Способ шлихтования бумаги

Способ шлихтования бумаги

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу шлихтования бумаги, который включает добавление к суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, а также шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

Предпосылки изобретения

Дисперсии или эмульсии шлихтующих агентов применяют при получении бумаги для придания бумаге и картону повышенной устойчивости к увлажнению и проникновению различных жидкостей. Шлихтующие дисперсии обычно добавляют к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, необязательные наполнители и различные добавки. Водную суспензию подают в напорную емкость, выталкивающую суспензию на сетку, где образуется мокрый слой бумаги. Далее к суспензии, как правило, добавляют такие соединения, как крахмалы и тонкоизмельченные материалы, которые облегчают обезвоживание суспензии на сетке. В процессе получения бумаги воду, дренированную с сетки и очищенную от волокнистой массы, так называемую белую воду, обычно подвергают частичной рециркуляции. Целлюлозная суспензия содержит определенное количество неволокнистого материала, например, наполнителей, заряженных полимеров, шлихтующих агентов и различных заряженных загрязняющих примесей, т.е. анионных отходов, электролитов, коллоидных веществ и т.д. Некоторая часть неволокнистого материала оказывает влияние на эффективность шлихтования, по всей вероятности, ухудшая ее. Большое количество заряженных соединений, например большое содержание солей в суспензии, приводит к получению суспензии, которая существенно затрудняет шлихтование, т.е. получение бумаги с удовлетворительными шлихтовальными свойствами. Другие соединения, содержащиеся в суспензии, ухудшающей шлихтование, представляют собой различные липофильные, древесные, экстрагируемые вещества, содержащиеся в рециркулированных волокнах и целлюлозах с высоким выходом, т.е. механических целлюлозах. Повышенное количество добавляемого шлихтующего агента зачастую улучшает шлихтование, однако оно вызывает повышение стоимости, а также повышенное накопление шлихтующих агентов в очищенной от волокнистой массы воде. Накопление неволокнистого материала, а также любого другого компонента, присутствующего в суспензии, еще сильнее проявляется в мельницах, в которых очищенную от волокнистой массы воду подвергают активной рециркуляции, вводя в процесс получения бумаги всего лишь небольшое количество свежей воды. Таким образом, целью настоящего изобретения является дальнейшее улучшение шлихтования. Другой целью настоящего изобретения является улучшение шлихтования путем добавления шлихтующих веществ к целлюлозным суспензиям, имеющим высокую проводимость и/или содержащим большое количество липофильных древесных экстрагируемых веществ. Следующие цели будут указаны ниже.

WO 99/55964 относится к способу получения бумаги, в котором обезвоживающие и удерживающие средства добавляют к суспензии, содержащей катионный или амфотерный полисахарид, включающий гидрофобную группу. Полисахарид может применяться в сочетании с анионными, тонкоизмельченными материалами и шлихтующими агентами.

WO 99/55965 относится к способу получения бумаги, в котором обезвоживающие и удерживающие средства добавляют к суспензии, содержащей катионный органический полимер, включающий ароматическую группу. Катионный органический полимер соответственно применяют вместе с анионными тонкоизмельченными материалами.

Патент США 6001166 относится к водным дисперсиям алкилдикетена, содержащим катионный крахмал и анионные дисперсанты, такие как лигнинсульфоновые кислоты, конденсаты нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида.

WO 9833979 описывает водные дисперсии целлюлозо-реакционноспособных шлихтующих агентов, включающих катионные органические соединения и анионные стабилизаторы.

Описание изобретения

Было обнаружено, что данное изобретение в соответствии с прилагаемой формулой изобретения неожиданно улучшает шлихтование в целом и, конкретно, улучшает шлихтование водных суспензий, содержащих целлюлозные волокна, имеющие высокую проводимость. Более конкретно, данное изобретение относится к способу шлихтования бумаги, который включает добавление к суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

