造紙填料用改性劑、造紙填料以及制備方法和應用的制作方法

專利名稱：造紙填料用改性劑、造紙填料以及制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及造紙填料用改性劑、該改性劑的制備方法、經改性的造紙填料、該造紙填料的制備方法，及其應用以及包含它們的紙制品。
背景技術：
如今，世界造紙工業正被一系列嚴重問題所困擾。首先世界森林面積逐漸縮小木纖維質紙漿價格逐步上漲而且供應不足。其次，處理造紙過程中產生的廢物和政府在生態方面的要求使在解決這些環境保護問題時也顯著提高成本。最后，用于造紙的能源價格也大幅度上漲。結果，造紙工業和它的消費者面臨兩種選擇，要么付出高成本，要么降低所用纖維質纖維的數量和質量而使最終生產出的紙品質量下降。
造紙工業已經進行了許多嘗試來降低成本，一種已經采用的方法是在造紙過程中加入各種礦物填料來代替纖維如滑石、碳酸鈣、高嶺石、絹英石(瓷石)等。但已經發現這些充填物隨充填量的增加會將紙品的強度特性降低到讓人不能滿意的程度，并且這些充填物在紙纖維中的持有力很差，其留著率僅30-40％，而60-70％的礦物充填物隨白水流失并在白水池中沉積起來，結果使白水的凈化和廢物處理成為嚴重問題。已經采用多種凝聚劑力圖解決保持力問題。如1 993年瑞典卡諾貝爾造紙化學公司開發的Compozil系統(陽離子淀粉和硅溶膠凝聚劑)，英國聯合膠體公司開發的Hydrocol系統(粘土和助留劑組成的凝聚劑)在中國十大紙業有限公司(如山東晨鳴紙業集團公司這樣的公司)的使用效果并非讓人完全滿意。
也嘗試過使用不同類型的比較便宜的和質量較差的紙漿，結果產出的紙品質量下降，并且產生的白水也不合乎環境指標。

發明內容
本發明的一個目的是提供造紙填料用改性劑，該改性劑可用于改性多種用于造紙填料的礦物或巖石，所得經改性的礦物或巖石(即造紙填料)能以20-60％的高加量加到紙中并保持75-85％的較高實際留著率，同時使紙的各項指標滿足有關標準，并使一些指標得到優化。
本發明的另一個目的是提供包括經改性劑改性的礦物或巖石的造紙填料，該填料能以20-60％的高加量加到紙中并保持75-85％的較高實際留著率，同時使紙的各項指標滿足有關標準，并使一些指標得到優化。
本發明另一個目的是提供造紙填料用改性劑的制備方法。
本發明還有一個目的是提供造紙填料的制備方法。
本發明再有一個目的是提供造紙填料在造紙中的應用。
本發明再有一個目的是提供包括造紙填料的紙制品。
本發明提供造紙填料用改性劑，該改性劑的化學組成為3-21重量份SiO2，5-15重量份Al2O3，10-26重量份MgO，22-35重量份SO42-，17-32重量份結晶水。
本發明的改性劑中還含有Fe2O3，CaO，Na2O，K2O，其總重量小于整個改性劑重量2.1％。
本發明改性劑的原料包括(i)氫氧化鋁、(ii)煅燒高嶺土或霞石正長巖粉、(iii)濃硫酸、(iv)膨潤土、(v)輕燒氧化鎂、(vi)聚丙烯酰胺、(vii)水，由這些原料加工制成改性劑。
本發明提供改性劑的制備方法，其生產工藝流程如圖83所示，按此工藝生產的改性劑，白度≥85％，粒度為100-300目。
本發明提供了改性劑的另一種制備方法，用該方法制得的改性劑為濕法改性劑，其工藝流程如圖84所示，用該方法制得的改性劑為白色乳液，白度≥90％，平均粒度為1-100nm。
本發明改性劑最突出的特征在于在含水原料的造紙過程中，改性劑能對所有種類的紙漿(包括針葉漿，闊葉漿，草漿和再生漿)進行改性，還能夠對多種礦物或巖石進行改型和表面改性，得到經改性的礦物或巖石，用作造紙填料。
本發明的改性劑可以改性多達15種的礦物或巖石，它們可以是以下的任何一種(i)滑石、(ii)碳酸鈣、(iii)高嶺土(白土、瓷土)、(iv)絹英石、(v)天然偏硅酸鈣、(vi)石膏(纖維石膏)、(vii)重晶石、(viii)葉蠟石、(ix)硅藻土、(x)沸石、(xi)膨潤土、(xii)蛇紋石、(xiii)人造鈣礬石、(xiv)天然偏硅酸鈣與高嶺土組合物、(xv)天然偏硅酸鈣、滑石和碳酸鈣的組合物，所述改性劑和所述礦物或巖石的重量比為1∶9至2∶8。
本發明提供了造紙填料的制備方法，該方法包括下列步驟將所述礦物或巖石預磨碎至100-300目，將所述改性劑預磨碎至100-300目，將上述兩種細粉末混合均勻，并進一步粉碎至5-20微米。
用上述制備方法獲得的造紙填料為白色粉體，白度≥85％，其平均粒徑為10-15μm，其中纖維狀顆粒的重量百分含量為0-90％，長徑比＞8。將該粉體用于造紙時，應在混合容器(如填料混合罐)中按固液比＝1∶4加入適合造紙用的水，充分攪拌制成漿料，以完成填料的改性全過程。
本發明還提供造紙填料的另一種制備方法，該方法包括以下步驟向氫氧化鋁或煅燒高嶺土或霞石正長巖粉加入硫酸進行酸解，過濾除渣，制得濃度為12％的改性液；向改性液中加入填料(較好是粉碎至10-15微米的填料)，約于40-50℃攪拌20-30分鐘，加入膨潤土、輕燒氧化鎂乳液、聚丙烯酰胺，制得濃度為20％的改性粉。
由上述方法制得的造紙填料為白色料漿，白度＞88％，其中纖維狀顆粒的重量百分含量為0-90％。
本發明由上述兩種方法中任一種制得的改性填料在水化過程中均能促使新生礦物微粒的生成。這些新生礦物微粒是直徑在1-100nm范圍內的納米微粒。據與日本日立公司S-130型配套的能譜分析，所述納米微粒主要包括(i)三硅酸或六硅酸鎂、(ii)超微硅酸鋁、(iii)膨潤土-氧化鎂溶膠體、(iv)膨潤土-聚丙烯酰胺溶膠體、(v)次生纖維石膏這些納米礦物。據x射線衍射分析，這些納米微粒是隱晶質礦物，能使x射線產生衍射。
用普通顯微鏡觀察這些納米礦物微粒，看不到晶粒。用放大率為100萬倍的電子顯微鏡觀察，這些微粒呈鮞狀球粒(似魚子的鮞)。由

