalb gibt es einen Bedarf für ein Mittel zum Anwenden von mehr als einer chemischen Funktionalität auf eine Papi erbahn, das die Begrenzungen mildert, die durch die eingeschränkte Anzahl an Bindungsstellen und die unvorhersagbare Beschaffenheit der Retention von chemischem Zusatz hervorgerufen werden, was die Fähigkeit funktionelle Gruppen in einem ausgewiesenen Verhältnis und/oder räumlicher Anordnung bezüglich zueinander zu halten, begrenzt.
Kurzdarstellung der Erfindung
In bestimmten Fällen können zwei oder mehrere chemische Funktionalitäten in einem einzigen Molekül kombiniert werden, sodass das kombinierte Molekül dem fertigen Papierprodukt mindestens zwei sich unterscheidende Produkteigenschaften verleiht, die bislang durch Anwendung von zwei oder mehreren verschiedenen Molekülen verliehen wurden. Insbesondere können synthetische Polymere, die üblicherweise in der Papierindustrie als Trockenfestharze, Nassfestharze und Retentionshilfen verwendet wurden, in einem einzigen Molekül mit modifizierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen, die üblicherweise in Verbindung mit kationischen Einheiten, wie Weichmacher und Ablösemittel, Gleitmittel und Leimmittel, verwendet werden. Das erhaltene Molekül ist ein synthetisches Polymer mit einer Wasserstoffbindungsfähigkeit und einer aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit, die verschiedene potenzielle Vorteile in Abhängigkeit von der speziell angewendeten Kombination bereitstellen kann, einschließlich: (a) Festigkeitshilfen, die weich machen; (b) Weichmacher, die nicht die Festigkeit vermindern; (c) Nassfestigkeit mit verbessertem Nass/Trocken-Festigkeitsverhältnis; (d) Ablösemittel mit vermindertem Stauben und Ablösen; (e) Festigkeitshilfen mit gesteuerter Absorption; und (g) Retentionshilfen, die weich machen.
Wie hierin verwendet, sind "aliphatische Kohlenwasserstoffeinheiten" funktionelle Gruppen, die von einer breiten Gruppe von organischen Verbindungen, einschließlich der Alkane, Alkene, Alkine und cyclischen aliphatischen Klassen abge leitet sind. Die aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheiten können linear oder verzweigt, gesättigt oder ungesättigt, substituiert oder nicht substituiert sein.
Bei den wie hierin beschriebenen synthetischen Polymeren ist ein Teil ihrer Struktur von der Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen abgeleitet, welche Seitengruppen enthalten, die mit Cellulosemolekülen in Fasern Wasserstoffbindungen, ionische Bindungen oder kovalente Bindungen bilden können, wodurch sich das Binden zwischen den Fasern erhöht. Sie schließen Polyacrylamid, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polymaleinsäureanhydrid, Polymaleinsäure, Polyitaconsäure, kationische Polyacrylamide, anionische Polyacrylamide und dergleichen ein. Die wie hierin beschriebenen synthetischen Polymere können in Wasser löslich, organisch löslich oder in Gemischen von Wasser und mit Wasser mischbaren organischen Verbindungen löslich sein. Vorzugsweise sind sie in Wasser löslich oder in Wasser dispergierbar, jedoch ist dies keine Notwendigkeit der Erfindung. Auch eingeschlossen in die Definition sind die Salze der vorstehend erwähnten sauren Polymere. Substanzen, die mit dem sauren Teil der Polymere kombiniert werden können, um die Salze herzustellen, schließen Alkalimetalle, wie K und Na, die gewöhnlich in Form von deren Hydroxiden zugesetzt werden, die aliphatischen Amine und Alkanolamine ein, wobei solche Salze sowie Verfahren zum Herstellen solcher Salze dem Fachmann gut bekannt sind.
In Abhängigkeit von dem chemischen und dem erwünschten Einfluss auf den Papierbogen können die erfindungsgemäßen synthetischen Polymere durch ein beliebiges, dem Fachmann bekanntes Mittel auf die Papierbahn aufgetragen werden. Solche Mittel schließen Nasspartiezugabe, Sprühzugabe auf die feuchte Bahn, wie eine Kreppchemikalie, die auf den Yankeetrockner gesprüht wird, oder als eine Nachbehandlungszugabe, einschließlich Sprühen, Bedrucken oder Beschichten, ein.
In einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Papierbogen, wie einen Tissuebogen, umfassend ein synthetisches Polymer mit einer Wasserstoffbindungsfähigkeit und enthaltend eine aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit, wobei das Polymer die nachstehende Struktur aufweist:
worin:
a, b, d > 0;
c ≥ 0;
w ≥ 1;
Q₁ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine seitenständige Gruppe enthält, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann; wobei die seitenständige Gruppe aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, -COOH, -COO^–M⁺, -OH, -CONHCHOHCHO und Gemischen davon, worin M⁺ ein Gegenion darstellt, ausgewählt ist;
Q₂ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine C₈- oder höhere lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder unsubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffbaueinheit enthält;
Q₃ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine Ladungsfunktionalität enthält; und
Q₄ = ein Rest der Formel -CHR₁CR₀R₁'-, worin R₀ ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₂R₂')_xO]_y-R₃ darstellt,
worin:
R₁, R₁' -H, C_1-4-Alkyl darstellen;
R₂, R₂' -H oder -CH₃ darstellen;
x ≥ 2;
y ≥ 2; und
R₃ eine endständige Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CH₃, -H, -C₂H₅ und -NH₂, darstellt; oder
Q₄ = ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₁R₂)_xO]_y-R₃, worin R₁, R₂ H oder CH₃ darstellen; x ≥ 2 , y ≥ 1 und R₃ eine endständige Gruppe -CH₃, -H, -C₂H₅ oder -NH₂ darstellt.
M⁺ kann jedes geeignete Gegenion sein, einschließlich Na⁺, K⁺, Ca²⁺ und dergleichen. Die Ladungsfunktionalität in Q₃ ist vorzugsweise kationisch, kann jedoch anionisch oder amphoter sein.
Q₄ wird zum Ausgleichen der erhöhten Polymerhydrophobizität eingeführt, welche durch Einführung der aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheiten verursacht wird.
