專利名稱：一種超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輕質(zhì)碳酸鈣漿料的制備方法。
技術(shù)背景近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，超細輕質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用得到進一步的 拓展。除了應(yīng)用于有機聚合物體系如橡塑領(lǐng)域作為填充料外，在水性介質(zhì) 相關(guān)體系中的應(yīng)用也越來越收到關(guān)注，其作為造紙涂布顏料，可較好地克服GCC和傳統(tǒng)PCC的不足，不僅有利于紙機車速的提高，降低紙機的濾 網(wǎng)、刀頭、膠棍的磨損，提高紙機的使用效能，還可替代或減少價格昂貴 的鈦白粉、二氧化硅及進口煅燒高嶺土等顏料，同時使紙張的白度、表面 平整度、光澤及其印刷適性得到較大的改善。隨著紙張涂布技術(shù)的進步，目前大多數(shù)現(xiàn)代化的涂布紙機的運轉(zhuǎn)速度 已達到1500米/秒，高速涂布對涂布顏料的流變性能提出了更高的要求，需 要較低的粘度和更高的流動性以適應(yīng)紙機的高速運轉(zhuǎn)，同時為了減少干燥 過程的能耗，要求涂布顏料具有高的固含量，高的固含量和較低的粘度是 紙張涂布涂料的基本要求。漿料體系的粘度與粒徑、固含量有關(guān)。對重鈣 和普通的輕轉(zhuǎn)來說，當(dāng)其漿料的固含量達到70%時，仍然具有較好的流動 性。對超細粉體來說，要實現(xiàn)其漿料體系的高固低粘，面臨高效分散助劑 及制備工藝的進一步改進與突破。中國專利申請200710038419.6 "—種輕質(zhì)碳酸鈣漿料制備工藝"提出 了以超細碳酸鈣濾餅為原料，對濾餅進行高剪切一步處理，并加入多聚磷酸鹽為分散劑制備輕質(zhì)碳酸鈣漿料的方法，但濾餅的粘附性大，直接進行 高剪切處理，易于附著于分散器具上，分散效率低，同時高剪切的漿料中 含有大量的微細氣泡，導(dǎo)致漿料的粘度穩(wěn)定性差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是公開一種制備超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料及其制備方法，以 克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明所述的高固低粘超細碳酸鈣水性漿料，包括如下重量百分比的組分超細碳酸鈣 30 70%分散劑 0.2 8%消泡劑 0.05 0.5%表面張力調(diào)整劑 0.5 5%水 余量優(yōu)選的重量含量為超細碳酸鈣 40 60%分散劑 2 5%消泡劑 0.1 0.3%表面張力調(diào)整劑 1.5 3%水 余量所說碳酸鈣水性漿料特征為粘度為30 350 mPa.s，尤其是粘度為50 250 mPa.s; 所說的超細碳酸鈣是指一次粒徑為0.1 1 jam的亞微米級碳酸鈣和粒徑為20 100nrn的納米碳酸轉(zhuǎn)；所說的分散劑選自丙烯酸共聚物分散劑或上海三正高分子材料有限公司CH系列中的一種或一種以上；所說的CH系列超分散劑為上海三正高分子材料有限公司牌號為 CH-10B、 CH-18、 CH-2B、 CH-18C、 CH-7或CH-13E的超分散劑；所說的丙烯酸共聚物分散劑為丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物環(huán)氧化的鈉 鹽的水溶液，重量濃度為20 45%，其結(jié)構(gòu)通式如下<formula>formula see original document page 7</formula>(A)其中EO為環(huán)氧乙烷基，R!為H或CH3， R2為H或CH3， n二9 22， a=l 8，且a/b二l/3 3A，重均分子量平均值為15000~25000;上述結(jié)構(gòu)的丙烯酸共聚物分散劑，可以采用馮中軍、傅樂峰等人"聚 羧酸高效減水劑的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究"(化學(xué)建材，2006年第22巻第2 期第39—42頁)文獻公開的方法進行制備；所說的表面張力調(diào)整劑選自C2 C4的醇類化合物，優(yōu)選丙二醇、丙三 醇、異丙醇、丁醇或丁二醇中的一種或二種以上的混合物；所說的消泡劑選自水溶性消泡劑，可以采用市售的聚醚改性的聚硅氧 烷乳液，疏水化合物為載體的礦物油溶液、礦物油或無機疏水化合物組成 的混合物中的一種或二種以上的混合物；<formula>formula see original document page 7</formula>所說的聚醚改性的聚硅氧垸乳液可以選自廣州市華夏奔騰實業(yè)有限公司的消泡劑HX-5010, Degussa公司的消泡劑Antifoam MR1050或德國畢克 化學(xué)公司的BYK-021;所說的疏水化合物為載體的礦物油可以選自廣州市華夏奔騰實業(yè)有限 公司的消泡劑HX-5030;所說的礦物油可以選自Degussa公司的消泡劑Antifoam MR 2124，德 國畢克化學(xué)公司的BYK-031;所說的無機疏水化合物可以是廣州市華夏奔騰實業(yè)有限公司的消泡劑 HX-5040。