圖1-3可見，這些鮞狀球粒失水固化時會自發生成毛發狀晶須，其長徑比＞100。
所述納米礦物微粒的比表面積極大(直徑1cm的圓粒表面積為0.0003m2，當粒徑為1nm時總面積為3000m2)，吸附力很強，且帶電荷。在pH值2-9范圍內其ζ電位為(+)，因而能對造紙原料(包括紙纖維和填料)進行有效改性和吸附。
本發明還提供了造紙填料在造紙中的應用。
本發明還提供了包括造紙填料的紙制品。這些紙制品例如膠版印刷紙、銅板紙、書皮紙、新聞紙、書寫紙、包裝紙、特種濾紙，但不限于此。
在造紙過程中，采用本發明的改性劑和造紙填料，能使得纖維用量最小化，礦物或巖石填充物用量最大化，并且獲得在纖維中的最大保持力，以制得特定強度的紙品。這樣得以減少成品紙中纖維素的用量或者降低其紙漿質量，而不會不適當地降低紙的強度。而且，若用礦物或巖石充填物代替部分紙纖維從而減少紙漿用量，能夠節省干燥紙張時的能耗。此外，造紙填料由現有技術的高位箱加入改為本發明的調漿池加入，有效地降低了填料的等級。還發現礦物或巖石充填物在紙纖維中的持有力很高，可使得白色水處理問題最小化。
在造紙過程中，本發明的改性體系能以20-60％的高加填量加填到紙漿中并保持70-80％以上的實際留著率，同時使紙的各項指標滿足有關標準，并使一些指標得到優化。由加填量與成紙灰份、成張強度的動態特性(示于圖74-81)可見，該經改性的礦物或巖石，即造紙填料在高加填條件下仍具有令人滿意的成紙強度、較高濾水性，且有利于增白、施膠，性能穩定，適合長時間貯存。
本發明的造紙填料適用主要紙種(如印刷紙類、書寫紙類、包裝紙類)，其應用無需對已有造紙設備和工藝作出重大調整。此外，本發明的改性劑及經其改性的造紙填料成本較低，可再生復用，無毒副作用，且制備方法簡單，使用方便，原料分布廣泛，易于推廣。
附圖的簡要說明圖1是改性劑1的電子顯微照片；圖2是改性劑2的電子顯微照片；圖3是改性劑3的電子顯微照片；圖4是經改性劑1改性的進口針葉木漿的電子顯微照片；圖5是經改性劑2改性的進口針葉木漿的電子顯微照片；圖6是經改性劑3改性的進口針葉木漿的電子顯微照片；圖7是經改性劑1改性的思茅松漿的電子顯微照片；圖8是經改性劑2改性的思茅松漿的電子顯微照片；圖9是經改性劑3改性的思茅松漿的電子顯微照片；
圖10是經改性劑1改性的天然偏硅酸鈣的電子顯微照片；圖11是經改性劑2改性的天然偏硅酸鈣的電子顯微照片；圖12是經改性劑3改性的天然偏硅酸鈣的電子顯微照片；圖13是經改性劑1改性的滑石的電子顯微照片；圖14是經改性劑2改性的滑石的電子顯微照片；圖15是經改性劑3改性的滑石的電子顯微照片；圖16是經改性劑1改性的碳酸鈣的電子顯微照片；圖17是經改性劑2改性的碳酸鈣的電子顯微照片；圖18是經改性劑3改性的碳酸鈣的電子顯微照片；圖19是經改性劑2改性的高嶺土的電子顯微照片；圖20是經改性劑1改性的高嶺土的電子顯微照片；圖21是經改性劑3改性的高嶺土的電子顯微照片；圖22是經改性劑2改性的絹英石的電子顯微照片；圖23是經改性劑3改性的絹英石的電子顯微照片；圖24是經改性劑2改性的葉蠟石的電子顯微照片；圖25是經改性劑3改性的葉蠟石的電子顯微照片；圖26是經改性劑2改性的硅藻土的電子顯微照片；圖27是經改性劑2改性的重晶石的電子顯微照片；圖28是經改性劑3改性的硅藻土的電子顯微照片；圖29是經改性劑3改性的重晶石的電子顯微照片；圖30是經改性劑2改性的鈣礬石的電子顯微照片；圖31是經改性劑3改性的鈣礬石的電子顯微照片；圖32是經改性劑2改性的蛇紋石的電子顯微照片；圖33是經改性劑2改性的石膏的電子顯微照片；圖34是經改性劑3改性的蛇紋石的電子顯微照片；圖35是經改性劑3改性的石膏的電子顯微照片；圖36是經改性劑2改性的沸石的電子顯微照片；圖37是經改性劑3改性的沸石的電子顯微照片；圖38是經改性劑1改性的天然偏硅酸鈣、滑石和碳酸鈣的組合物的電子顯微照片；
圖39是經改性劑2改性的膨潤土的電子顯微照片；圖40是經改性劑2改性的天然偏硅酸鈣、滑石和碳酸鈣的組合物的電子顯微照片；圖41是經改性劑3改性的膨潤土的電子顯微照片；圖42是經改性劑3改性的天然偏硅酸鈣、滑石、碳酸鈣的組合物的電子顯微照片；圖43是思茅松漿與經改性劑2改性的天然偏硅酸鈣結合后的電子顯微照片；圖44是思茅松漿與經改性劑3改性的天然偏硅酸鈣結合后的電子顯微照片；圖45是思茅松漿與經改性劑2改性的滑石結合后的電子顯微照片；圖46是思茅松漿與經改性劑3改性的滑石結合后的電子顯微照片；圖47是思茅松漿與經改性劑1改性的碳酸鈣結合后的電子顯微照片；圖48是思茅松漿與經改性劑2改性的碳酸鈣結合后的電子顯微照片；圖49是思茅松漿與經改性劑2改性的高嶺土結合后的電子顯微照片；圖50是思茅松漿與經改性劑3改性的高嶺土結合后的電子顯微照片；圖51是針葉漿與經改性劑1改性的絹英石結合后的電子顯微照片；圖52是針葉漿與經改性劑2改性的絹英石結合后的電子顯微照片；圖53是針葉漿與經改性劑3改性的絹英石結合后的電子顯微照片；圖54是針葉漿與經改性劑1改性的葉蠟石結合后的電子顯微照片；圖55是針葉漿與經改性劑2改性的葉蠟石結合后的電子顯微照片；圖56是針葉漿與經改性劑3改性的葉蠟石結合后的電子顯微照片；圖57是針葉漿與經改性劑2改性的重晶石結合后的電子顯微照片；圖58是針葉漿與經改性劑3改性的重晶石結合后的電子顯微照片；圖59是針葉漿與經改性劑1改性的硅藻土結合后的電子顯微照片；圖60是針葉漿與經改性劑2改性的硅藻土結合后的電子顯微照片；圖61是針葉漿與經改性劑3改性的硅藻土結合后的電子顯微照片；圖62是針葉漿與經改性劑1改性的鈣礬石結合后的電子顯微照片；圖63是針葉漿與經改性劑2改性的鈣礬石結合后的電子顯微照片；圖64是針葉漿與經改性劑3改性的鈣礬石結合后的電子顯微照片；
圖65是針葉漿與經改性劑2改性的石膏結合后的電子顯微照片；圖66是針葉漿與經改性劑3改性的石膏結合后的電子顯微照片；圖67是針葉漿與經改性劑2改性的蛇紋石結合后的電子顯微照片；圖68是針葉漿與經改性劑3改性的蛇紋石結合后的電子顯微照片；圖69是針葉漿與經改性劑2改性的膨潤土結合后的電子顯微照片；圖70是針葉漿與經改性劑3改性的膨潤土結合后的電子顯微照片；圖71是針葉漿與經改性劑2改性的沸石結合后的電子顯微照片；圖72是針葉漿與經改性劑3改性的沸石結合后的電子顯微照片；圖73是造紙工藝的流程圖；圖74示出制造例1中經改性天然偏硅酸鈣的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖75示出制造例4中經改性滑石的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖76示出制造例5中經改性碳酸鈣的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖77示出制造例6中經改性高嶺土的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖78示出制造例7中經改性滑石和碳酸鈣的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖79示出制造例8中經改性的天然偏碳酸鈣和高嶺土的組合物的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖80示出制造例9中經改性的天然偏碳酸鈣、滑石和碳酸鈣的組合物的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征；圖81示出制造例10中經改性的絹英石、重晶石和鈣礬石的加填量與成紙灰份、成紙強度的動態特征。