Шлихтующий агент, содержащийся в дисперсии в соответствии с настоящим изобретением, добавляемой к суспензии, целесообразно представляет собой любой известный шлихтующий агент, такой как нецеллюлозо-реакционноспособные агенты, включая канифоли, например усиленные и/или этерифицированные канифоли, воски, жирные кислоты и производные смоляной кислоты, например жирные амиды и сложные жирные эфиры, например сложные триэфиры глицерина натуральных жирных кислот, и/или целлюлозо-реакционноспособные агенты. Шлихтующая дисперсия предпочтительно содержит целлюлозо-реакционноспособные шлихтующие агенты. Целлюлозо-реакционноспособные шлихтующие агенты, содержащиеся в шлихтующей дисперсии, могут быть выбраны из любых целлюлозо-реакционноспособных агентов, известных в данной области. Шлихтующий агент, целесообразно, выбирается из гидрофобных димеров кетена, мультимеров кетена, кислотных ангидридов, органических изоцианатов, карбамоилхлоридов и их смесей, предпочтительно димеров кетена и ангидридов кислот, наиболее предпочтительно димеров кетена. Подходящие димеры кетена имеют указанную ниже общую формулу (I), в которой R¹ и R² представляют насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, обычно насыщенные углеводороды, при этом углеводородные группы, целесообразно, имеют от 8 до 36 атомов углерода, обычно представляющих собой алкильные группы с прямой или разветвленной цепью, имеющей от 12 до 20 атомов углерода, такие как гексадецил- и октадецилгруппы. Димеры кетена могут быть жидкими при температуре окружающей среды, например при 25°С, предпочтительнее при 20°С. Как правило, ангидриды кислот имеют приведенную ниже общую формулу (II), в которой R³ и R⁴ могут быть одинаковыми или различными и представляют насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, целесообразно содержащие от 8 до 30 атомов углерода, либо R³ и R⁴ вместе с остатком –С-О-С- могут образовывать 5-6-членное кольцо, необязательно в дальнейшем замещенное углеводородными группами, содержащими до 30 атомов углерода. Примеры коммерчески используемых ангидридов кислот включают янтарные ангидриды алкила и алкенила, а также, в частности, янтарный ангидрид изооктадеценила.

Подходящие димеры кетена, ангидриды кислот и органические изоцианаты включают соединения, описанные в патенте США №4522686, включенном в данное описание в качестве ссылки. Примеры подходящих карбамоилхлоридов включают карбамоилхлориды, описанные в патенте США №3887427, также включенном в описание в качестве ссылки.

Шлихтующая дисперсия, добавляемая к суспензии, может содержать от 0,1 до 50 мас.% шлихтующего агента от общей массы дисперсии/эмульсии, предпочтительно более 20 мас.%. Дисперсии, содержащие шлихтующие агенты из димера кетена, могут содержать от 5 до 50 мас.% димера кетена от общей массы композиции, предпочтительно от 10 до 35 мас.%. Дисперсии или эмульсии, содержащие шлихтующие агенты из ангидридов кислот, могут содержать от 0,1 до 30 мас.% ангидрида кислоты от общей массы дисперсии/эмульсии, предпочтительно от 1 до 20 мас.%. Дисперсии, содержащие нецеллюлозо-реакционноспособные шлихтующие агенты, целесообразно имеют содержание шлихтующих агентов, составляющее от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 35 мас.%. Полимер, имеющий одну или несколько ароматических групп, т.е. как анионный, так и катионный полимер, имеющий одну или несколько ароматических групп, содержащихся в шлихтующей дисперсии, целесообразно присутствует в количестве, составляющем приблизительно от 0,1 мас.% до 15 мас.% от массы шлихтующего агента.

Количество шлихтующего агента, добавляемого к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, может составлять от 0,01 до 5 мас.%, целесообразно от 0,05 до 1,0 мас.% в расчете на сухую массу целлюлозных волокон и необязательных наполнителей, в том случае, если доза зависит от качества шлихтуемой целлюлозы или бумаги, шлихтующего агента и степени шлихтования.

