Придающее маслостойкость/жиро- и водонепроницаемость проклеивающее вещество для обработки целлюлозных материалов

Изобретение относится к диспергируемому в воде, придающему маслостойкость/жиро- и водонепроницаемость проклеивающему веществу для целлюлозных материалов, включающему повторяющиеся звенья, которые включают полиамин с по меньшей мере 3 атомами азота в каждом повторяющемся мономерном звене, где аминогруппы частично или полностью замещены

а. способной к взаимодействию с целлюлозой группой, которая образуется в результате реакции полиамина и по меньшей мере одного реакционноспособного химического соединения, которое выбирают из ряда, включающего эпигалогидрин, эпиорганосульфонаты и оксираны, где способность взаимодействовать с целлюлозой возникает после реакции с полиамином или приобретается благодаря последующей реактивации;

б. гидрофильной и гидрофобной фторсодержащей химической группой, которая замещена алкильной цепью, которая обладает гидрофильной группой;

и где, кроме того, способная взаимодействовать с целлюлозой группа сшивает полиаминогруппы, а молекулярная масса Mw вещества составляет от 10000 до 35000000 Да, когда ее определяют гельпроникающей хроматографией относительно полиметилметакрилатного стандарта. Также изобретение касается вещества, которое включает полимерную композицию; вещества, в котором полимерная композиция включает продукт взаимодействия фторуглеродзамещенного полиамина структуры IV и эпигалогидрина или эпиорганосульфоната; способа получения вещества, проклеенной с приданием маслостойкости/жиро- и водонепроницаемости бумаги (варианты); способа изготовления бумаги (варианты); водной дисперсии (варианты). Это вещество эффективно работает, обеспечивая маслостойкую/жиронепроницаемую и водонепроницаемую при высоких температурах проклейку. 10 н. и 26 з.п. ф-лы, 20 табл.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Диспергируемое в воде придающее маслостойкость/жиро- и водонепроницаемость проклеивающее вещество для целлюлозных материалов, включающее повторяющиеся звенья, которые включают полиамин с по меньшей мере 3 атомами азота в каждом повторяющемся мономерном звене, где аминогруппы частично или полностью замещены

а) способной к взаимодействию с целлюлозой группой, которая образуется в результате реакции полиамина и по меньшей мере одного реакционноспособного химического соединения, которое выбирают из ряда, включающего эпигалогидрин, эпиорганосульфонаты и оксираны, где способность взаимодействовать с целлюлозой возникает после реакции с полиамином или приобретается благодаря последующей реактивации;

б) гидрофильной и гидрофобной фторсодержащей химической группой, которая замещена алкильной цепью, которая обладает гидрофильной группой;

и где, кроме того, способная взаимодействовать с целлюлозой группа сшивает полиаминогруппы, а молекулярная масса Mw вещества составляет от 10000 до 35000000 Да, когда ее определяют гельпроникающей хроматографией относительно полиметилметакрилатного стандарта.

2. Вещество по п.1, где полиамин обладает структурой

n обозначает от 1 до 6, m обозначает от 2 до 1000,

R², R³, R⁵ обозначают Н, -(СН₂)_1-4Н, -(СН₂СН₂О)_1-10Н, -СН₂СН(ОН)СН₃, -СН(СН₃)СН₂ОН, -CH₂CO₂ ^-Met⁺ (Met обозначает атом металла группы 1 или 2),

R⁴ обозначает Н, -(СН₂)_1-4Н, -(CH₂CH₂O)_1-10Н, -СН₂СН(ОН)СН₃, -СН(СН₃)СН₂ОН, -CH₂CO₂ ^-Met⁺ (Met обозначает атом металла группы 1 или 2), -(CH₂)_1-6NH_2,1,0(R₂)_0,1,2, где по меньшей мере два из R², R³, R⁴ и R⁵ обозначают Н и

где любые два из R², R⁴ и R⁵ могли бы обозначать одну и ту же углеродную цепь.

3. Вещество по п.1, где полиамин представляет собой прямоцепочечный, разветвленный или алкилированный полиалкиленимин с первичными, вторичными и третичными аминогруппами, а молекулярная масса полиамина составляет от 75 до 32000 Да.

4. Вещество по п.3, где полиалкиленимин выбирают из ряда, включающего диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, дигексаметилентриамин и их разветвленные и/или алкилированные производные.

5. Вещество по п.1, где реакционноспособное химическое соединение представляет собой эпигалогидрин или эпиорганосульфонат, обладающий структурой

Q обозначает Cl, Br, I, CH₃C₆H₄SO₂, CH₃SO₂.

6. Вещество по п.5, обладающее значением соотношения между эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами и атомами азота у полиамина от 0,05 до 2,0.