圖82是改性劑1的X射線衍射圖。
圖83是改性劑的一種制備方法的工藝流程圖。
圖84是改性劑的另一種制備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
雖然還不太清楚改性劑及其改性料在造紙原料以及在紙漿在成型和干燥時所起作用機理，但可以相信，改性劑可將紙漿纖維表面全部或部分帶陰離子的礦物填料進行包覆改性且帶陽電荷，在造紙過程中當改性填料與紙漿在調漿池混合時形成牢固的化學鍵合，后經沖漿，除砂器之強力剪切，而不易從纖維上脫落下來，保持高的持有力。在含水造紙原料(紙漿和填料)上網成型時，因改性粉之網狀結構與紙纖維的網狀結構交互穿插組成合理的紙的網狀結構，在加填量達60％時，仍具良好的濾水性和紙頁均勻的結構。在加熱時，改性劑失水固化將紙纖維和礦物填料粘接起來，新生的纖維狀的，硬硅鈣石，有機膨潤土將其交融纏繞，進一步優化紙張的性能。從使用本發明的改性體系時，紙的強度特性、紙的品質以及紙纖維中填料持有力都廣泛提高而不受漿種(針葉漿、草漿、再生漿、闊葉漿)及打漿度的高低、礦物或巖石充填物的種類和等級、抄造車速、紙張類型和抄紙用水的pH值的限制的事實，這一原理可以得到支持。這一發明原理可適用于制造所有等級和類型的紙產品，如印刷用紙、書寫用紙和包裝紙等。
本發明的改性劑，其主要化學成分以氧化物形式表示如下3-21重量份SiO2，5-15重量份Al2O3，10-26重量份MgO，22-35重量份SO42-，17-32重量份結晶水，還可含有Fe2O3，CaO，Na2O，K2O，其總重量小于整個改性劑重量的2.1％。
本發明的改性劑主要由原料(i)氫氧化鋁、(ii)煅燒高嶺土(或霞石正長巖粉)、(iii)膨潤土、(iv)輕燒氧化鎂、(v)硫酸、(vi)聚丙烯酰胺(PAM)和(vii)水加工制成。這些原料可購自以下廠家，但不限于此。氫氧化鋁購自重慶先鋒化工廠產品，煅燒高嶺土購自河南焦作中泰高嶺土有限公司，膨潤土購自四川成都市勝迪膨潤土有限公司，輕燒氧化鎂購自遼寧大石橋騰飛耐火材料有限公司，硫酸購自四川青白江化工廠或者德陽農貿公司，聚丙烯酰胺購自四川蓬溪助劑廠或者成都市化工市場。
以下介紹可用本發明改性劑改性的各種礦物或巖石，它們的性質和改性機理。還例舉了這些礦物或巖石的主要產地和市售廠家，但不限于此。盡管這些礦物或巖石的性質各異，但都能用本發明的改性劑進行改性并達到良好效果。
天然偏硅酸鈣，分子式為Ca3[Si3O9]，白至灰白色，多呈片狀，放射狀，纖維狀集合體。本發明中主要利用其細長纖維的特性來代替部分短纖維。經超細粉碎至5-10μm和表面改性處理后，能用作功能性造紙填料。主要產地吉林栗樹、江西大廈、云南滕沖，可購自云南非金屬礦研究室代號Q/YNFJSO1-2000。
滑石，化學式為Mg3[Si4O10](OH)2，特有干滑潤性，色白、易磨、絕緣、耐熱且化學穩定。滑石雖常用于造紙填料，但因其表面電性為0，傾向于(一)，在纖維中持有力差，以弱分子鏈與紙纖維結合，隨加填量增加，紙品的強度巨烈下降。本發明主要是利用它易于聚丙烯酰胺發生曼尼期反應，在氫氧化鋁存在條件易與紙纖維以牢固的離子鍵合，使生產出的紙品的強度不因持有量的增大而巨烈下降，經過改性劑改性處理，使之成為具有滑潤性的片狀填料。主要產地遼寧營口、海城、廣西龍勝、四川冕寧、汶川，可購自桂林桂廣滑石開發有限公司。
碳酸鈣，白色結晶灰巖，白色大理巖和白堊和沉淀碳酸鈣的總稱，它們的成分主要是CaCO3，可用作造紙填料。但因表面電性為0，在紙中持有量低，對紙品強度影響大，又因其化學性質活潑，不能用于酸性施膠工藝。在本發明中正是利用它在有活性氧化鈣激發下易生成吸附性強，呈纖維狀鈣礬石的特性，而被有效利用于酸性施膠造紙工藝中，且因折光率較滑石高，有提高紙頁不透明度之功用。主要產地北京房山、云南大理、四川江油、寶興、貴州遵義、河北唐山、浙江杭州、山東掖縣等地，可購自四川寶興華寶碳酸鈣責任有限公司。
高嶺土，化學式Al4[Si4O10](OH)8，純凈者為白色，常由＜2μm的片狀或管狀組成，高嶺土目前在造紙中主要用作表面涂布原料，用作造紙填料的是煅燒高嶺土，用以增加其不透明度。高嶺土因易與酸性施膠中的硫酸鋁等易凝成團，影響成紙均度，兼之陽離子交換性能低吸附性差，表面帶負電荷，不易被紙纖維吸附，一般不作造紙填料使用。在本發明中是利用它易于氧化鎂-膨潤土溶膠組成高分散吸附體系的特性和采用摻入其他填料的方法而被改性成直接用作造紙的填料。主要產地江西高嶺、湖南界牌、遼寧東溝、四川敘永、古藺、貴州習水、云南滕沖、廣東靖遠、茂名、高州縣、山西大同等地，可購自焦作中泰高嶺石開發有限公司。
葉蠟石，化學式Al2[Si4O10](OH)2，純凈的葉蠟石為白色結晶、片狀、具有滑感，隱晶者為塊狀，稱作壽山石。它很少用作造紙填料，但葉蠟石具有質地細、柔軟脂潤、粉末白色、吸油率高、遮蓋率好，在酸性介質條件下二八面體結構層中易發生Al3+取代Si4+，而易激起表面電荷之特性應是良好造紙填料，本發明正是利用葉蠟石的這些特性，加以改性而成為造紙填料。主要產地浙江青田、上虞、常山茅村、臨安玉巖、福建福州壽山、江西上饒下高州-龍門、北京門頭溝等地，可購自江西大瘦石粉廠。
絹英石或絹英片巖，純凈的絹英石為白色、絲絹光澤或蠟狀光澤、外觀似滑石、觸感滑，礦物組成以石英和絹云母為主，次為長石，白云母，葉蠟石，主要用作陶瓷配料，稱之為“瓷石”或陶石。本發明主要利用其白色，絲絹光澤和組合礦物之特性，在酸性介質條件激起表面電荷，造成與紙纖維的化學鏈合，而作為造紙填料。主要產地陜西洛南，湖北孝感，吉林梨樹，四川甘洛，福建壽寧等地，可購自陜西洛南絹英石有限公司。
蛇紋巖，主要由蛇紋石族礦物(纖蛇紋石，鱗蛇紋石和葉蛇蛇紋石)組成，純凈者白色，淡黃色，具微鱗片和細長纖維特性，在酸性介質條件下，易形成納米二氧化硅和硅酸鎂溶液。本發明是利用其優良物理化學性質，通過起細粉碎和表面改性作為代替部分紙纖維的功能填料。改性后的蛇紋石其吸附性極強，有良好的凈水效果。主要產地江蘇東海、北京昌平、江西戈陽、山東日照、遼寧海城、營口、四川彭縣、云南武定、紅河等地，可購自四川石棉縣蛇紋石開發公司。