Wenn das Q₃ oder eine andere geladene Einheit in dem synthetischen Polymer vorliegt, wird natürlich ein geeignetes Gegenion notwendig sein. Solche Gegenionen können in den Formeln wiedergegeben werden oder nicht wiedergegeben werden. Wenn solche Gegenionen nicht in der Formel wiedergegeben werden, sollte es verständlich sein, dass ein solches Ion existieren wird. Das spezielle Gegenion ist für die Erfindung nicht kritisch; solches Gegenion ist nur zum Bereitstellen von Ladungsausgleich notwendig. Für kationisch geladene Gruppen sind die am meisten üblichen Anionen jene der Halogenide und Alkylsulfate. Für anionisch geladene Gruppen an dem Polymer werden die üblichsten Gegenionen jene von Alkali- und Erdalkalimetallen sowie Ammoniak und Aminderivaten sein.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Papierbogen, wie einen Tissuebogen, umfassend ein synthetisches Polymer mit Wasserstoffbindungsfähigkeit und enthaltend eine aliphatische Einheit, wobei das Polymer die nachstehende Struktur aufweist:
worin:
w ≥ 1;
R₁, R₁', R₂, R₃ = H oder C_1-4-Alkyl;
a, b, d > 0;
c ≥ 0;
R₀ = eine Gruppe, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, -COOH, -COO^–M⁺, -OH, -CONHCHOHCHO und Gemischen davon, worin M⁺ ein Gegenion darstellt;
Q₄ = ein Rest der Formel -CHR₁CR₀R₁'-, worin R₀ ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₂R₂')_xO]_y-R₃ darstellt,
worin:
R₁, R₁' -H, C_1-4-Alkyl darstellen;
R₂, R₂' -H oder -CH₃ darstellen;
x ≥ 2;
y ≥ 2; und
R₃ eine endständige Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CH₃, -H, -C₂H₅ und -NH₂, darstellt; oder
Q₄ = ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₁R₂)_xO]_y-R₃, worin R₁, R₂ H oder CH₃ darstellen; x ≥ 2, y ≥ 1 und R₃ eine endständige Gruppe -CH₃, -H, -C₂H₅ oder -NH₂ darstellt;
A₁ = -H, -COOH;
R₄ = ein Rest Z₁-R₆-Y,
worin:
Z₁ = beliebiger Rest, der die Gruppe R₆ an das Polymer binden kann;
R₆ = beliebiger linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder nicht substituierter aliphatischer Kohlenwasserstoff;
Y = -H, -N⁺R₇R₈R₉ oder -NR₇R₈, worin R₇, R₈, R₉ gleich oder verschieden sind und H oder lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische C_1-30-Kohlenwasserstoffe darstellen; und worin:
mindestens einer von R₆, R₇, R₈, R₉ ein linearer oder verzweigter, substituierter oder nicht substituierter, aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einer Kohlenstoffkettenlänge von 8 oder höher sein muss;
R₅ = Z₁-R₁₀-W,
worin:
Z₁= beliebiger Rest, der die Gruppe R₁₀ an das Polymer binden kann;
R₁₀ = beliebiger linearer oder verzweigter, aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehreren Kohlenstoffatomen; und
W = -N⁺R₁₁, R₁₂, R₁₃, worin R₁₁, R₁₂, R₁₃ C_1-4-Alkylgruppen darstellen.
-[CH₂CR₃R₅]_c- kann auch der Rest sein, der durch Copolymerisation mit Dimethyldiallylammoniumchlorid gebildet wird. In diesem Fall wird der Ladung enthaltende Rest -[CH₂CR₃R₅]_c- die Form von Monomeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten sein:
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Papierbogens, wie eines Tissuepapierbogens, umfassend die Schritte von: (a) Bilden einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern; (b) Abscheiden der wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf ein formendes Textil, unter Bildung einer Bahn; und (c) Entwässern und Trocknen der Bahn, zur Bildung eines Papierbogens, wobei ein synthetisches Polymer zu der wässrigen Suspension von Fasern oder der Bahn gegeben wird, wobei das Polymer die Strukturen der vorstehend definierten Polymere aufweist.
Die Menge des synthetischen polymeren Zusatzes, der zu den Fasern oder der Tissuebahn gegeben wird, kann etwa 0,02 bis etwa 4 Gewichtsprozent, auf einer Trockenfaserbasis, insbesondere etwa 0,05 bis etwa 2 Gewichtsprozent und vor allem etwa 0,1 bis etwa 1 Gewichtsprozent, sein. Das synthetische Polymer kann bei einem beliebigen Punkt des Verfahrens zu den Fasern oder der Bahn gegeben werden, jedoch kann es besonders vorteilhaft sein, das synthetische Polymer zu den Fasern zu geben, während die Fasern in Wasser suspendiert sind.
Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
Um die Erfindung weiterhin zu beschreiben, werden nachstehend Beispiele für die Synthese von einigen der verschiedenen chemischen Spezies angegeben.
Zunächst können sie hinsichtlich der synthetischen Polymere, über freie radikalische Polymerisation von Vinylmonomeren der Form: R₁R₂C = CR₃R₄, worin R₁, R₂, R₃, R₄ H, Halogen, Alkyl, funktionelles Alkyl, Aryl, funktionelles Aryl, sein können, hergestellt werden. Für die Papierherstellung werden die Polyacrylamide (R₄ = -CONH₂), Polyvinylalkohole (R₄ = -OH) und Polyacrylate (R₄ = -COOR', R' = H, Me) am breitesten verwendet.
Von den modifizierten synthetischen Vinylpolymeren werden Polyacrylamide (PAMs) als Trockenfestigkeitszusätze zusätzlich zu deren weit verbreiteten Verwendung als Entwässerungs- und Retentionshilfen verwendet. Sie sind in Wasser lösliche Polymere, die primäre Amidgruppen enthalten, die Wasserstoffbindungen mit Cellulosemolekülen in Fasern bilden können, wodurch sich das Binden zwischen den Fasern erhöht. Sie werden durch freie radikalische Polymerisation von Acrylamid, wie in Figur 1 gezeigt, synthetisiert.
Figur 1
(PAMs) an sich sind nichtionische Materialien und haben sehr geringe Anziehung für Papierherstellungsfasern. Deshalb ist es notwendig, geladene Gruppen in die Polymerstruktur einzuarbeiten, um sie für die Papierherstellung verwendbar zu machen. Sowohl anionische als auch kationische Polyacrylamide sind auf dem Fachgebiet bekannt.