7. Вещество по п.1, где способная взаимодействовать с целлюлозой группа представляет собой 3-гидроксиазетидиниевую группу.

8. Вещество по п.7, где 3-гидроксиазетидиний содержится в количестве по меньшей мере 10 мол.% относительно числа молей полиамина, как это определяют спектроскопией ядерного магнитного резонанса.

9. Вещество по п.1, где по меньшей мере одна из способных взаимодействовать с целлюлозой групп связана с полиамином по азотному атому, который был вторичным перед реакцией с реакционноспособным химическим соединением.

10. Вещество по п.1, где фторхимическая часть фторхимической группы далее характеризуется как одновалентный перфторированный алкильный или алкенильный прямоцепочечный, разветвленный или циклический органический радикал, содержащий от трех до двадцати фторированных углеродных атомов, который может прерываться двухвалентными атомами кислорода.

11. Вещество по п.1, которое включает полимерную композицию, где молекулярная масса M_w вещества составляет от 10000 до 35000000 Да, когда ее определяют гельпроникающей хроматографией относительно полиметилметакрилатного стандарта, которая обладает структурой III

;

в которой

R⁸, R⁹, R¹⁰, R¹¹, R¹² обозначают J, H, -(СН₂)_1-6Н, -(СН₂СН₂О)_1-10Н, -СН₂СН(ОН)СН₃, СН(СН)₃СН₂ОН, СН₂СН(ОН)СН₂ОН,

, CH₂CH(OH)CH₂OH, -CH₂CO₂ ^-M⁺,

М обозначает атом металла группы 1 или 2), -(CH₂)_1-6NH_2,1,0(R⁸)_0,1,2, где любые два из R⁸, R¹⁰, R¹¹ и R¹² могли бы обозначать одну и ту же углеродную цепь,

R⁷ обозначает Н, радикал -СН₂СН(ОН)СН₂, который может быть сшит поперечной сшивкой с атомом азота при К или L, или М у другого фтор(гидроксил)алкила, полиалкиламиногалогидрина или органосульфоната, где по меньшей мере один из R⁸, R⁹, R¹⁰, R¹¹, R¹² должен быть фторхимическим, как обозначенный символом J, a J выбирают из

, ,

где

А обозначает -(CH₂)_1-9-, СН₂CHI(СН₂)_1-9ВСН₂-, -СН=CH(CH₂)_1-9BCH_2-, -(CH₂)_1-11BCH₂-, -(СН₂)_1-2В(СН₂)_1-10ВСН₂-, где В обозначает О,

R обозначает Н, -(CH₂)_1-6H;

R_F обозначает F(CF₂)_4-18, CF₃CF(CF₃)(CF₂)_3-5, CF₃CF₂CF(CF₃)(CF₂)_3-5, H(CF₂)_4-18, HCF₂CF(CF₃)(CF₂)_3-5, HCF₂CF₂CF(CF₃)(CF₂)_3-5,

n, p, q, s, t, v и w обозначают целые числа,

p обозначает 0, 1,

n обозначает от 1 до 6,

v+q+w+s в сумме равны от 3 до 1000,

q, w, s каждый может обозначать ноль,

t обозначает w+s,

Q обозначает Cl^-, Br^-, I^-, CH₃C₆H₄SO₂, CH₃SO_2-,

К, L и М неупорядоченно распределены вдоль полиамина,

Т обозначает аминогруппу на конце полиаминовой цепи.

12. Вещество по п.11, в котором полимерная композиция включает

продукт взаимодействия фторуглеродзамещенного полиамина структуры IV и эпигалогидрина или эпиорганосульфоната:

R¹³, R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶, R¹⁷ обозначают J, H, -(CH₂)_1-6H, -(СН₂СН₂O)_1-10Н, -СН₂СН(ОН)СН₃, -СН(СН₃)СН₂ОН, -СН₂CO₂-М⁺ (М обозначает атом металла группы 1 или 2), -(CH₂)_1-6NH_2,1,0(R¹³)_0,1,2,

где любые два из R¹³, R¹⁵, R¹⁶ и R¹⁷ могли бы обозначать одну и ту же углеродную цепь, a J выбирают из

, ,

где

R_F обозначает F(CF₂)_4-18, CF₃CF(CF₃)(CF₂)_3-5, CF₃CF₂CF(CF₃)(CF₂)_3-5, H(CF₂)_4-18, HCF₂CF(CF₃)(CF₂)_3-5, HCF₂CF₂CF(CF₃)(CF₂)_3-5,

R обозначает Н, -(CH₂)_1-6H;

n, q, s, v и w обозначают целые числа,

n обозначает от 1 до 6,

v+q+w+s в сумме равны от 3 до 1000

q, w, s каждый может обозначать ноль,

V, W и Y неупорядоченно распределены вдоль фторхимически замещенного полиамина, a U обозначает аминогруппу на конце полиаминовой цепи, где v, n, q, w и s имеют такие же значения, как указанные в п.11.