Шлихтующая дисперсия, содержащая полимер, включающий, по меньшей мере, одну ароматическую группу, может быть анионным или катионным, т.е. диспергирующие и/или стабилизирующие агенты, присутствующие в дисперсии, которая может быть названа “диспергирующей системой”, имеют общий анионный или катионный заряд соответственно. Диспергирующая система может включать любой агент, облегчающий образование дисперсии или эмульсии, такой как диспергирующие и/или стабилизирующие агенты, примерами которых могут служить полиэлектролиты, поверхностно-активные вещества и электролиты. Анионные водные шлихтующие дисперсии могут включать катионные соединения, т.е. катионные полиэлектролиты (катионные или амфотерные полиэлектролиты с общим катионным зарядом), и/или катионные поверхностно-активные вещества, и/или любое другое катионное соединение, известное специалисту, при условии, что общий заряд диспергирующей системы является анионным. С другой стороны, катионные водные шлихтующие дисперсии могут включать анионные соединения, т.е. анионные полиэлектролиты (анионные или амфотерные полиэлектролиты с общим анионным зарядом), и/или анионные поверхностно-активные вещества, и/или любое другое анионное соединение, известное специалисту, при условии, что общий заряд диспергирующей системы является анионным. Анионный или катионный заряд шлихтующей дисперсии может быть определен при помощи ZetaMaster S, версия PCS.

В соответствии с настоящим изобретением разработан способ, включающий добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к суспензии по отдельности. Полимер, содержащий одну или несколько ароматических групп, может быть незаряженным или заряженным, целесообразно заряженным, т.е. полимер может быть катионным или анионным, например амфотерным и имеющим общий (суммарный) анионный или катионный заряд. Полимер может быть органическим, целесообразно полученным из натуральных источников, таких как полисахариды, например, крахмалов, гуаровых камедей, целлюлоз, хитинов, хитозанов, гликанов, галактанов, глюканов, ксантановых камедей, пектинов, маннанов, декстринов, предпочтительно крахмалов и гуаровых камедей, целесообразно крахмалов, включая картофельный, кукурузный крахмалы, крахмалы из пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса, овса и т.д.; либо синтетическим, таким как полимеры с увеличивающейся цепью, например, винил-аддитивные полимеры, такие как полимеры на основе акрилата, акриламида и виниламида, и ступенчатые полимеры, например полиуретаны. Целесообразно применение органических полимеров, выбранных из полисахаридов, т.е. крахмалов, и винил-аддитивных полимеров, таких как полимеры на основе акриламида.

Ароматическая группа полимера может присутствовать в основе полимера либо, предпочтительно, ароматическая группа может представлять собой боковую группу, прикрепленную к основе полимера или продолжающуюся из нее, либо присутствовать в боковой группе, прикрепленной к основе полимера или продолжающейся из нее (основная цепь). Полимер целесообразно представляет собой органический полимер, имеющий общий анионный или катионный заряд.

Шлихтующий полимер, целесообразно, включает дополнительный полимер, содержащий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой любую из вышеуказанных групп. Целесообразно, чтобы суммарный заряд двух полимеров, включающих, по меньшей мере, одну ароматическую группу, содержащуюся в шлихтующем промоторе, был положительным, и их обычно добавляют к водной суспензии по отдельности. Полимер или оба полимера, содержащиеся в шлихтующем промоторе, предпочтительно включают ароматические группы при условии, что полимер или полимеры не содержат меламина или его производных.

В соответствии с настоящим изобретением шлихтующую дисперсию, содержащую полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и шлихтующий промотор, содержащий первый полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и, необязательно, дополнительный второй полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, добавляют к водной суспензии по отдельности. Отдельное добавление означает, что шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к целлюлозной суспензии (жидкая масса) в различных местах либо по существу в одном месте, но в разное время. Более того, если шлихтующий промотор содержит два полимера, включающих ароматические группы, их также целесообразно добавлять по отдельности.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов воплощения настоящее изобретение относится к способу шлихтования бумаги, включающему добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, более предпочтительно анионный полимер, включающий ароматические группы, представляющие собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер; а также шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой катионные органические полимеры, включающие одну или несколько ароматических групп, таких как катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, целесообразно ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер, такой как полимер, полученный конденсацией нафталинсульфоната, полимер полистиролсульфоната или модифицированный полимер лигнина; формование и сушку полученной суспензии; в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют по отдельности.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, более предпочтительно анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер, и шлихтующего промотора, содержащего катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, выбранных из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