Anionische Polyacrylamide können durch (1) die Copolymerisation von Acrylamid mit Acrylsäure oder (2) die Hydrolyse von einigen der Amidgruppen an der Polyacrylamidkette hergestellt werden. Das erhaltene Polymer wird ein Gemisch von Acrylamid und Acrylsäuregruppen enthalten. Anionische Polyacrylamide wurden zuerst in den 50-er Jahren über Copolymerisation von Acrylamid mit Acrylsäure hergestellt. Die Acrylsäuregruppen führen eine ionisierbare Carboxylgruppe an dem Polymergerüst ein. Die Ionisierung von diesen Carboxylgruppen ist stark pH-abhängig, wobei oberhalb pH 7 im Wesentlichen 100 % der Carboxylgruppen ionisiert werden. Da anionische Polyacrylamide negativ geladen sind, werden sie nicht direkt an die gleich geladenen Cellulose-Papierherstellungsfasern angezogen. Eine kationische Substanz, wie Alaun, muss in Verbindung mit ihnen verwendet werden, um deren Retention zu fördern.
Um den Bedarf für einen kationischen Promotor zu vermeiden, ist ein weiterer Ansatz, kationische Gruppen direkt in das Polymergerüst einzubauen. Dadurch, dass diese seit den späten 60er-Jahren kommerziell hergestellt wurden, sind diese kationisch geladenen Polyacrylamide die üblichste Form für trockenfeste PAMs. Kationische Polyacrylamide werden durch Copolymerisation von Acrylamid mit kationischen Monomeren oder durch Modifizierung von einigen der Amidgruppen hergestellt. Typische kationische Monomere schließen ein: (1) Methacryloyloxyethyltrimethylammoniummethosulfat (METAMS); (2) Dimethyldiallylammoniumchlorid (DMDAAC); (3) 3-Acrylamido-3-methylbutyltrimethylammoniumchlorid (AMBTAC); (4) Trimethylaminomethacrylat und (5) Vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid (VBTAC). Eine typische Reaktion für die Copolymerisation mit METAMS wird in Figur 2 erläutert.
Figur 2
Die Herstellung von kationischen Polyacrylamiden durch die Modifizierung der Amidgruppen von PAMs erfolgt am häufigsten über die Mannich-Reaktion, wie in Figur 3 erläutert. Im Allgemeinen werden kationische Polyacrylamide, die auf diese Weise synthetisiert wurden, etwa 5 bis etwa 70 Molprozent kationische Gruppen enthalten.
Figur 3
Im Allgemeinen werden trockenfeste PAMs als gebrauchsfertige wässrige Lösungen oder als in Wasser lösliche Pulver, die vor der Anwendung gelöst werden müssen, bezogen. Sie können für beste Ergebnisse bei einem Punkt zum guten Vermischen zu Dünn- oder Dickstoff zugesetzt werden. Zugaberaten von 0,1 % bis 0,5 % Trockenfaser ergeben typischerweise beste Ergebnisse. Hohe Zugaberaten können Überkationisierung von Stoffeintrag oder Verminderung der Wirksamkeit von anderen Zusätzen verursachen.
Wenn als Trockenfestigkeitszusätze verwendet, werden gewöhnlich rund 10 Mol% der Monomere geladene Gruppen enthalten. Im Gegensatz zu anionischen PAMs können kationische PAMs wirksam über den gesamten pH-Bereich geladen sein. Typische Molekulargewichte (Mw) für kationische PAM-Trockenfestigkeitshilfen liegen im Bereich von 100 000 bis 500 000. Das Molekulargewicht ist wichtig, indem es niedrig genug sein soll, um nicht zwischen Teilchen zu überbrücken und Flockulation zu verursachen, und dennoch hoch genug ist, um Migration des Polymers in die Poren der Fasern zu verzögern. Solche Migration würde eine Verminderung der Trockenfestigkeitsaktivität verursachen.
Wenn als Retentionshilfen verwendet, kann ein breiterer Bereich von Molekulargewichten und Ladungsdichten angewendet werden. Schlüsseleigenschaften für Polyacrylamidretentionshilfen schließen das Molekulargewicht, die Art der Ladung, die Ladungsdichte und die Freisetzungsform ein. Für ein mittleres Molekulargewicht kann der Bereich sein: niedrig (1000–100000); mittel (100000–1000000); hoch (1000000–5000000); sehr hoch (> 5000000). Der Ladungstyp kann nichtionisch, kationisch, anionisch oder amphoter sein. Die Ladungsdichte kann sein: niedrig (1–10 %); mittel (10–40 %); hoch (40–80 %) oder sehr hoch (80–100 %). Die Abgabeform kann eine Emulsion, eine wässrige Lösung oder ein trockener Feststoff sein.
Flockulantien mit hohem Molekulargewicht/niederer Ladungsdichte werden am häufigsten für die Retention von feinen Teilchen in Umgebungen hoher Scherwirkung und Turbulenz verwendet. Produkte niederen Molekulargewichts mit hoher Ladungsdichte können aufgrund ihrer die Ladung modifizierenden Fähigkeiten und aufgrund der Retention in Umgebungen niedriger Scherwirkung verwendet werden.
Es gibt verschiedene denkbare Wege, mit denen synthetische Polymere, die Wasserstoffbindungsgruppen enthalten und aliphatische Kohlenwasserstoffe auf einem einzigen Molekül für die erfindungsgemäßen Zwecke kombiniert werden können. Diese schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf: (1) Block-Copolymerisation und/oder Pfropfen; (2) direkten Monomereinbau und (3) Derivatisierung von funktionellen Gruppen an dem Polymergerüst. Jedes von diesen Verfahren wird nachstehend beschrieben. Da diese Materialien ihre Bindungs- und/oder Ladungseigenschaften beibehalten, würde man erwarten, dass aufgrund der Einführung der aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheiten ihre Trockenfestigkeit und/oder Retentionsfähigkeit beibehalten werden sowie für Materialien mit erhöhten taktilen Eigenschaften sorgen.
