一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，本方法采用濕法與干法相結(jié)合的表面處理方法，將碳酸化后的納米碳酸鈣漿液經(jīng)飽和脂肪酸濕法改性后再用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性，得到的油墨用納米碳酸鈣分散性好、活性高；應(yīng)用于油墨基料填充，可有效的提高油墨的透明度、吸油值、流動(dòng)度、光澤度及印刷性能，增強(qiáng)油墨的著色力及穩(wěn)定性，降低油墨黏度，提高油墨整體性能。
【專利說明】
一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米碳酸鈣的表面處理方法，具體涉及一種油墨用納米碳酸鈣的 表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油墨是由溶劑、顏料、連結(jié)料、填料、助劑等材料均勻混合而成的漿料膠體。其中， 填料是一種能均勻分散在連接料中的白色粉體，可降低油墨成本、調(diào)節(jié)油墨的墨性等。
[0003] 納米碳酸鈣因其具有較小的粒徑而被廣泛應(yīng)用于油墨、塑料、涂料、橡膠、密封膠 和粘合劑等領(lǐng)域。其作為油墨的主要功能性填料，經(jīng)過特殊的表面處理后在降低油墨成本 的同時(shí)還能改善油墨流動(dòng)性、光澤度、透明度、黏度等。目前填充納米級(jí)碳酸鈣的油墨很難 兼顧流動(dòng)性、透明度、著色力、分散性、光澤度、穩(wěn)定性等方面性能。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利CN 103436053 A中公開了一種用于油墨填料的納米碳酸f丐制備方 法。發(fā)明人單獨(dú)采用脂肪醇醚磷酸酯作為表面處理劑對(duì)球形碳酸鈣粒子進(jìn)行表面處理。所 得納米碳酸媽形貌單一，粒度小，粒徑分布窄，但填充油墨流動(dòng)性及穩(wěn)定性欠佳。
[0005] 中國(guó)發(fā)明專利CN 103756364 A中公開了一種功能填料納米碳酸鈣的表面處理方 法。發(fā)明人將合成的納米碳酸鈣漿料過濾至含水量40%左右，加入定量的表面處理劑硬脂酸 進(jìn)行混合，由空心槳葉干燥機(jī)同時(shí)進(jìn)行干燥和表面處理。此方法避免了納米碳酸鈣在干燥 過程中產(chǎn)生硬團(tuán)聚，也避免了使用一般濕法表面處理時(shí)濾水中含量有部分硬脂酸而使C0D 超標(biāo)的問題。但所得納米碳酸鈣產(chǎn)品分散性較差，填充油墨透明度及光澤度都不理想。
[0006] 中國(guó)發(fā)明專利CN 1400167 A中公開了一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法。發(fā) 明人先采用飽和脂肪酸鈉鹽對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面處理，然后加入一種水溶性二價(jià)金屬鹽，如 CaCl2、MgCl2、BaCl2和MgS04等。二價(jià)金屬鹽可增加碳酸鈣粒子表面電荷，使粒子表面雙電層 更加穩(wěn)定性，二價(jià)金屬離子與脂肪酸成鍵，從而提高脂肪酸在粒子表面的吸附量和吸附強(qiáng) 度。這樣的表面處理可使納米碳酸鈣在油墨中具有更好的分散性，但并不能提高油墨的光 澤度，對(duì)體系的穩(wěn)定性作用也不大。
[0007] 中國(guó)發(fā)明專利CN 103013181 A中公開了一種納米碳酸鈣的表面處理方法。其所用 表面處理劑為鄰苯二甲酸單醇酯（鹽），所得納米碳酸鈣吸油值低，在油墨連結(jié)料中分散性 較好，但可能對(duì)油墨的光澤度及流動(dòng)性控制不利。
[0008] 綜上所述，目前納米碳酸鈣的表面處理技術(shù)難以滿足填充油墨流動(dòng)性、透明度、著 色力、穩(wěn)定性、光澤度等全面兼顧的要求。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，本方法采用濕法與 干法相結(jié)合的表面處理方法，將碳酸化后的納米碳酸鈣漿液經(jīng)飽和脂肪酸濕法改性后再用 甘油聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性，得到的油墨用納米碳酸鈣可有效的提高填充油墨的流 動(dòng)性、透明度、著色力、穩(wěn)定性、光澤度。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明采用濕法與干法相結(jié)合的表面處理方法，飽和脂肪酸可以賦予納米碳酸鈣合適 的親油疏水性能，在大多數(shù)聚合物體系中有較好的相溶性，其分子中的長(zhǎng)碳鏈間的相互纏 結(jié)可在一定程度上提高油墨的穩(wěn)定性。甘油聚氧乙烯醚三油酸脂對(duì)納米碳酸鈣表面進(jìn)行二 次包覆，可有效提高納米碳酸鈣分散性，從而提高油墨的透明度、光澤度及印刷性能，同時(shí) 降低油墨黏度。甘油聚氧乙烯醚三油酸脂還可增強(qiáng)納米碳酸鈣與油墨連結(jié)料之間的相溶性 及相互作用力，從而增強(qiáng)油墨的著色力及穩(wěn)定性。因此經(jīng)飽和脂肪酸濕法改性后再用甘油 聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性的納米碳酸鈣填充油墨可獲得良好的流動(dòng)性、透明度、著色 力、穩(wěn)定性、光澤度。