石膏，化學式CaSO4·2H2O，純凈的石膏通常為白色，塊狀或纖維狀，在汽化水熱條件易長成細長纖維。因其表現電性為0，在纖維中持有力低，但因它易與活性氧化鈣、氧化鋁結合成鈣礬石。這種鈣礬石吸附力極強。本發明利用它的這些特性通過超細粉碎和改性使之轉化為鈣礬石之成核作用而作代替部分紙纖維作為造紙的功能填料。主要產地四川渠縣，云南紅河，貴州黃平，山西太原，湖北應城，吉林通化等，可購自湖北應城石膏責任有限公司。
重晶石，化學式BaSO4，純凈的重晶石無色透明，比重為水的4.2-4.3倍，而得名重晶石，一般為白色，粒狀，折光率1.65，化學性質穩定。因表面電性為0，比重又重，在紙纖維中持有力低。本發明是利用重晶石之白度，較高的折光率和高的比重，低的硬度，通過超細粉碎和包覆改性以提高其紙纖維中的持有力，以增加紙品密度，白度，不透明度和紙品加重作用。主要產地廣西象州圣母嶺，湖北隨縣，貴州修文，四川九里，河南汲縣，福建永安等，可購自廣西象州非金礦業公司。
硅藻土，可用SiO2·nH2O表示，它是有機成因的無定形的蛋白石礦物，常稱硅藻土礦物，純凈的硅藻土為白色，質輕，多孔，呈纖維棒狀，長徑比5-10或圓篩網狀粒度2-5μm，常含粘土和腐植酸而呈灰白，因質輕，多孔，孔隙度高吸附性強化學穩定。本發明是利用它纖維棒狀和園篩網狀，及質輕多孔特性，經800℃加少量堿煅燒，鹽酸除鐵漂白，而用于代替部分短纖維的造紙填料。主要產地吉林長白，浙江山乘縣，云南滕沖，先鋒，四川米易回漢溝，山東臨朐等，可購自成都彩塑膠有限公司。
膨潤土，又名斑脫巖或膨土巖是一種以蒙脫石為主的粘土巖。純凈者為白色，或灰白色為粒度極細膠體微粒粘徑為幾十至幾百納米。在電子顯微鏡呈絨毛狀或毛氈狀，肉眼下為土狀，是一種天然產出的納米材料，表現為良好的吸附性、粘結性、催化活性、懸浮性和陽離子交換性。本發明是利用它之納米特性及極易與輕燒氧化鎂溶膠形成吸附性更強納米膨潤土一氧化鎂水膠溶體，它又極易與聚丙烯酰胺形成納米級有機膨潤土高附吸高粘結的特性。作為改性劑的成分，又可作為功能性造紙填料加以利用。主要產地遼寧黑山，熱水湯，吉林九臺，浙江仇山，河南信陽，山東永泉莊，廣東風村，廣西寧明，四川三臺，雙流等，可購自成都勝迪膨潤土有限公司。
沸石，沸石族礦物的總稱，包含30多種含沸石水的鈣、鈉及鋇鉀的鋁硅酸鹽礦物，純凈的沸石無色，常為灰白，因其結構中存在許多大小不同通道，是天然的分子篩。本發明采用的沸石是斜發沸石和絲光沸石的混合沸石，主要是利用其細長纖維特性代替紙纖維。主要產地山東濰縣、浙江縉云天井山、縉云老虎巖、浙江天臺平鎮、遼寧彭武、阜新大巴、黑山孫屯、錦西新臺、湖北赤城、廣東南嶺、河南信陽等地，可購自成都彩塑膠有限公司。
鈣礬石，又名絹白，化學式3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，是高鋁水泥中主要成分之一，水化后成針狀習性，具良好吸附性，粘結性及分散性能賦于水泥之高強度，所以白水泥加白色填料，可以用作造紙。
本發明的改性劑是對所用原料進行改型和表面改性，完成所用原料的改性是在40-50℃水化過程中，促使多種新生鋁鎂硅酸鹽的形成而達到改性的目的。這種改性在造紙機中原料形成成紙之前就已經完成。只有改性粉與水混合成漿狀后加入到紙纖維中并與之充分混合均勻，才能產生最大效果。這可以通過將改性粉體加入到改性劑和水的改性溶液中，原料混合罐讓二者充分擴散后，加入適量聚丙烯酰胺，泵入配漿池與紙漿混合相互吸引來達到目的。而在造紙原料上網成型之前，補加起分散作用的輕燒氧化鎂和分子量為300萬左右濃度為0.1％，用量為造紙原料總量的0.05％的聚丙烯酰胺產生的效果更佳。
我們發現，使用本發明之改性劑系統時所生產的紙品不因非纖維狀礦物(如滑石、碳酸鈣、重晶石、絹英石等)在紙中較高的持有量而劇烈影響紙品的強度和品質。
我們發現，在造紙過程中使用本發明之改性系統時，改性填料在調漿池加入到紙漿中，有明顯提高所用填料質量等級的效果。在造紙使用等級較低的填料顯然比使用質量等級高的填料合算。
我們還發現，在造紙過程中使用本發明之改性系統時，有明顯降低地溝白水濃度的作用。
本發明還有以下特征在造紙過程多礦物組合填料，優于單一礦物填料對紙強度和紙的品質的提高效果。如同造紙中紙纖的合理級配一樣，填料粒子形態大小的合理搭配，使生產出的紙品更具合理的網狀結構，而有顯著提高其紙品的強度和勻度、平滑度的作用。
在造紙過程，采用本發明之改性體系時，將不受漿種(針葉漿、闊葉漿、草漿、再生漿)，改性填料的種類、打漿度高低、施膠的種類(酸性施膠，AKD中性施膠)，抄紙工作車速高低(80m/min-440m/min)紙的種類(印刷紙類，書寫紙類，包裝紙類)，以及造紙用水pH值的限制，均可使生產的紙品以20-60％的較高加填量加填到紙中并保持75-85％的較高實際留著率，同時使紙的各項指標滿足有關標準，并使一些指標得到優化。
以下通過實施例進一步說明本發明的特點。
改性劑的制備改性劑1向1.64克氫氧化鋁中加入10.3克濃度為30％硫酸溶液于70℃攪拌半小時以進行酸解，然后加入1.5克膨潤土，20毫升水，1.5克輕燒氧化鎂，于約30-40℃攪拌10-15分鐘，得固含量為9.9克的液體改性劑，將其濃縮于100℃干燥然后粉碎制得改性劑1。
用國際通用的化學全分析方法測得改性劑1的化學組成為3.0重量份SiO2，15.1重量份Al2O3、11.8重量份MgO，34.9重量份SO42-，32.2重量份結晶水和0.28重量份Fe2O3，其中Fe2O3是由所用原料中所含雜質帶來的。
改性劑2向3.00克煅燒高嶺土中加入13克濃度為30％硫酸溶液，于約90-100℃攪拌20分鐘以進行酸解，過濾除渣后，加入2.0克膨潤土，20毫升水，2.0克烴燒氧化鎂約于30-40℃攪拌10-15分鐘，得回含量為14克的液體改性劑，將其濃縮于100℃左右干燥，然后粉碎得改性劑2。
用國際通用的化學全分析方法測得改性劑2的化學組成為11.8重量份SiO2、5.2重量份Al2O3、10.1重量份MgO，25.0重量份SO42-，25.5重量份結晶水和0.29重量份Fe2O3，其中Fe2O3是由所用原料中所含雜質帶來的。
改性劑3向2.87克霞石正長巖礦粉中加入13克濃度為30％硫酸溶液，于約90-100℃攪拌20分鐘以進行酸解，過濾除渣后，加入5.0克膨潤土50毫升水，5.0克輕燒氧化鎂，約于30-40℃攪拌10-15分鐘，得回含量為20克的液體改性劑，將其濃縮約于100℃左右干燥，然后粉碎得改性劑3。
用國際通用的化學全分析方法測得改性劑3的化學組成為21.0重量份SiO2、8.6重量份Al2O3、26.0重量份MgO、22.1重量份SO42-、16.9重量份結晶水和0.31重量份Fe2O3，其中Fe2O3是由所用原料中所含雜質帶來的。
改性填料的制備實施例1用塑料混合機將粒度為10-20微米的天然偏硅酸鈣(購自云南非金屬礦研究室代號Q/YNFJS01-2000)和粒度為10-20微米的改性劑混合均勻，制得天然偏硅酸鈣改性粉。改性劑的類型和用量和天然偏硅酸鈣的加入量如下表1所示。
表1