Die Mol- und Gewichtsverhältnisse der verschiedenen funktionellen Gruppen an dem Polymer werden stark von der speziellen Anwendung des Materials abhängen und sind kein kritischer Aspekt für die Erfindung. Jedoch kann der Teil des synthetischen Polymers [Q₁], der Wasserstoff bilden kann, kovalente und ionische Bindungen von etwa 10 bis etwa 90 Gewichtsprozent des Gesamtpolymers, insbesondere etwa 20 bis etwa 80 Gewichtsprozent des Gesamtpolymers und vor allem etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent des Gesamtpolymers, ausmachen. Der aliphatische Kohlenwasserstoffteil [Q₂] des synthetischen Polymers kann etwa 10 bis etwa 90 Gewichtsprozent des synthetischen Polymers, insbesondere etwa 20 bis etwa 80 Gewichtsprozent des synthetischen Polymers und vor allem etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent des synthetischen Polymers, ausmachen. Der Ladung enthaltende Teil [Q₃] des synthetischen Polymers kann Monomereinheiten, die 0 bis etwa 80 Molprozent der Gesamtmonomereinheiten in dem synthetischen Polymer, insbesondere 0 bis etwa 30 Molprozent und vor allem etwa 5 bis etwa 15 Molprozent ausmachen, umfassen. Die Funktionalität [Q₄] wird Monomereinheiten umfassen, die in dem synthetischen Polymer 0 bis etwa 80 Molprozent der Gesamtmonomereinheiten, insbesondere 0 bis etwa 40 Molprozent und vor allem 0 bis etwa 20 Molprozent, ausmachen.
Das Molekulargewicht der synthetischen Polymere der vorliegenden Erfindung wird gleichfalls stark von der besonde ren Anwendung des Materials abhängen und für die Erfindung nicht übermäßig kritisch sein. Der gewichtsmittlere Molekulargewichtsbereich kann von etwa 1000 bis etwa 5000000, insbesondere etwa 10000 bis etwa 2000000 und vor allem etwa 20000 bis etwa 1000000 sein. Wenn diese Polymere für die Trockenfestigkeit verwendet werden, ist es wichtig, dass das Molekulargewicht des Polymers niedrig genug sein muss, um nicht zwischen Teilchen zu überbrücken und Flockulation zu verursachen, und dennoch hoch genug ist, um Migration des Polymers in die Poren der Fasern zu verzögern. Diese Materialien können gewichtsmittlere Molekulargewichte im Bereich von etwa 5000 bis etwa 1000000, insbesondere etwa 10000 bis etwa 1000000 und vor allem von etwa 20000 bis etwa 600000 aufweisen.
Block-Copolymerisation und/oder Pfropfen
In diesem Aspekt der Erfindung liegen ein oder mehrere der Elemente [Q]_i des Polymers als ein Block- oder Pfropf-Copolymer des Vinylgerüsts vor. Wenn der aliphatische Kohlenwasserstoffteil des modifizierten Vinylpolymers beispielsweise in einer derartigen Weise eingebaut wurde, würde der aliphatische Kohlenwasserstoffteil als ein Block-Copolymer von Polyethylen, Polypropylen, Isobutylen, Polytetrafluorethylen, oder jedem anderen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoff, wie Copolymer, eingebaut entweder als Block oder Pfropf auf das Vinylgerüst, vorliegen. Im Allgemeinen würden die aliphatischen Kohlenwasserstoffblöcke im Ergebnis der freien radikalischen Polymerisation der entsprechenden, ethylenisch ungesättigten Monomere, einschließlich Ethylen, Propylen, Perfluorethylen, Isobutylen und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomere, aufgebaut werden. Diese synthetischen Polymere unterscheiden sich von jenen der direkten Monomereinarbeitung dahingehend, dass der aliphatische Kohlenwasserstoffteil des Moleküls linear, anstatt in einer seitenständigen Weise, in die Polymerkette eingebaut werden würde. Obwohl das vorstehend genannte Beispiel und das Beispiel in Figur 4 für die aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit, die über diesen Ansatz eingebaut wird, spezifisch sind, sollte es verständlich sein, dass beliebige der synthetischen Polymerele mente oder Kombination der synthetischen Polymerelemente, Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, über diesen Ansatz eingebaut werden könnten. Angemerkt sei, dass, wenn ein Polyacrylamid angewendet wird, diese Polymere seitenständige Amidfunktionalität beibehalten, und deshalb glyoxyliert werden können, um Materialien zu bilden, die zeitweilige Nassfestigkeit besitzen. Ein allgemeines Beispiel zum Herstellen eines solchen Materials wird in Figur 4 gezeigt. Figur 4
worin:
R₁, R₃, R₁' = H, C_1-4-Alkyl
g, h, x ≥ 1
x·y = g
b·y = h
a, b ≥ 0
c, d ≥ 0
R₀ = eine Gruppe, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, COOH, COO^–, -OH, CONHCHOHCHO, und Anhydrid, einschließlich Gemische der Gruppen;
A₁ = H, COOH
M₁ = eine ungesättigte Vinylmonomereinheit, die zu einem Polymer, das eine C₈- oder höhere lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder unsubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit enthält, polymeri siert werden kann. Alternativ könnte M₁ ein Oligomer oder Polymer von einem solchen ungesättigten Vinylmonomer sein.
Q₂ = ein Block-Copolymer, das darstellt oder eine C₈- oder höhere lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder unsubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffeinheit enthält.
Q₄ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine hydrophile Einheit enthält, wie vorstehend definiert.
R₅ = Z₂-R₁₀-W
Z₂ = Aryl, CH₂, COO-, CONH-, -O-, -S-, -OSO₂O-, wobei ein beliebiger Rest die Gruppe R₁₀ an den Vinylgerüstteil des Moleküls überbrücken kann.
R₁₀ = beliebiger linearer oder verzweigter, aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehreren Kohlenstoffatomen, vorzugsweise -(CH₂CH₂)-, -C(CH₃)₂CH₂CH₂-.
W = -N⁺R₁₁, R₁₂, R₁₃, NR₁₁R₁₂, worin R₁₁, R₁₂, R₁₃ eine C_1-4-Alkylgruppe.