[0012]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為25~30m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處 理罐，控制溫度在70~90°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌20~30min得混合料，混合料 干燥至水份含量低于〇. 3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在90~100°C， 加入表面處理劑B，持續(xù)攪拌30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣； 所述表面處理劑A為飽和脂肪酸的皂化液;所述表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸 酯。
[0013] 以上所述飽和脂肪酸為碳原子數(shù)目為12~22的飽和脂肪酸。
[0014] 以上所述碳原子數(shù)目為12~22的飽和脂肪酸主要為硬脂酸、花生酸、山崳酸中的 一種或其中任意幾種的任意配比。
[0015] 以上所述表面處理劑A的飽和脂肪酸加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1 ~2.5%〇
[0016] 以上所述表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1~3%。
[0017] 以上所述表面處理劑A的制備是將飽和脂肪酸加入氫氧化鈉或氫氧化鉀中進(jìn)行皂 化反應(yīng)得到皂化液;其中，皂化溫度為95~100°C，氫氧化鈉或氫氧化鉀加入量為飽和脂肪 酸質(zhì)量的8~20%。
[0018] 本發(fā)明的有益效果： 1、本發(fā)明采用濕法與干法相結(jié)合的表面處理方法，將碳酸化后的納米碳酸鈣漿液經(jīng)飽 和脂肪酸濕法改性后再用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性，所得納米碳酸鈣分散性好、 活性尚。
[0019] 2、本發(fā)明得到的油墨用納米碳酸鈣應(yīng)用于油墨填充，可有效的提高油墨的透明 度、吸油值、流動(dòng)度、光澤度及印刷性能，增強(qiáng)油墨的著色力及穩(wěn)定性，降低油墨黏度，提高 油墨整體性能。
[0020] 3、本制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作容易，適合于工業(yè)生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì) 效益。
【具體實(shí)施方式】
[0021] -、制備實(shí)施例 實(shí)施例1 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為28.5m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在80°C，攪拌，加入表面處理劑A，續(xù)攪拌30min得混合料，混合料干燥至水份含 量低于0.3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在100°C，加入 表面處理劑B，其中表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2%，持續(xù)攪拌 30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣。
[0022]本實(shí)施例表面處理劑A為硬脂酸的皂化液，表面處理劑A的硬脂酸加入量為納米碳 酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2%，持表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0023]所述硬脂酸的皂化液的制備是將硬脂酸加入氫氧化鈉中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化 液，其中，皂化溫度為95°C，氫氧化鈉加入量為硬脂酸質(zhì)量的8%。
[0024] 實(shí)施例2 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為28.7m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在80°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在100°C，加入 表面處理劑B，其中表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2.5%，持續(xù)攪 拌30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣。
[0025]本實(shí)施例表面處理劑A為花生酸的皂化液，表面處理劑A的花生酸加入量為納米碳 酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1.5%，表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0026]所述花生酸的皂化液的制備是將花生酸加入氫氧化鉀中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化 液，其中，皂化溫度為100°c，氫氧化鉀加入量為花生酸質(zhì)量的20%。