所得改性粉為白色粉末，白度為90％，用國際通用的化學全分析方法測得，纖維狀顆粒的重量百分含量1W為88％，2W為84％，3W為78％。用日本日立公司S-530型電鏡測得纖維狀顆粒的長徑比為11，用國際通用的化學全分析方法測得該改性粉的化學組成如下表2。
表2化學分析結果表

實施例2將粒度為10-20微米的10克改性劑1和90克天然偏硅酸鈣(購自云南非金屬礦產研究室，代號為Q/YNFJS01-2000，粒度為1100目)用塑料混合機混合均勻，制得天然偏硅酸鈣改性粉。
該粉體為白色粉末，白度為90％，用國際通用化學全分析方法測得纖維狀顆粒的重量百分含量為88％，用日本日立公司S-130型電鏡測得纖維狀顆粒的長徑比為11。用國際通用的化學全分析方法測得該改性粉體的化學組成，結果為46.2重量份SiO2、1.7重量粉Al2O3，42.1重量份CaO，1.5重量份MgO，3.5重量份SO42-，3.2重量份結晶水和0.3重量份Fe2O3，其中Fe2O3是由所用原料中所含雜質帶來的。
實施例3將粒度為10-20微米的14克改性劑2和86克天然偏硅酸鈣(購自云南非金礦研究室，代號為Q/YNFJS01-2000，粒度為1100目)用塑料混合機混合均勻，制得天然偏硅酸鈣改性粉。
該粉體為白色粉末，白度為90％，用國際通用化學全分析方法測得纖維狀顆粒重量百分含量為84％，用日本日立公司S-130型電鏡測得纖維狀顆粒的長徑比為11。用國際通用的化學全分析方法測得該改性粉體的化學組成、結果是46.8重量份SiO2，1.0重量份Al2O3，40.7重量份CaO，3.2重量份MgO，3.6重量份SO42-，2.5重量份結晶水和0.3重量份Fe2O3，其中Fe2O3是由所用原料中所含雜質帶來的。
實施例4將滑石(購自廣西桂林桂廣滑石有限公司)和改性劑用塑料混合機混合均勻，用CX-130型超細粉碎機粉碎至10-15μm，如此制得滑石改性粉。所用改性劑的類型和用量以及滑石的加入量如表3所示。
表3