R₅ kann auch ein Rest sein, der durch Copolymerisation mit Dimethyldiallylammoniumchlorid gebildet wird. In diesem Fall wird der Rest die Form von Monomeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten sein:
Direkter Monomer-Einbau
Der Einbau von aliphatischen Einheiten kann über Copolymerisation mit Monomeren vom Vinyltyp, die aliphatische Gruppen enthalten, ausgeführt werden. Fast jedes Monomer vom Vinyltyp, das einen seitenständigen aliphatischen Kohlenwasserstoff enthält, kann mit Acrylamid oder einem ähnlichen Vinylmonomer, das eine seitenständige Wasserstoffbindungseinheit, die in das Polymergerüst eingearbeitet werden soll, copolymerisiert werden. Generisch kann die Synthese in Figur 5 beschrieben werden. Figur 5
worin:
R₁, R₁', R₁'', R₁''', R₁'''' = H, C_1-4-Alkyl;
a, b, d ≥ 1;
c ≥ 0;
w ≥ 1;
r, s ≥ 1;
t, u ≥ 0;
a·w = r;
b·w = s;
c·w = t;
d·w = u;
R₀ = eine Gruppe, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, COOH, COO^–, -OH, CONHCHOHCHO, und Anhydrid, einschließlich Gemische der Gruppen;
A₁ = H, COOH;
R₄ = Z-R₆-Y Rest, worin:
Z = Aryl, CH₂, COO^–, CONH-, -O-, -S-, -OSO₂O-, -CONHCO-, CONHCHOHCHOO-, wobei jeder Rest die Gruppe R₆ zu dem Vinylgerüstteil des Moleküls überbrücken kann;
Y = H, -N⁺R₇R₈R₉, -NR₇R₈, worin R₇, R₈, R₉ gleich oder verschieden sind und H oder C_1-30 aliphatische Kohlenwasserstoffe darstellen;
R₅ = beliebiger aliphatischer, linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder nicht substituierter Kohlenwasserstoff;
R₁₄ = eine Einheit, die zur Erzeugung des Materials in einer Form notwendig ist, die zur Papierherstellung geeignet ist. R₁₄ kann die Form von -Z₁-R₁₄ annehmen, worin Z₁ einen Brückenrest darstellt, dessen Zweck es ist, den Einbau in das Polymergerüst bereitzustellen, und R₁₄ ist wie vorstehend definiert. R₁₄ kann zum Ausgleich der erhöhten Hydrophobizität des Polymers durch Einführung der aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheiten eingebaut werden. Beispiele für geeignete Reste R₁₄ sind (jedoch nicht begrenzt darauf) die aliphatischen Polyetherderivate der Formel -[(CR₁R₂)_xO]_y-R₁₅, worin R₁, R₂ H oder CH₃ darstellt, x ≥ 2, y ≥ 1 und R₁₅ jede geeignete terminale Gruppe darstellt, einschließlich -CH₃, -H, -C₂H₅, -NH₂ und dergleichen; und
mindestens einer von R₆, R₇, R₈, R₉ einen C₈- oder höheren linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten, aliphatischen Kohlenwasserstoff darstellt.
Insbesondere ist R₅ Z₂-R₁₀-W, worin:
Z₂ = Aryl, CH₂, COO-, CONH-, -O-, -S-, -OSO₂O-, jeder Rest, der die Gruppe R₁₀ zu dem Vinylgerüstteil des Moleküls überbrücken kann;
R₁₀ = jeder lineare oder verzweigte, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoff von 2 oder mehreren Kohlenstoffen, vorzugsweise -(CH₂CH₂)-, -C(CH₃)₂CH₂CH₂-; und
W = -N⁺R₁₁, R₁₂, R₁₃, worin R₁₁, R₁₂, R₁₃ eine C_1-4-Alkylgruppe darstellt.
R₅ kann auch der Rest sein, der durch Copolymerisation mit Dimethyldiallylammoniumchlorid gebildet wird. In diesem Fall wird der Rest die Form von Monomeren mit wiederkehrenden Einheiten der Struktur sein:
Ein spezielles Beispiel der Synthese wird in Figur 6 gezeigt.
Figur 6
Langkettige Acrylate, einschließlich Acrylsäureoctadecylester, Methacrylsäureoctadecylester, Acrylsäure-2-ethylhexylester, Methacrylsäure-2-ethylhexylester, Acrylsäuredodecylester, Methacrylsäuredodecylester, Acrylsäuretridecylester, Methacrylsäuretridecylester, Acrylsäurelaurylester, Methacrylsäurelaurylester und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomere, sind bekannte, kommerziell erhältliche Materialien und sind alle für den Einbau in die aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit geeignet.
Bekannt sind auch verschiedene Vinylether, Dodecylvinylether, Tridecylvinylether, Tetradecylvinylether, Pentadecylvinylether, Hexadecylvinylether, und Ester, wie jene, die von aliphatischen Alkoholen und α,β-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren abgeleitet sind, einschließlich Neodecansäurevinylester, Neononansäurevinylester, Stearinsäurevinylester, 2-Ethylhexansäurevinylester, Dodecansäurevinylester, Tetradecansäurevinylester, Hexadecansäurevinylester und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomeren, wobei alle davon für den Einbau der aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit geeignet sind.
Geeignet für die Einarbeitung der aliphatischen Kohlenwasserstoffeinheit, jedoch weniger bevorzugt, sind auch die α-ungesättigten und β-ungesättigten olefinischen Kohlenwasserstoffderivate, wie 1-Octadecen, 1-Dodecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Tridecen, 1-Undecen, 1-Decen, 1-Pentadecen, 1-Te tradecen, 2-Octadecen, 2-Dodecen, 2-Hexadecen, 2-Heptadecen, 2-Tridecen, 2-Undecen, 2-Decen, 2-Pentadecen, 2-Tetradecen und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomere. Sie können in jedes Polymer vom Vinyltyp, wie Polyacrylamid, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyvinylacetat, Polymethacrylsäure, Polyitaconsäure, Poly(maleinsäure), Poly(maleinsäureanhydrid), Polyacrylnitril und dergleichen, eingebaut werden. Für die Zwecke der Papierherstellung sind die Polyacrylamide, Polyvinylalkohole und Polyacrylsäuren besonders bevorzugt. Sie würden direkt in das Polymer über Copolymerisation mit assoziierten, ethylenisch ungesättigten Monomeren, einschließlich Acrylamid, Vinylalkohol, Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Acrylnitril und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomere, während des wie nachstehend beschriebenen Polymerisationsverfahrens eingebaut werden. Die gezeigte Beschreibung ist für ein Polyacrylamid spezifisch, jedoch auf jedes Polymer vom Vinyltyp anwendbar. Wenn in einer derartigen Weise eingebaut, werden die langkettigen aliphatischen Gruppen in einer seitenständigen Weise an dem Polymer angeordnet.
Geeignete Monomere für den Einbau einer Ladungsfunktionalität in das Polymer schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt darauf, Methacryloyloxyethyltrimethylammoniummethosulfat (METAMS); Dimethyldiallylammoniumchlorid (DMDAAC); 3-Acrylamido-3-methylbutyltrimethylammoniumchlorid (AMBTAC); Trimethylaminomethacrylat; Vinylbenzyltrimethylammoniumchlorid (VBTAC), 3-Allyloxy-2-hydroxy-1-propansulfonsäurenatriumsalz und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomere.