[0027] 實(shí)施例3 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為28.6m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在80°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在100°C，加入 表面處理劑B，其中表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1.5%，持續(xù)攪 拌30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣。
[0028]本實(shí)施例表面處理劑A為山崳酸的皂化液，表面處理劑A的山崳酸加入量為納米碳 酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2.5%，表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0029] 所述山崳酸的皂化液的制備是將山崳酸加入氫氧化鈉中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化 液，其中，皂化溫度為95°C，氫氧化鈉加入量為山崳酸質(zhì)量的10%。
[0030] 實(shí)施例4 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為29. Om2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在80°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在100°C，加入 表面處理劑B，其中表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1.5%，持續(xù)攪 拌30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣。
[0031] 本實(shí)施例表面處理劑A為硬脂酸和花生酸的皂化液，表面處理劑A的硬脂酸和花生 酸加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2%，表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0032] 所述硬脂酸和花生酸的皂化液的制備是將硬脂酸和花生酸以1:1的質(zhì)量比加入氫 氧化鈉中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化液，其中，皂化溫度為95~100°C，氫氧化鈉加入量為硬脂 酸和花生酸總質(zhì)量的15%。
[0033] 實(shí)施例5 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為27.8m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在90°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在100°C，加入 表面處理劑B，其中表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的3%，持續(xù)攪拌 30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣。
[0034] 本實(shí)施例表面處理劑A為花生酸和山崳酸的皂化液，表面處理劑A的花生酸和山崳 酸加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2%，表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0035] 所述花生酸和山崳酸的皂化液的制備是將花生酸和山崳酸以2:1的質(zhì)量比加入氫 氧化鉀中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化液，其中，皂化溫度為95°C，氫氧化鉀加入量為花生酸和山 箭酸總質(zhì)量的12%。
[0036] 實(shí)施例6 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為27.9m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在80°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在100°C，加入 表面處理劑B，其中表面處理劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2%，持續(xù)攪拌 30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣。
[0037]本實(shí)施例表面處理劑A為硬脂酸、花生酸、山崳酸的皂化液，表面處理劑A的硬脂 酸、花生酸、山崳酸加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的2%，表面處理劑B為甘油聚氧 乙烯醚三油酸酯。
[0038]所述硬脂酸、花生酸、山崳酸的皂化液的制備是將硬脂酸、花生酸、山崳酸以1:1:1 的質(zhì)量比加入氫氧化鈉中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化液，其中，皂化溫度為95°C，氫氧化鈉加入 量為硬脂酸、花生酸、山箭酸總質(zhì)量的10%。