В соответствии с очередным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество добавляемой к суспензии шлихтующей дисперсии составляет приблизительно от 0,01 до 5,0 мас.% в расчете на массу шлихтующего агента на основе сухих волокон, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно представляющих собой катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, более предпочтительно катионный полисахарид, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество катионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна, а количество анионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, таких как катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, целесообразно катионный полисахарид, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество добавляемой к суспензии шлихтующей дисперсии составляет приблизительно от 0,01 до 5,0 мас.% в расчете на массу шлихтующего агента на основе сухих волокон, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно представляющих собой катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, более предпочтительно катионный полисахарид, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество катионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна, а количество анионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, такой как целлюлозо-реакционноспособный шлихтующий агент, и катионный органический полимер, включающий ароматическую группу, и/или анионный полимер, включающий ароматическую группу, выбранную из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I):

в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R₁ и R₂ представляет Н или углеводородную группу, R₃ представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а Х^- представляет анионный противоион; либо винил-аддитивного полимера, полученного полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):

в которой R₁ представляет Н или СН₃; каждый из R₂ и R₃ представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, А₁ представляет О или NН, В₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу, а Х^- представляет анионный противоион; а также анионный полимер, включающий одну ароматическую группу, представляющую собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий ароматические группы, и/или анионный полимер, включающий ароматические группы, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, более предпочтительно анионный полимер, включающий ароматические группы, представляет собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I):

в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R₁ и R₂ представляет Н или углеводородную группу, R₃ представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а Х^- представляет анионный противоион, и анионный полимер, включающий ароматические группы, представляющие собой ступенчатый полимер, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, и шлихтующего промотора, содержащего катионный винил-аддитивный полимер, получаемый полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):

в которой R₁ представляет Н или СН₃; каждый из R₂ и R₃ представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, А₁ представляет О или NН, В₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу, а Х^- представляет анионный противоион, а также анионный полимер, включающий ароматическую группу, выбранную из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

Анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп (входящих в состав промотора и/или дисперсии, целесообразно дисперсии), предпочтительно выбран из ступенчатых полимеров, полисахаридов и природных ароматических полимеров с условием, что анионный полимер не представляет собой полимер, полученный конденсацией меламинсульфоновой кислоты. Как правило, анионный полимер выбран из полимеров, полученных конденсацией нафталинсульфоната, например конденсированный нафталинсульфонат, полимеры полистиролсульфоната и модифицированные полимеры лигнина, такие как лигнинсульфонаты. Наиболее предпочтительно анионный полимер представляет собой конденсированный нафталинсульфонат или лигнинсульфонат.

В соответствии с настоящим изобретением шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности. Несмотря на то, что шлихтующая дисперсия может содержать такие же полимеры, как и шлихтующий промотор, существенное улучшение шлихтования наблюдается только в том случае, если шлихтующий промотор и шлихтующую дисперсию добавляют к целлюлозной суспензии по отдельности. Раздельное добавление означает, что шлихтующую дисперсию, которая может содержать любые полимеры шлихтующего промотора, и шлихтующий промотор добавляют в мельницу для бумаги в различных местах или по существу в одном и том же месте, но в различное время. Более того, катионный органический полимер и анионный полимер, образующие шлихтующий промотор, также целесообразно добавлять по отдельности. Анионный полимер, включающий ароматическую группу, входящую в состав шлихтующего промотора, предпочтительно добавляют к суспензии после добавления как шлихтующей дисперсии, так и катионного органического полимера.

Катионный полимер

Катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп шлихтующего промотора, который также может входить в состав шлихтующей дисперсии, может быть получен из натуральных или синтетических источников и может быть линейным, разветвленным или поперечносшитым. Катионный полимер, предпочтительно, может быть растворимым или диспергируемым в воде. Примеры подходящих катионных полимеров включают катионные полисахариды, например крахмалы, гуаровые камеди, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно крахмалы и гуаровые камеди, при этом подходящие крахмалы включают крахмалы из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса, овса и т.д.; катионные синтетические органические полимеры, такие как катионные полимеры с увеличивающейся цепью, например катионные винил-аддитивные полимеры, такие как полимеры на основе акрилата, акриламида и виниламида, а также ступенчатые катионные полимеры, например катионные полиуретаны. Катионные органические полимеры целесообразно выбраны из группы, состоящей из полисахаридов, т.е. крахмалы и катионные винил-аддитивные полимеры, такие как полимеры на основе акриламида, включающие ароматические группы.