Geeignete Monomere zum Einbau einer Funktionalität zur Herstellung des Polymers in einer Form, die zur Papierherstellung geeignet ist, schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt darauf:
Ethylenglycolacrylat, Ethylenglycolmethacrylat, Diethylenglycolacrylat, Diethylenglycolmethacrylat, 2-Allyloxyethanol, 3-Allyloxy-1,2-propandiol, Poly(ethylenglycol)acrylat, Poly(ethylenglycol)methacrylat, Poly(ethylenglycol)diacrylat, Poly(ethylenglycol)dimethacrylat, Poly(ethylenglycol)methyletheracrylat, Poly(ethylenglycol)methylethermethacrylat, Poly(ethylenglycol)ethyletheracrylat, Poly(ethylenglycol)ethylethermethacrylat, Poly(ethylenglycol)divinylether, Poly(ethy lenglycol)phenyletheracrylat, Poly(propylenglycol)acrylat, Poly(propylenglycol)methacrylat, Poly(propylenglycol)diacrylat, Poly(propylenglycol)dimethacrylat, Poly(propylenglycol)methyletheracrylat, Poly(propylenglycol)methylethermethacrylat, Poly(propylenglycol)ethyletheracrylat, Poly(propylenglycol)ethylethermethacrylat, Poly(propylenglycol)phenyletheracrylat und dergleichen, einschließlich Gemische der Monomere.
Angemerkt sei, dass, wenn Acrylamid angewendet wird, die erhaltenen Polymere seitenständige Amidfunktionalität enthalten, die glyoxyliert werden kann, unter Bildung von Materialien, die zeitweilige Nassfestigkeit besitzen, wie in Figur 7 und 8 gezeigt. Figur 7
Figur 8
worin:
w ≥ 1;
R₁, R₁', R₂, R₃ = H, C_1-4-Alkyl;
a, b > 0;
c, d ≥ 0;
R₄ = Z-R₆-Y Rest, worin:
Z = Aryl, CH₂, COO-, CONR'-, -O-, -S-, -OSO₂O-, -CONHCO-, -CONHCHOHCHOO-, jeder Rest, der die Gruppe R₆ an dem Vinylgerüstteil des Moleküls überbrücken kann. (R' = H, Alkyl);
R₆ = ein beliebiger aliphatischer, linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder nicht substituierter Kohlenwasserstoff;
Y = H, -N+R₇R₈R₉, -NR₇R₈, worin R₇, R₈, R₉ gleich oder verschieden sind und H oder C_1-30- lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe darstellen;
mindestens einer von R₆, R₇, R₈, R₉ ein aliphatischer, linearer oder verzweigter, substituierter oder nicht substituierter Kohlenwasserstoff mit der Kettenlänge 8 oder höher sein muss;
R₅ = Z₂-R₁₀-X;
Z₂ = Aryl, CH₂, COO-, CONH-, -O-, -S-, -OSO₂O-, jeder Rest, der die Gruppe R₁₀ zu dem Vinylgerüstteil des Moleküls überbrücken kann;
R₁₀ = jeder lineare oder verzweigte, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehreren Kohlenstoffatomen, vorzugsweise -(CH₂CH₂)-, -C(CH₃)₂CH₂CH₂-; und
X = -N+R₁₁, R₁₂, R₁₃, worin R₁₁, R₁₂, R₁₃ eine C_1-4-Alkylgruppe darstellt.
R₅ kann auch den Rest darstellen, der durch Copolymerisation mit Dimethyldiallylammoniumchlorid gebildet wird. In diesem Fall wird der Rest die Form von Monomeren mit wiederkehrenden Struktureinheiten bilden:
Derivatisierung von funktionellen Gruppen an dem Polymergerüst:
Der dritte Ansatz, die erfindungsgemäßen Materialien zu synthetisieren, besteht darin, die funktionellen Gruppen an dem Polymergerüst zu modifizieren. Die Polymere vom Vinyltyp, wie Polyacrylamide, modifizierte Polyacrylamide, Polyacrylsäuren, Polyvinylalkohole, Polymaleinsäure, Polymaleinsäureanhydrid und Polyacrylnitrile, enthalten funktionelle Gruppen, die weiter derivatisiert werden können, um Materialien der Struktur von Figur 4 herzustellen. Die Polymer-funktionellen Gruppen, die danach umgesetzt werden können, schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt darauf: Amid, Carboxyl, Hydroxyl, Anhydrid, Cyano, Thiol und Aldehyd (aus Glyoxylierungs- oder ähnlicher Reaktion). Im Allgemeinen wird das Ausgangspolymer eines der in Figur 9 gezeigten sein. Figur 9
worin:
R₁ = H, C_1-4-Alkyl;
a, b, d ≥ 1;
c ≥ 0;
Q₁ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine seitenständige Gruppe enthält, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann. Diese seitenständigen Gruppen zum Wasserstoffbinden sind -CONH₂, -COO^–M⁺, -OH und Gemische der Gruppen. Bevorzugte seitenständige Gruppen für kovalentes Binden sind Aldehyde und Anhydride. M⁺ kann jedes geeignete Gegenion sein, einschließlich Na⁺, K⁺, Ca²⁺ und dergleichen;
Q₃ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine Ladungsfunktionalität enthält. Solche Ladungsfunktionalität ist vorzugsweise kationisch, kann jedoch an ionisch oder amphoter sein;
Z₄ = -CONHCHOHCHO, -CHO, -CONH₂, -COOH, -CN, -OH, -SH, -NH₂, -R'OH, -R'CHO, -R'CONH₂, -R'COOH, -R'CN, -R'OH, -R'SH, -R'NH₂ oder jede andere funktionelle Gruppe, die danach in einer Weise umgesetzt werden kann, um einen C₈- oder höheren, linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoff in das Polymer einzubauen, und R' kann jeder Brückenrest, organisch oder anorganisch sein, dessen Zweck es ist, die funktionelle Gruppe an das Polymer zu binden; und
Q₄ = eine Monomereinheit, oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine, wie vorstehend definierte, hydrophile Einheit enthält.