[0039] 二、對(duì)比實(shí)施例 對(duì)比實(shí)施例1 在95 °C的熱水中加入氫氧化鈉，加入量為硬脂酸用量的10%，充分溶解后加入硬脂酸進(jìn) 行皂化反應(yīng)，充分?jǐn)嚢韬蟮玫奖砻嫣幚韯〢;將碳化后所得比表面積為28.9m2/g的納米碳酸 鈣漿液加入反應(yīng)釜中，控制漿液溫度為80°C，攪拌均勻，然后加入納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣 質(zhì)量4%的表面處理劑A，持續(xù)攪拌30min完成納米碳酸鈣的濕法改性;再按常規(guī)方法干燥、粉 碎、過篩，即得納米碳酸鈣。
[0040] 對(duì)比實(shí)施例2 將碳化后所得比表面積為27.8m2/g的納米碳酸鈣漿液進(jìn)行干燥(水分低于0.3%)，粉 碎，過篩后加入攪拌器中進(jìn)行，控制碳酸鈣粉體溫度為l〇〇°C，攪拌均勻，然后加入以碳酸鈣 質(zhì)量4%的甘油聚氧乙烯醚三油酸酯，持續(xù)攪拌30min完成納米碳酸鈣的干法改性;再按常規(guī) 方法干燥、粉碎、過篩，即得納米碳酸鈣。
[0041 ]三、制備實(shí)施例與對(duì)比實(shí)施例產(chǎn)品的應(yīng)用試驗(yàn) 將各實(shí)施例與對(duì)比實(shí)施例的制得的納米碳酸鈣應(yīng)用于油墨基料填充，比較和驗(yàn)證表面 改性效果。納米碳酸鈣應(yīng)用于油墨基料具體配方，詳見表1。各實(shí)施例與對(duì)比實(shí)施例所得油 墨基料的制備按常規(guī)方法，性能詳見表2。
[0042] 表1:油墨基料配比表
表2:油墨基料咩能表
表2中樣品吸油值的測(cè)定按照碳酸鈣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試所得數(shù)據(jù)，油墨基料流動(dòng)度的 測(cè)定按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14624.3-2008進(jìn)行測(cè)試所得數(shù)據(jù)，黏度為使用Brookfield黏度計(jì) 所測(cè)數(shù)據(jù)。所有樣品均放置Id后進(jìn)行測(cè)試。
[0043]由上述可知，納米碳酸鈣應(yīng)用于油墨基料填充，單獨(dú)使用飽和脂肪酸作為表面處 理劑存在吸油值低、粘度大的問題;單獨(dú)使用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯作為表面處理劑吸 油值提高了，但是流動(dòng)度卻減低了，黏度也增大了，依然存在不足。但是使用飽和脂肪酸進(jìn) 行濕法處理后再用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯進(jìn)行干法處理相結(jié)合的表面處理方法制得的 納米碳酸鈣可以獲得良好的吸油值，其所填充的油墨也具有良好的流動(dòng)度及黏度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 濕法改性:將碳酸化所得比表面積為25~30m2/g的納米碳酸鈣漿液輸送至表面處理 罐，控制溫度在70~90°C，攪拌，加入表面處理劑A，持續(xù)攪拌20~30min得混合料，混合料干 燥至水份含量低于〇. 3%，按常規(guī)方法粉碎，過篩，得到納米碳酸鈣中間料； (2) 干法改性:將納米碳酸鈣中間料投入高速攪拌器中，攪拌，控制溫度在90~100°C， 加入表面處理劑B，持續(xù)攪拌30min，按常規(guī)方法過篩，得到油墨用納米碳酸鈣； 所述表面處理劑A為飽和脂肪酸的皂化液;所述表面處理劑B為甘油聚氧乙烯醚三油酸 酯。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，其特征在于，所述飽和脂肪 酸為碳原子數(shù)目為12~22的飽和脂肪酸。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，其特征在于，所述碳原子數(shù) 目為12~22的飽和脂肪酸主要為硬脂酸、花生酸、山崳酸中的一種或其中任意幾種的任意 配比。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，其特征在于，所述表面處理 劑A的飽和脂肪酸加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1~2.5%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，其特征在于，所述表面處理 劑B的加入量為納米碳酸鈣漿液中碳酸鈣質(zhì)量的1~3%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述油墨用納米碳酸鈣的表面處理方法，其特征在于，所述表面處理 劑A的制備是將飽和脂肪酸加入氫氧化鈉或氫氧化鉀中進(jìn)行皂化反應(yīng)得到皂化液;其中，皂 化溫度為95~100°C，氫氧化鈉或氫氧化鉀加入量為飽和脂肪酸質(zhì)量的8~20%。
【文檔編號(hào)】C09D11/03GK105885518SQ201610254471
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】莫冬麗, 朱勇, 顏干才, 諶業(yè)文, 黃海昌, 陸華昌
【申請(qǐng)人】廣西合山東來化工科技有限公司