Ароматическая группа катионного органического полимера может присутствовать в основе полимера или в группе-заместителе, прикрепляемой к его основе (главная цепь), предпочтительно в группе-заместителе. Примеры подходящих ароматических групп включают арил-, аралкил- и алкарилгруппы, например фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; предпочтительно бензил, азотосодержащие ароматические (арил) группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные указанных групп. Примеры катионно-заряженных групп, которые могут присутствовать в катионном полимере, а также в мономерах, используемых для получения катионного полимера, включают четвертичные аммониевые группы, третичные аминогруппы и их кислотно-аддитивные соли.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления катионный органический полимер, включающий ароматическую группу, выбран из катионных полисахаридов. Ароматическая группа полисахарида может быть прикреплена к гетероатому подобно азоту или кислороду, присутствующему в полисахариде, при этом гетероатом необязательно заряжен, например, в том случае, когда он представляет собой азот. Ароматическая группа также может быть прикреплена к группе, включающей гетероатом, например амид, сложный или простой эфир, при этом указанные группы могут быть прикреплены к основе полисахарида (главная цепь), например, через цепь атомов. Примеры подходящих ароматических групп и групп, содержащих ароматическую группу, включают арил- и аралкилгруппы, например фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; азотосодержащие ароматические (арил) группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные указанных групп, в которых один или несколько заместителей, прикрепленных к указанным ароматическим группам, могут быть выбраны из гидроксила, галоидов, например, хлорида, нитро- и углеводородных групп, имеющих от 1 до 4 атомов углерода.

Катионный органический полимер, предпочтительно, выбран из катионных полисахаридов, имеющих общую структурную формулу (I):

в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет группу, прикрепляющую N к остатку полисахарида, целесообразно цепь атомов, включающих атомы С и Н и, необязательно, атомы О и/или N, как правило, алкиленгруппу, имеющую от 2 до 18, целесообразно от 2 до 8 атомов углерода, необязательно прерванных или замещенных одним или несколькими гетероатомами, например, О или N, к примеру, алкиленоксигруппу или гидроксипропиленгруппу (-СН₂-СН(ОН)-СН₂-); каждый из R₁ и R₂ представляет Н или, предпочтительно, углеводородную группу, целесообразно алкил, имеющую от 1 до 3 атомов углерода; R₃ целесообразно представляет ароматическую углеводородную группу, включающую аралкилгруппы, например бензил- и фенилэтилгруппы; n равно целому числу приблизительно от 2 до 300000, целесообразно от 5 до 200000 и предпочтительно от 6 до 125000, или, альтернативно, R₁, R₂ и R₃ вместе с N образуют ароматическую группу, включающую от 5 до 12 атомов углерода; а Х^- представляет анионный противоион, как правило, галоид, такой как хлорид.

Катионный полисахарид, модифицированный ароматической группой, может иметь широкий интервал степени замещения; степень катионного замещения (DS_c) может составлять от 0,01 до 0,5, целесообразно от 0,02 до 0,3, предпочтительно от 0,025 до 0,2; степень ароматического замещения (DS_Ar) может составлять от 0,01 до 0,5, целесообразно от 0,02 до 0,3, предпочтительно от 0,025 до 0,2, а степень анионного замещения (DS_A) может составлять от 0 до 0,2, целесообразно от 0 до 0,1, предпочтительно от 0 до 0,05.

Полисахариды могут быть получены в результате катионной и ароматической модификации полисахарида известным способом с применением одного или нескольких агентов, включающих катионную и/или ароматическую группу, например взаимодействием агента с полисахаридом в присутствии щелочного вещества, такого как щелочной металл или гидроксид щелочноземельного металла. Полисахарид, подвергаемый катионной и ароматической модификации, может быть неионным, анионным, амфотерным или катионным.