Solche Strukturen, wie jene, die in Figur 9 gezeigt werden, sind geeignet für eine Reaktion mit einer Vielzahl von Reagenzien als Mittel zum Einbau von aliphatischen Resten in das Polymer. Das allgemeine Schema für solche Synthesen wird in Figur 10 gezeigt. Figur 10
worin:
R₁ = H, C_1-4-Alkyl;
a, b, d ≥ 1;
c ≥ 0;
Q₁ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine seitenständige Gruppe enthält, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann. Diese seitenständigen Gruppen für die Wasserstoffbindung sind -CONH₂, -COO^– M⁺, -OH und Gemische der Gruppen. Bevorzugte seitenständige Gruppen für kovalentes Binden sind Aldehyde und Anhydride. M⁺ kann jedes geeignete Gegenion, einschließlich Na⁺, K⁺, Ca²⁺ und dergleichen, sein;
Q₃ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine Ladungsfunktionalität enthält.
Solche Ladungsfunktionalität ist vorzugsweise kationisch, kann jedoch anionisch oder amphoter sein.
Z₄ = -CONHCHOHCHO, -CHO, -CONH₂, -COOH, -CN, -OH, -SH, -NH₂, -R'OH, -R'CHO, -R'CONH₂, -R'COOH, -R'CN, -R'OH, -R'SH, -R'NH₂ oder jede andere funktionelle Gruppe, die anschließend in einer Weise umgesetzt werden kann, um einen C₈- oder höheren, linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten aliphatischen Kohlenwasserstoff in das Polymer einzubauen, und R' kann jeder Brückenrest, organisch oder anorganisch, sein, dessen Zweck es ist, die funktionelle Gruppe an das Polymer zu binden; und
Q₄ = eine Monomereinheit, oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine, wie vorstehend definierte, hydrophile Einheit enthält.
Z₅ = HOOC-, ClOC-, HO-, HS-, -COOOC-, H₂N-, HCO-, ClSO₂O-, XOC- (X = Halogen), ClCOO-, oder jede andere funktio nelle Gruppe, die mit einer funktionellen Gruppe vom Z₄-Typ reagieren kann, um an den Rest -R₆-Y an das Polymer zu binden;
R₆ = ein beliebiger aliphatischer, linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder nicht substituierter Kohlenwasserstoff;
Y = H, -N⁺R₇R₈R₉, -NR₇R₈, worin R₇, R₈, R₉ gleich oder verschieden sind und H oder lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische C_1-30-Kohlenwasserstoffe darstellen; und
worin mindestens einer von R₆, R₇, R₈, R₉ ein C₈- oder höherer, linearer oder verzweigter, substituierter oder nicht substituierter, aliphatischer Kohlenwasserstoff sein muss.
Spezielle Beispiele für solche Reaktionen werden in Figuren 11 und 12 angegeben.
Figur 11
Figur 12

Claims

Papierbogen, umfassend ein synthetisches Polymer mit Wasserstoffbindungsfähigkeit und enthaltend eine oder mehrere aliphatische Kohlenwasserstoffbaueinheiten, wobei das Polymer die nachstehende Struktur aufweist:
worin: a, b, d > 0; c ≥ 0; w ≥ 1; Q₁ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine seitenständige Gruppe enthält, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann; wobei die seitenständige Gruppe aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, -COOH, -COO^–M⁺, -OH, -CONHCHOHCHO und Gemischen davon, worin M⁺ ein Gegenion darstellt, ausgewählt ist; Q₂ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine C₈- oder höhere lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder unsubstituierte aliphatische Kohlenwasserstoffbaueinheit enthält; Q₃ = eine Monomereinheit oder ein Block- oder Pfropf-Copolymer, das eine Ladungsfunktionalität enthält; und Q₄ = ein Rest der Formel -CHR₁CR₀R₁'-, worin R₀ ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₂R₂')_xO]_y-R₃ darstellt, worin: R₁, R₁' -H, C_1-4-Alkyl darstellen; R₂, R₂' -H oder -CH₃ darstellen; x ≥ 2; y ≥ 2; und R₃ eine endständige Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CH₃, -H, -C₂H₅ und -NH₂, darstellt; oder Q₄ = ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₁R₂)_xO]_y-R₃, worin R₁, R₂ H oder CH₃ darstellen; x ≥ 2, y ≥ 1 und R₃ eine endständige Gruppe -CH₃, -H, -C₂H₅ oder -NH₂ darstellt.
Papierbogen nach Anspruch 1, worin Q₂ die Formel -Z₁-Q₂-Z₁'- aufweist, worin Z₁, Z₁' Brückenreste darstellen, die gleich oder verschieden sein können.
Papierbogen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin Q₄ die Formel -Z₂-Q₄-Z₂'- aufweist, worin Z₂, Z₂' Brückenreste darstellen, die gleich oder verschieden sein können.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin Q₃
darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin Q₃ einen Rest der Formel -CHR₁CR₀R₁'- darstellt, worin R₀ = eine seitenständige Gruppe der Formel Z₁-R₁₀-W darstellt, worin Z₁ einen Rest darstellt, der die Gruppe R₁₀ an das Polymer binden kann; R₁ und R₁' -H oder eine C_1-4-Alkylgruppe darstellen; R₁₀ = ein beliebiger linearer oder verzweigter, aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehreren Kohlenstoffatomen; und W = -N⁺R₁₁, R₁₂, R₁₃, worin R₁₁, R₁₂, R₁₃ eine C_1-4-Alkylgruppe darstellen.
Papierbogen nach Anspruch 5, worin Z₁ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aryl, -CH₂-, -COO-, -CONH-, -O-, -S- und -OSO₂O-.
Papierbogen nach Anspruch 5, worin R₁₀ -(CH₂CH₂)- oder -C(CH₃)₂CH₂CH₂- darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin "c" 0 ist.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die seitenständige Gruppe an Q₁, die Wasserstoffbindungen bilden kann, -CONH₂ darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die seitenständige Gruppe an Q₁, die kovalente Bindungen bilden kann, -CONHCHOHCHO darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin Q₁ seitenständige Gruppen -CONH₂ und -CONHCHOHCHO aufweist.