該改性粉體為白色粉末，白度≥82％，用化學全分析方法測得片狀顆粒重量百分含量分別為88％、84％、78％，用日本日立公司S-130型電鏡測得片狀顆粒粒為10-1 5μm，粒狀顆粒粒徑為2-12μm，超微顆粒粒徑為80-200nm，用國際通用化學全分析測得該粉體的化學組成，結果列如下表4。
表4化學分析結果表(％)

實施例5將碳酸鈣(購自寶興華寶碳酸鈣有限公司)和改性劑用塑料混合機混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，如此制得碳酸鈣改性粉。所用改性劑的類型和用量以及碳酸鈣的加入量如表5所示。
表5

該粉體為白色粉末，白度90％，用國際通用的化學全分析方法測得粒狀顆粒重量百分含量分別為90％、85％、80％，用日本日立公司S-130型電鏡測得粒狀顆粒粒徑為10-20μm，用國際通用化學全分析方法測得該粉體化學組成，結果如下表6。
表6化學分析結果表

實施例6將高嶺土(購自河南焦作中泰高嶺土有限公司)和改性劑用塑料混合機混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，由此制得高嶺土改性粉。改性劑的類型和用量和高嶺土的加入量如表7所示。
表7

該粉體為白色粉末，白度≥80％，用國際通用化學全分析方法測得片狀，粒狀顆粒重量百分含量分別為88％、84％、78％，用日本日立公司S-130型電鏡測得片狀顆粒粒徑10-15μm粒狀顆粒粒徑2-10μm，超微顆粒粒徑80-400nm，用國際通用化學全分析方法測得該粉體化學組成，結果如下表8。
表8化學分析結果表

實施例7將滑石(購自廣西桂林桂廣滑石有限公司)、碳酸鈣(購自四川寶興華寶碳酸鈣有限公司)的組合物和改性劑用塑料混合機混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，制得滑石和碳酸鈣復合改性粉。改性劑的類型和用量以及滑石和碳酸鈣的加入量如下表9所示。
表9

該組合粉體為白色粉體，白度90％，用國際通用化學全分析方法測得片狀顆粒重量百分含量分別為44％、42％、39％，粒狀顆粒重量百分含量分別為56％、58％、60％，用日本日立公司S-130型電鏡測得片狀、粒狀顆粒粒徑為5-18μm，用國際通用的化學全分析方法測得該組合物的化學組成，結果列如下表10。
表10化學分析結果表

實施例8將高嶺土(購自河南焦作中泰高嶺土有限公司)、天然偏硅酸鈣(購自云南非金屬礦研究室代號為Q/YNFJS01-2000)以及改性劑用塑料混合機混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，獲得高嶺土和天然偏硅酸鈣的改性粉。改性劑的類型和用量以及高嶺土和天然偏硅酸鈣的加入量如下表11所示。
表11

該粉體為白色粉末，白度≥80％，用國際通用化學全分析方法測得纖維狀顆粒重量百分含量為40％和38％，片狀、粒狀顆粒重量百分含量為40％和38％，用日本日立公司S-130型電鏡測得纖維狀顆粒粒徑為10μm，長徑比為11。片狀粒狀顆粒粒徑為10-20μm，用國際通用的化學全分析方法測得該組合化學組成，結果如下表12。
表12化學分析結果表

實施例9將天然偏硅酸鈣(購自云南非金屬礦研究室Q/YNF J S01-2000)、滑石(購自廣西桂林桂廣滑石有限公司)、碳酸鈣(購自四川寶興華寶碳酸鈣有限公司)和改性劑用塑料混合機混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，得到天然偏硅酸鈣、滑石和碳酸鈣復合改性粉。改性劑的類型和用量以及天然偏硅酸鈣、滑石和碳酸鈣的加入量如表13所示。
表13

該組合物為白色粉末，白度≥85％，用國際通用化學全分析測得纖維狀顆粒重量百分含量分別為48％、46％、42％，片狀顆粒重量百分含量分別為21％、20％、19％，粒狀顆粒重量百分含量分別為22％、19％、18％，用日本日立公司S-130型電鏡測得纖維狀顆粒粒徑5-10μm長徑比為10，片狀、粒狀顆粒粒徑為10-20μm，用國際通用化學全分析方法測得該組合物化學組成，結果列如下表14。
表14化學分析結果表