Подходящие модифицирующие агенты включают неионные агенты, такие как, например, аралкилгалоиды, к примеру бензилхлорид и бензилбромид; продукты взаимодействия эпихлоргидрина и диалкиламинов, имеющие, по меньшей мере, один заместитель, содержащий вышеуказанную ароматическую группу, включая 3-диалкиламино-1,2-эпоксипропаны; и катионные агенты, такие как, например, продукт взаимодействия эпихлоргидрина и третичных аминов, имеющий, по меньшей мере, один заместитель, содержащий вышеуказанную ароматическую группу, включая алкарилдиалкиламины, например диметилбензиламин; ариламины, например пиридин и хинолин. Подходящие катионные агенты данного типа включают галоиды 2,3-эпоксипропилтриалкиламмония и галоиды галогидроксипропилтриалкиламмония, например хлорид N–(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-(гидрофобный алкил)-N,N-ди(низший алкил)аммония и хлорид N–глицидил-N-(гидрофобный алкил)-N,N-ди(низший алкил)аммония, в которых ароматическая группа такая же, как указано выше, особенно октил, децил и додецил, а низший алкил представляет собой метил или этил; и галоиды галогидроксипропил-N,N-диалкил-N-алкариламмония и хлорид N-глицидил-N-(алкарил)-N,N-диалкиламмония, например хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-(алкарил)-N,N-ди(низший алкил)аммония, в котором алкарилгруппы и группы низшего алкила такие же, как указано выше, в частности хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-бензил-N,N-диметиламмония; а также хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)пиридиния. В целом, при использовании неионного ароматического агента полисахарид целесообразно превращать в катионный полисахарид, применяя до или после гидрофобной модификации любой из катионных агентов, известных в данной области. Примеры подходящих катионных и/или ароматических модифицирующих агентов, модифицированных ароматическими группами полисахаридов, и способы их получения описаны в патентах США №4687519 и 5463127; в Международной публикации WO 94/24169, в Европейском патенте №189935 и в публикации S.P.Patel, R.G.Patel и V.S.Patel, Starch/Starke, 41(1989), No.5, pp.192-196, содержание которых включено в данное описание в качестве ссылки.

В соответствии с очередным предпочтительным вариантом осуществления катионный органический полимер выбран из гомополимеров и сополимеров, полученных из одного или нескольких мономеров, содержащих, по меньшей мере, один мономер, включающий ароматическую группу, целесообразно этилен-ненасыщенный мономер. Катионный полимер может быть разветвленно-линейным или разветвленным. Ароматическая группа катионного полимера может присутствовать в основе полимера либо, предпочтительно, она может представлять собой боковую группу, прикрепленную к основе полимера или продолжающуюся из нее, либо присутствовать в боковой группе, прикрепляемой к основе полимера или продолжающейся из нее. Подходящие ароматические (арил) группы включают группы, содержащие необязательно замещенную фенилгруппу, необязательно замещенную фениленгруппу и необязательно замещенную нафтилгруппу, например группы, имеющие общие формулы –С₆Н₅, -С₆Н₄-, -С₆Н₃- и –С₆Н₂-, к примеру, в виде фенилена (-С₆Н₄-), ксилилена (-СН₂-С₆Н₄-СН₂-), фенила (-С₆Н₅), бензила (-СН₂-С₆Н₅), фенетила (-СН₂СН₂-С₆Н₅) и замещенного фенила (например, -С₆Н₄-Y, -С₆Н₃Y₂ и –С₆Н₂Y₃), в которых один или несколько заместителей (Y), прикрепленных к фенильному кольцу, могут быть выбраны из гидроксила, галоидов, например, хлорида, нитро- и углеводородных групп, имеющих от 1 до 4 атомов углерода.

Катионный полимер предпочтительно представляет собой винил-аддитивный полимер. Термин “винил-аддитивный полимер” в данном описании означает полимер, получаемый в результате аддитивной полимеризации одного или нескольких виниловых мономеров или этилен-ненасыщенных мономеров, включающих, например, мономеры на основе акриламида и акрилата. Катионный полимер целесообразно выбран из катионных винил-аддитивных полимеров, получаемых полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):

в которой R₁ представляет Н или СН₃; каждый из R₂ и R₃, предпочтительно, представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, как правило от 1 до 2 атомов углерода; А₁ представляет О или NН, В₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, как правило от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу; Q представляет замест