本發(fā)明的制備方法包括如下步驟(1) 將納米或亞微米級的碳酸鈣漿液脫水處理得到固含量為45 70% 的碳酸鈣濾餅；(2) 將碳酸鈣濾餅、分散劑、表面張力調(diào)整劑、消泡劑和水預(yù)混捏合， 預(yù)混捏合時間為15~45 min，優(yōu)選20 40 min;(3) 預(yù)混捏合后的漿料再經(jīng)管線式高速剪切乳化泵高速剪切分散后即 制得固含量達40 70%的超細碳酸鈣漿料，其粘度為30 350 mPa.s;預(yù)混捏合可以在預(yù)混捏合裝置中進行，如市售的定型機械產(chǎn)品如臥式 螺帶、犁刀式或無重力雙軸槳葉機中的--種；所說的管線式高速剪切乳化泵是一種市售的通用機械設(shè)備，如上海索 維企業(yè)有限-公^"或土海威宇機電制造有限公司的管線式乳化泵系列產(chǎn)品；上述步驟(2)中，所說的分散劑、表面張力調(diào)整劑、消泡劑和水可以 單獨添加，也可以預(yù)先混合后添加，或者在碳酸鈣濾餅之前先加入到預(yù)混捏合裝置中。本發(fā)明以超細輕質(zhì)碳酸鈣的濾餅為原料，將各種助劑加入碳酸鈣濾餅 中，對混合體系先采用低轉(zhuǎn)速的預(yù)混捏合后，再實行高速剪切分散的二步 工藝方法，得到高固體含量、低粘度的超細碳酸鈣水性漿料，并能從工業(yè) 化規(guī)模上制備高固低粘的超細碳酸鈣穩(wěn)定漿料。所獲得的產(chǎn)品，儲存穩(wěn)定 性好，且具有較高固含量和低粘度的超細碳酸鈣，能夠滿足造紙涂布、水 性涂料、水性油墨和乳膠等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用需要。
具體實施方式
實施例1取重量固含量為53%、顆粒平均粒徑為0.12 pm的碳酸鈣濾餅150 kg， 將此濾餅置于臥式螺帶混合機，加入1.59 kg如式(A)所示的丙烯酸聚合物分散劑的水溶液，其質(zhì)量含量為40%;0.159 kg丙二醇； 2.38kgHX-5010; 和2.88 kg水；預(yù)混20分鐘后，將預(yù)混后的漿料再經(jīng)管線式高剪切乳化泵剪切分散， 即得到本發(fā)明所述的粘度為154 mPa.s (漿料粘度的測試采用NDJ-79型旋 轉(zhuǎn)粘度計測試，用10倍率的轉(zhuǎn)子，以下同)固含量為52%的超細碳酸鈣水 性漿料。所說的丙烯酸共聚物(A)， Ri為H， R2為H， n=15， a=3， a/b =1，重均分子量平均值為20000。實施例2取重量固含量為70%、顆粒平均粒徑為0.81 pm的碳酸鈣濾餅150 kg， 將此濾餅置于無重力雙軸槳葉混合機后，再加入CH-10B 3.15 kg， 丁二醇 2.10 kg禾QBYK-021 0.21 kg，預(yù)混30分鐘后，將預(yù)混后的漿料再經(jīng)管線式 高剪切乳化泵剪切分散，即得到本發(fā)明所述粘度為96 m.Pa.s固含量為70% 的超細碳酸鈣水性漿料。CH-10B為上海三正高分子材料有限公司的CH系列超分散劑產(chǎn)品。實施例3取固含量為55%、顆粒平均粒徑為80 nm的碳酸鈣濾餅150 kg，將此濾 餅臥式螺帶混合機后，再加入CH-18C 1.65kg、 丁二醇2.06 kg和Antifoam MR1050 0.16 kg和水5.67kg的混合液，預(yù)混15分鐘后，將預(yù)混后的漿料 再經(jīng)管線式高剪切乳化泵剪切分散，即得到本發(fā)明所述的粘度為107mPa.s 固含量為53%的納米碳酸鈣水性漿料。CH-18C為上海三正高分子材料有限 公司的CH系列超分散劑產(chǎn)品。實施例4取重量固含量為52%、顆粒平均粒徑為30nm的碳酸鈣濾餅150 kg，將 此濾餅置于犁刀式混合機后，再分別加入CH-13E2.34kg、 丁二醇1.95kg、 BYK-031 0.234 kg和水23.3 kg,預(yù)混40分鐘后，將預(yù)混后的槳料再經(jīng)管線 式高剪切乳化泵剪切分散，即得到本發(fā)明所述的粘度為350mPa.s固含量為 45°/。的超細碳酸鈣漿料。CH-13E為上海三正高分子材料有限公司的CH系 列超分散劑產(chǎn) 品o實施例5取重量固含量為65%、顆粒平均粒徑為0.25 jim的碳酸鈣濾餅150 kg，將此濾餅置于犁刀式混合機后，再分別加入CH-10B 2.68 kg、丁二醇1.46 kg、 HX-5030 0.30 kg和水12.5 kg的混合液，預(yù)混30分鐘后，將預(yù)混后的漿料 再經(jīng)管線式高剪切乳化泵剪切分散，即得到本發(fā)明所述的粘度為83 mPa.s 固含量為60%的超細碳酸鈣水性漿料。實施例6取重量固含量為55%、顆粒平均粒徑為50nm的碳酸鈣濾餅150 kg，將 此濾餅置于臥式螺帶混合機后，再分別加入CH-10B 0.825 kg，丙二醇1.24 kg、 BYK-021 0.16 kg和水18.75 kg的混合液，預(yù)混30分鐘后，將預(yù)混后 的漿料再管線式高剪切乳化泵剪切分散，即得到本發(fā)明所述的粘度為242 mPa.s，固含量為40%的納米碳酸鈣水性漿料。實施例7釆用與實施例6相同的原料和方法，所不同的是加入CH-7 4.13 kg， 丙二醇1.89 kg、 BYK-021 0.25 kg、水15 kg，即得到本發(fā)明所述的粘度為 50 mPa.s固含量為50%的超細碳酸鈣漿料。實施例8采用與實施例7相同的原料和方法，所不同的是加入CH-7 2.475 kg, 水33.3 k&，即得到本發(fā)明所述的得到粘度為110 mPa.s固含量為45%的超 細碳酸鈣漿料。