實施例10用塑料混合機將絹英石(購自四川什仿石粉廠)、重晶石(購自四川江油重晶石有限公司)和鈣礬石(購自四川德陽茂源新興材料廠)分別與改性劑混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，分別獲得絹英石、重晶石和鈣礬石的改性粉。改性劑的類型和用量以及各礦物或巖石填料的加入量如表15所示。
表15

該粉體為白色粉末，白度90％，用國際通用的化學全分析方法測得3Cav中纖維顆粒重量百分含量為70％，3Bar中粒狀顆粒百分含量為80％，3Ser中片狀顆粒重量百分含量40％粒狀顆粒重量百分含量35％，用日本日立公司S-130型電鏡測得纖維狀顆粒粒徑為2-5μm，粒狀、片狀顆粒粒徑為8-15μm，用國際通用化學全分析方法測得該粉體的化學組成結果如下表16。
表16化學分析結果表

實施例11用塑料混合機將葉蠟石(購自江西大廣叟石粉體廠)、石膏(購自湖北應城石膏有限公司)、硅藻土(購自成都彩膠有限公司)、沸石(購自成都彩膠有限公司)、膨潤土(購自四川雙流膨潤土有限公司)、蛇紋石(購自四川石棉縣蛇紋石開發公司)分別與改性劑混合均勻，用CX-130型超細粉碎機碎至10-20μm，分別獲得葉蠟石、石膏、硅藻土、沸石、膨潤土、蛇紋石的改性粉。改性劑的類型和用量以及各礦物填料的加入量如表17所示。
表17

該粉體為白色粉末，白度80-85％，用國際通用化學全分析方法測得纖維狀硅藻土重量百分含量80％，各種粒狀礦物重量百分含75％，用日本日立公司S-130型電鏡測得纖維狀顆粒粒徑10-13μm粒狀礦物粒徑為2-15μm，用國際通用的化學全分析方法測得該粉體的化學組成，結果如下表18。
表18化學分析結果表

造紙及測試制造例1按實施例1的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入3.5噸水，啟動攪拌器，將下表19所示用量的改性劑、天然偏硅酸鈣和氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉1W、2W和3W的料漿。
將這些料漿(加入量見下表19)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×ly1760長網多缸帶表面涂布文化紙機(設計車速為240米/分鐘)來制造68g/m2的書寫紙，紙品質量的檢測結果見表20。
表19

表20

制造例2按實施例2的方法以擴大比例制備改性粉。在2個10m3溶解池加水8噸，啟動攪拌器，加入176kg改性劑1、1760kg天然偏硅酸鈣、20kg氧化鎂、約于40-50℃攪拌30分鐘，制得濃度為20％料漿。將這些漿料與紙漿(由50-55重量％進口針葉木漂白漿(銀星牌)和45-50重量％闊葉木漂白漿組成)用長網多缸帶表面施膠機自動流程文化化紙機(設計車速440米/分鐘)生產定量為80g/m2的雙膠紙。
所得雙膠紙的灰份為20.1％，天然偏硅酸鈣在紙張中的保留率為67.5％。成品紙的指標檢測結果如下。定量80.3g/m2，斷裂長(縱)3.3km，斷裂長(橫)2.0km；白度90.2％；緊度0.75g/cm3；施膠度1.0mm，耐折度10次，不透明度91.5％，平滑度(正面)37S，平滑度(反面)29S，厚度99.5微米，撕裂指數5.9mN·m2/g，厚度橫幅差4.6％。
制造例3按實施例3的方法以擴大比例制備改性粉。在6m3溶解池中加水2.5噸，啟動攪拌器，順次各加入86kg改性劑2、530kg天然偏硅酸鈣和6kg氧化鎂，約于40-50℃攪拌30分鐘，制得濃度為20％料漿。將這些漿料與紙漿(漂白麥草漿30重量％、進口針葉木漂白漿(銀星牌)15重量％、國產闊葉木漂白漿(石硯紙業)15重量％和損紙漿40重量％)用上海造紙總廠生產2W21×1Y1760短長網雙大缸紙機制造定量為55g/m2的文化紙。
成品紙的指標檢測結果如下。定量54.5g/m2，施膠度0.75mm，白度83.2％，不透明度87.4％，斷裂長3.29km，灰份22.1％，滑度(正面)53S，平滑度(反面)36.9S，塵埃度(0.3-1.5mm2個/m2)28。
制造例4按實施例4的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入3.2噸水，啟動攪拌器，將下表21所示用量的改性劑、滑石和氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉1Tal、2Tal和3Tal的料漿。
將這些料漿(加入量見下表21)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×1y1760長網多缸文化紙機來制造定位為55g/m2書寫紙，紙品質量的檢測結果見表22。
表21

表22

制造例5按實施例5的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入3.2噸水，啟動攪拌器，將下表23所示用量的改性劑、碳酸鈣和氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉1Cal、2Cal和3Cal的料漿。
將這些料漿(加入量見下表23)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×1y1760長網多缸文化紙機來制造定量為55g/m2的書寫紙，紙品質量的檢測結果見表24。
表23

表24

制造例6按實施例6的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入3.5噸造紙用水，啟動攪拌器，將下表25所示用量的改性劑、高嶺土和輕燒氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉1Kal、2Kal和3Kal的料漿。
將這些料漿(加入量見下表25)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×1y1760長網多缸帶表面涂布文化紙機生產定量為55g/m2的書寫紙，紙品質量的檢測結果見表26。
表25

表26

制造例7按實施例7的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入3.4噸水，啟動攪拌器，將下表27所示用量的改性劑、滑石、碳酸鈣和氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉1Tal50Cal50、2Tal50Cal50和3Tal50Cal50的料漿。
將這些料漿(加入量見下表27)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×1y1760長網多缸帶表面涂布文化紙機生產定量為55g/m2的書寫紙，紙品質量的檢測結果見表28。
表27

表28

制造例8按實施例8的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入4.0噸水，啟動攪拌器，將下表29所示用量的改性劑、高嶺土、天然偏硅酸鈣和氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉2Kal43W43和3Kal43W43的料漿。
將這些料漿(加入量見下表29)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×ly1760長網多缸帶表面施膠文化紙機制造定量為70-98g/m2的雙膠紙，紙品質量的檢測結果見表30。
表29

表30

制造例9按實施例9的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入4.0噸水，啟動攪拌器，將下表31所示用量的改性劑、天然偏硅酸鈣、滑石、碳酸鈣和氧化鎂于約40-50℃攪拌30分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉1W49Tal22Cal19、2W48Tal21Cal17和3W44Tal20Cal16的料漿。
將這些料漿(加入量見下表3 1)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上上海造紙總廠生產2W21×1y1760長網多缸帶表面施膠文化紙機制造定量為60g/m2的書寫紙，紙品質量的檢測結果見表32。
表31