Papierbogen, umfassend ein synthetisches Polymer mit Wasserstoffbindungsfähigkeit und enthaltend eine oder mehrere aliphatische Kohlenwasserstoffbaueinheiten, wobei das Polymer die nachstehende Struktur aufweist:
worin: w ≥ 1; R₁, R₁', R₂, R₃ = H oder C_1-4-Alkyl; a, b, d > 0; c ≥ 0; R₀ = eine Gruppe, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, -COOH, -COO^–M⁺, -OH, -CONHCHOHCHO und Gemischen davon, worin M⁺ ein Gegenion darstellt; Q₄ = ein Rest der Formel -CHR₁CR₀R₁'-, worin R₀ ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₂R₂')_xO]_y-R₃ darstellt, worin: R₁, R₁' -H, C_1-4-Alkyl darstellen; R₂, R₂' -H oder -CH₃ darstellen; x ≥ 2; y ≥ 2; und R₃ eine endständige Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CH₃, -H, -C₂H₅ und -NH₂, darstellt; oder Q₄ = ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₁R₂)_xO]_y-R₃, worin R₁, R₂ H oder CH₃ darstellen; x ≥ 2, y ≥ 1 und R₃ eine endständige Gruppe -CH₃, -H, -C₂H₅ oder -NH₂ darstellt; A₁ = -H, -COOH; R₄ = ein Rest Z₁-R₆-Y, worin: Z₁ = beliebiger Rest, der die Gruppe R₆ an das Polymer binden kann; R₆ = beliebiger linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder nicht substituierter aliphatischer Kohlenwasserstoff; Y = -H, -N⁺R₇R₈R₉ oder -NR₇R₈, worin R₇, R₈, R₉ gleich oder verschieden sind und H oder lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische C₁-₃₀-Kohlenwasserstoffe darstellen; und worin: mindestens einer von R₆, R₇, R₈, R₉ ein linearer oder verzweigter, substituierter oder nicht substituierter, aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einer Kohlenstoffkettenlänge von 8 oder höher sein muss; R₅ = Z₁-R₁₀-W, worin: Z₁ = beliebiger Rest, der die Gruppe R₁₀ an das Polymer binden kann; R₁₀ = beliebiger linearer oder verzweigter, aliphatischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehreren Kohlenstoffatomen; und W = -N⁺R₁₁, R₁₂, R₁₃, worin R₁₁, R₁₂, R₁₃ C_1-4-Alkylgruppen darstellen.
Papierbogen nach Anspruch 12, worin Q₄ die Formel -Z₂-Q₄-Z₂' – aufweist, worin Z₂, Z₂' Brückenreste darstellen, die gleich oder verschieden sein können.
Papierbogen nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, worin Z₁ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aryl, -CH₂-, -COO-, -CONR'-, -O-, -S-, -OSO₂O-, -CONHCO- und -CONHCHOHCHOO-, und worin R' H oder C_1-4-Alkyl darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 12 bis 14, worin R₅ Z₁-R₁₀-W darstellt.
Papierbogen nach Anspruch 15, worin Z₁ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aryl, -CH₂-, -COO-, -CONH-, -O-, -S- und -OSO₂O-.
Papierbogen nach Anspruch 15, worin R₁₀ -(CH₂CH₂)- oder -C(CH₃)₂CH₂CH₂- darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 12 bis 17, worin A₁ -H darstellt und R₀ -CONH₂ darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 12 bis 17, worin A₁ -H darstellt und R₀ -CONHCHOHCHO darstellt.
Papierbogen nach einem der Ansprüche 12 bis 17, worin R₀ aus sowohl den Gruppen -CONH₂ als auch -CONHCHOHCHO besteht.
Papierbogen, umfassend ein synthetisches Polymer mit Wasserstoffbindungsfähigkeit und enthaltend eine oder mehrere aliphatische Kohlenwasserstoffbaueinheiten, wobei das Polymer die nachstehende Struktur aufweist:
worin: w ≥ 1; R₁, R₁', R₂, R₃ = H oder C_1-4-Alkyl; a, b, d > 0; c ≥ 0; R₀ = eine Gruppe, die mit Cellulose Wasserstoff- oder kovalente Bindungen bilden kann, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CONH₂, -COOH, -COO^–M⁺, -OH, -CONHCHOHCHO und Gemischen davon, worin M+ ein Gegenion darstellt; Q₄ = ein Rest der Formel -CHR₁CR₀R₁'-, worin R₀ ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₂R₂')_xO]_y-R₃ darstellt, worin: R₁, R₁' -H, C_1-4-Alkyl darstellen; R₂, R₂' -H oder -CH₃ darstellen; x ≥ 2; y ≥ 2; und R₃ eine endständige Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus -CH₃, -H, -C₂H₅ und -NH₂, darstellt; oder Q₄ = ein aliphatisches Polyetherderivat der Formel -[(CR₁R₂)_xO]_y-R₃, worin R₁, R₂ H oder CH₃ darstellen; x ≥ 2, y ≥ 1 und R₃ eine endständige Gruppe -CH₃, -H, -C₂H₅ oder -NH₂ darstellt; A₁ = -H, -COOH; R₄ = ein Rest Z₁-R₆-Y, worin: Z₁ = beliebiger Rest, der die Gruppe R₆ an das Polymer binden kann; R₆ = beliebiger linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder nicht substituierter aliphatischer Kohlenwasserstoff; Y = -H, -N⁺R₇R₈R₉, oder -NR₇R₈, worin R₇, R₈, R₉ gleich oder verschieden sind und H oder lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische C_1-30-Kohlenwasserstoffe darstellen, und worin: mindestens einer von R₆, R₇, R₈, R₉ ein linearer oder verzweigter, substituierter oder nicht substituierter, aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einer Kohlenstoffkettenlänge von 8 oder höher sein muss.
Synthetisches Polymer, enthaltend eine oder mehrere aliphatische Kohlenwasserstoffbaueinheiten, wobei das synthetische Polymer eine Struktur wie in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert aufweist.
Synthetisches Polymer nach Anspruch 22, worin Q₃ vorliegt und die Ladungsfunktionalität anionisch oder amphoter ist.
Verfahren zur Herstellung eines Papierbogens, umfassend die Schritte von: (a) Bilden einer wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern; (b) Abscheiden der wässrigen Suspension von Papierherstellungsfasern auf ein formendes Textil, unter Bildung einer Bahn; und (c) Entwässern und Trocknen der Bahn, zur Bildung eines Papierbogens, wobei ein synthetisches Polymer zu der wässrigen Suspension von Fasern und/oder der Bahn gegeben wird, wobei das Polymer eine wie in einem der Ansprüche 1 bis 21 definierte Struktur aufweist.