權(quán)利要求
1.一種超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料，其特征在于，包括如下重量百分比的組分超細碳酸鈣30～70％分散劑0.2～5％消泡劑0.05～0.5％表面張力調(diào)整劑0.5～5％水余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料，其特征在于，重量含超細碳酸鈣 40 60% 分散劑 2 5% 消泡劑 0.1 0.3% 表面張力調(diào)整劑 1.5 3% 水 余量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料，其特征在于，所說碳 酸鈣水性漿料特征為粘度為30 350 mPa.s，所說的超細碳酸鈣是指一次粒徑為0.1 1 , 的亞微米級碳酸鈣和粒徑為20 100 nm的納米碳酸鈣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料，其特征在于，所說的 分散劑選自丙烯酸共聚物分散劑或上海三正高分子高分子材料有限公司 CH系列超分散劑中的一種或一種以上；所說的CH系列超分散劑為CH-10B、 CH-18、 CH-2B、 CH-18C、 CH-7 或CH-13E的超分散劑；所說的丙烯酸共聚物分散劑為丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物環(huán)氧化的鈉 鹽的水溶液，重量濃度為20 45%，其結(jié)構(gòu)通式如下<formula>formula see original document page 3</formula>(A)其中EO為環(huán)氧乙烷基，Ri為H或CH3， R2為H或CH3， n=9 22， a=l 8，且a/b二l/3 3/1，重均分子量平均值為15000 25000。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料，其特征在于，所說的 表面張力調(diào)整劑選自C2 C4的醇類化合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料，其特征在于，所說的 消泡劑選自聚醚改性的聚硅氧烷乳液或無機疏水化合物中的一種或二種以 上的混合物。
7. 制備權(quán)利要求1 6任一項所述的超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料的方法，其 特征在于，包括如下步驟(1) 將納米或亞微米級的碳酸鈣漿液脫水處理得到重量固含量為 45~70%的碳酸鈣濾餅；(2) 將碳酸鈣濾餅、分散劑、表面張力調(diào)整劑、消泡劑和水預(yù)混捏合， 預(yù)混捏合時間為15 45min;(3)預(yù)混捏合后的漿料再經(jīng)管線式高速剪切乳化泵高速剪切分散后即 制得超細碳酸鈣漿料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，預(yù)混捏合在臥式螺帶、 犁刀式或無重力雙軸槳葉機中進行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，上述步驟(2)中，所說的分散劑、表面張力調(diào)整劑、消泡劑和水可以單獨添加，或預(yù)先混合后 添加，或者在碳酸鈣濾餅之前先加入到預(yù)混捏合裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超細輕質(zhì)碳酸鈣漿料及其制備方法，包括如下重量百分比的組分超細碳酸鈣35～70％，分散劑0.2～5％，消泡劑0.05～0.5％，表面張力調(diào)整劑0.5～5％，水余量。本發(fā)明以超細輕質(zhì)碳酸鈣的濾餅為原料，將各種助劑加入碳酸鈣濾餅中，對混合體系先采用預(yù)混捏合后，再實行高速剪切分散的二步工藝方法，得到高固體含量、低粘度的超細碳酸鈣水性漿料，并能從工業(yè)化規(guī)模上制備高固低粘的超細碳酸鈣穩(wěn)定漿料。所獲得的產(chǎn)品，儲存穩(wěn)定性好，且具有較高固含量和低粘度的超細碳酸鈣，能夠滿足造紙涂布、水性涂料、水性油墨和乳膠等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用需要。
文檔編號C09C1/02GK101220215SQ20081003324
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者吳秋芳, 李臨江, 楊景輝, 剛 陳, 陳雪梅, 馬新勝 申請人:上海華明高技術(shù)(集團)有限公司