表32

制造例10按實施例10的方法以擴大比例制備改性粉，在10m3的溶解池中注入4.0噸水，啟動攪拌器，將下表33所示用量的改性劑、絹英石或重晶石或鈣礬石于約40-50℃攪拌20分鐘，加入0.2kg聚丙烯酰胺(PAM)，得到改性粉3Ser、3Bar和3Cav的料漿。將這些料漿(加入量見下表33)與3200kg紙漿(含蘭按漿50重量％、思茅松漿15重量％和損紙漿35重量％)用上海造紙總廠生產2W21×1y1760長網多缸帶表面施膠文化紙機制造定量為58g/m2的書寫紙，紙品質量的檢測結果見表34。
表33

表34

制造例11按實施例11的方法制備改性粉。在200ml燒杯中注入45ml水，加入表35所示用量的改性劑，于約40-50℃攪拌10分鐘后加入表35所示用量和類型的填料(這些填料的粒度為38微米)，并加入0.1％聚丙烯酰胺(PAM)5ml，制成濃度為20％料漿。在500ml燒杯中加入30.5克紙漿(思茅松漿)和如上制得的料漿，混合均勻后，加水稀釋至濃度為0.3％，用西北輕工學生產的GZ-1抄片機進行操片，制得實驗小片。表36示出這些實驗小片的質量檢測結果。
表35

表36

權利要求
1.造紙填料用改性劑，該改性劑的主要化學組成為3-21重量份SiO2，5-15重量份Al2O3，10-26重量份MgO，22-35重量份SO42-，17-32重量份結晶水。
2.如權利要求1所述的改性劑，其特征在于該改性劑中還含有CaO，Fe2O3，Na2O和K2O，其總重量小于整個改性劑重量的2.1％。
3.如權利要求1或2所述的改性劑，其特征在于改性劑主要由(i)氫氧化鋁、(ii)煅燒高嶺石或霞石正長巖粉、(iii)濃硫酸、(iv)膨潤土、(v)輕燒氧化鎂和(vi)聚丙烯酰胺加工制成。
4.如權利要求1或2所述的改性劑，其特征在于該改性劑為白色粉末，白度≥85％，粒度為40-50微米。
5.權利要求1-3中任一項所述改性劑的制備方法，該方法包括向氫氧化鋁或煅燒高嶺土或霞石正長巖粉中加入硫酸進行酸解，過濾除渣后再加入膨潤土和氧化鎂，充分攪拌后加入聚丙烯酰胺，而得到液態改性劑。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于該方法還包括在加入聚丙烯酰胺之后冷卻、干燥和粉碎的步驟，而得到固態改性劑。
7.造紙填料，它包括經改性劑改性的礦物或巖石，所述改性劑是權利要求1-6中任一項所述的改性劑，所述礦物或巖石選自以下物質中的任何一種(i)滑石、(ii)碳酸鈣、(iii)高嶺土、(iv)絹英石、(v)天然偏硅酸鈣、(vi)石膏、(vii)重晶石、(viii)葉蠟石、(ix)硅藻土、(x)沸石、(xi)膨潤土、(xii)蛇紋石、(xiii)人造鈣礬石、(xiv)天然偏硅酸鈣和高嶺土組合物、(xv)天然偏硅酸鈣、滑石和碳酸鈣組合物，所述改性劑和所述礦物或巖石的重量比為1∶9至2∶8。
8.如權利要求7所述的造紙填料，其特征在于所述改性劑與所述礦物或巖石水化時互相作用新生成多種微粒物質。
9.如權利要求8所述的造紙填料，其特征在于所述新生微粒物質是直徑在1-100nm之間的納米礦物微粒。
10.如權利要求9所述的造紙填料，其特征在于所述新生納米礦物微粒的主要成分包括(i)三硅酸或六硅酸硅酸鎂、(ii)硅酸鋁、(iii)膨潤土-氧化鎂溶膠體、(iv)膨潤土-聚丙烯酰胺溶膠體和(v)次生纖維石膏。
11.如權利要求9所述的造紙填料，其特征在于所述新生納米礦物微粒在電子顯微鏡下的形態為鮞狀球粒，失水固化時能自發長成毛發狀之晶須，其長徑比＞100。
12.如權利要求9-11中任一項所述的造紙填料，其特征在于所述新生納米礦物微粒帶有一定電荷，在pH值2-9時ζ電位為(+)。
13.如權利要求7所述的造紙填料，其特征在于所述經改性劑改性的礦物或巖石為白色粉末，白度≥85％，平均粒度為10-15微米，其中纖維狀顆粒的重量百分含量為0-90％，所述纖維狀顆粒長徑比＞8。
14.如權利要求7所述的造紙填料，其特征在于所述經改性劑改性的礦物或巖石為白色料漿，白度＞88％，其中粉體的平均粒徑為10-15微米，其中纖維顆粒的重量百分含量為0-90％，所述纖維狀顆粒的長徑比＞10。
15.權利要求13所述造紙填料的制備方法，其特征在于該法制備包括以下步驟將所述礦物或巖石預磨碎至100-300目，將所述改性劑預磨碎至100-300目，將上述兩種粉末混合均勻并進一步細碎磨至5-20微米。
16.權利要求14所述造紙填料的制備方法，其特征在于該法包括以下步驟向氫氧化鋁或煅燒高嶺土或霞石正長巖粉中加入硫酸進行酸解，過濾除渣后制成改性液，向改性液中加入待改性的礦物或巖石，充分攪拌后加入膨潤土、氧化鎂、聚丙烯酰胺，制成料漿。
17.權利要求13所述的造紙填料在造紙中的應用，其特征在于在混合容器中將造紙填料與水以1∶4的混合比進行充分混合，以制成料漿。
18.權利要求7-14中任一項所述的造紙填料在造紙中的應用。
19.包括權利要求7-14中任一項所述的造紙填料的紙制品。
全文摘要
公開了造紙填料用改性劑，該改性劑的主要化學組成為3－21重量份SiO
文檔編號D21H17/00GK1510213SQ021597
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月24日 優先權日2002年12月24日
發明者詹劍嶠, 袁志倫 申請人:庫悅有限公司