13. Вещество по п.12, в котором фторуглеродзамещенный полиамин представляет собой фторалкилгидроксилалкилполиамин.

14. Вещество по п.11, в котором способная взаимодействовать с целлюлозой группа химически связана с фторуглеродзамещенным полиамином.

15. Вещество по п.14, в котором способная взаимодействовать с целлюлозой группа представляет собой 3-гидроксиазетидиний и является продуктом химического взаимодействия эпигалогидрина или эпиорганосульфоната и фторуглеродзамещенного полиамина.

16. Вещество по п.15, где 3-гидроксиазетидиний содержится в количестве по меньшей мере 10 мол.% относительно числа молей полиамина, как это определяют спектроскопией ядерного магнитного резонанса.

17. Вещество по п.11, где эпигалогидрин представляет собой эпихлоргидрин.

18. Вещество по п.11, где молекулярная масса M_w этого вещества составляет от 20000 до 25000000 Да, когда ее определяют гельпроникающей хроматографией относительно полиметилметакрилатного стандарта.

19. Вещество по п.11, у которого А обозначает -СН₂-, -CH₂CHI(CHCH₂)_1-9ОСН₂-, -CH=CH(CH₂)_1-9OCH₂, -(CH₂)_1-11OCH₂-, р обозначает 0 или 1, R_F обозначает смесь, включающую главным образом -(CF₂)_4-18F, значение молярного соотношения между числом групп J у повторяющегося звена и атомами азота у полиамина составляет от 0,05 до 0,75, R обозначает СН₃, Н, n обозначает 2, 3, 4 или 6, сумма v, q, w и s составляет от 3 до 100, R^8-12 обозначает Н или смесь Н и СН₃, а значение соотношения между эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами и атомами азота у полиамина равно от 0,05 до 2,0.

20. Вещество по п.11, в котором А обозначает -СН₂-, р обозначает 1, R_F обозначает смесь, включающую главным образом (CF₂)_6-12F, значение молярного соотношения между числом групп J у повторяющегося звена и атомами азота у полиамина составляет от 0,3 до 0,55, R обозначает Н, n обозначает 2, сумма v, q, w и s составляет от 3 до 6, R^8-12 обозначает Н, а значение соотношения между эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами и атомами азота у полиамина составляет от 0,33 до 0,75.

21. Способ получения вещества по п.11, включающий реакцию полиамина с одним или несколькими фторированными эпоксидами или фторированными галогидринами и одним или несколькими эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами.

22. Способ по п.21, который включает реакцию последовательно полиамина с одним или несколькими фторированными эпоксидами или фторированными галогидринами с образованием промежуточного продукта, фторалкилгидроксильного алкилполиаминового соединения, с последующей реакцией в растворителе этого промежуточного продукта с одним или несколькими эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами.

23. Способ по п.22, где растворитель выбирают из группы C₁-C₆ спиртов и диодов, ацетонитрила, C₃-C₆ кетонов, воды и их смесей.

24. Способ по п.22, в котором растворитель обладает концентрацией твердых частиц от 2 до 75 мас.%.

25. Способ по п.22, в котором перед реакцией фторалкилгидроксилалкилполиаминовое соединение диспергируют в растворителе.

26. Способ по п.22, где фторалкилгидроксилалкилполиаминовое соединение диспергируют в растворителе при температуре от 40 до 110°С.

27. Способ по п.22, включающий реакцию фторалкилгидроксилалкилполиамина с эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами в виде двухстадийного процесса, где стадию один осуществляют при температуре ниже 70°С в течение больше 30 мин, а стадию два осуществляют при температуре выше 70°С в течение больше 30 мин.

28. Способ по п.22, включающий реакцию фторалкилгидроксилалкилполиамина с эпигалогидринами или эпиорганосульфонатами при рН от 2,5 до 10,5.

29. Проклеенная с приданием маслостойкости/жиро- и водонепроницаемости бумага, содержащая вещество по п.1.

30. Проклеенная с приданием маслостойкости/жиро- и водонепроницаемости бумага, содержащая вещество по п.11.

31. Способ изготовления бумаги, который включает обработку бумаги веществом по п.1.

32. Способ изготовления бумаги, который включает обработку бумаги веществом по п.11.

33. Способ изготовления бумаги, который включает обработку бумажной массы веществом по п.1.

34. Способ изготовления бумаги, который включает обработку бумажной массы веществом по п.11.

35. Водная дисперсия, включающая вещество по п.1 в воде.

36. Водная дисперсия, включающая вещество по п.11 в воде.