專利名稱：一種超細輕質碳酸鈣及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及超細輕質碳酸鈣的制備方法。
背景技術：
輕質碳酸鈣是一種重要的無機化工原料，用普通碳化法生產出的輕質碳酸鈣粉細度一般在400目左右，顆粒粒徑大，顆粒之間凝聚現象嚴重，影響了輕質碳酸鈣的應用。
CN03115660.6專利公開了一種超細輕質碳酸鈣的制備方法，該專利采用常規分散劑，因此，該專利所公開的技術，存在著一個明顯的缺陷，其制得的超細輕質碳酸鈣，并且粒度范圍寬，分布不均勻，制成的漿料粘度高，穩定性差。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種超細輕質碳酸鈣及其制備方法和應用，以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明的方法包括如下步驟將350～450目輕質碳酸鈣粉和助磨劑加入水中，加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的重量的0.3～5.0％，配成輕質碳酸鈣粉的重量含量為45～75％的輕質碳酸鈣漿料，然后采用濕式超細剝片機或攪拌磨，對輕質碳酸鈣進行超細磨，研磨過程中再滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的重量的0.3～5.0％，制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中顆粒粒徑小于2μm的重量含量為60～100％，平均粒徑為0.6～1.2μm。
所說的助磨劑為丙烯酸、丙烯醇和丁烯二酸單季戊四醇酯的嵌段共聚物，是這樣制備的(1)將20～30重量份水和0.1～0.3重量份引發劑的混合物加熱至溫度為80～95℃；(2)將丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液和引發劑的水溶液同時加入步驟(1)的混合物中，丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為3～4小時，引發劑的水溶液推遲8～12分鐘加完；(3)升溫至80～95℃，保溫30～60分鐘，獲得助磨劑。
所述的引發劑選自過硫酸氨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化氫或過氧化氫丁基中的一種或其混合物；所述的丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液的組分和重量份數為丙烯酸20-50份丙烯醇1-15份去離子水 15-40份所述的單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液的組分和重量份數為丁烯二酸單季戊四醇酯 10-20份去離子水 10-30份所述的引發劑水溶液的組分和重量份數為引發劑0.1-1.5份去離子水 5-15份基于步驟(1)的混合物的重量，步驟(2)的物料的加入重量份為步驟(1)的混合物 1份丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液1.8～3.5份單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液1～1.7份引發劑的水溶液0.3～0.5份。
單體丁烯二酸單季戊四醇酯是由丁烯二酸與季戊四醇以1∶1～1∶1.2的摩爾比酯化生成，丁烯二酸可以是順丁烯二酸或反丁烯二酸；
本發明采用的是一種高效的助磨劑，這種高效的助磨劑為一種高分子，在高分子鏈上嵌段共聚了羧基和羥基，羧基與碳酸鈣表面反應，通過化學鍵作用在碳酸鈣表面，使碳酸鈣表面帶上大量的羥基，從而提高碳酸鈣在水中分散性，阻止碳酸鈣的團聚。本發明研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，使研磨過程中新生成的表面不斷被羧基反應而帶上羥基，這樣大大提高了研磨的效率，使研磨出的碳酸鈣顆粒細且均勻。按本發明的方法所制得的超細輕質碳酸鈣漿料，其中顆粒粒徑小于2μm的重量含量為60～100％，平均粒徑為0.6～1.2μm，具有比較規則的晶體形狀。
本發明的超細輕質碳酸鈣主要用于銅板紙、涂布白板紙、白卡紙的涂布顏料，以代替價格昂貴的進口高嶺土及煅燒高嶺土，生產出的紙張的白度高、油墨吸收性好，生產成本低。本發明的突出之處在于在研磨介質及助磨劑存在的條件下，利用物理方法生產出超細輕質碳酸鈣，而且能耗較低，克服了理論上不能用物理方法粉碎超細輕質碳酸鈣的片面認識。漿料流動性好，從而適合高速涂布的需求。
輕鈣漿料在研磨介質及助磨劑的作用下，利用物理方法生產超細輕質碳酸鈣，工藝簡單，能耗低，克服了理論上不能用物理方法超細輕質碳酸鈣的認識。綜上所述，根據本發明的方法生產出的超細輕質碳酸鈣粒度細，漿料粘度低，用于紙張涂布可提高紙的質量，降低生產成本。
具體實施例方式
實施例1助磨劑的制備將3kg水和30g引發劑過硫酸氨的混合物加熱至溫度為90℃，制成釜底料；將3kg丙烯酸、0.5kg丙烯醇和3kg水配成的溶液、1.0kg丁烯二酸單季戊四醇酯和2kg水配成的溶液以及60g引發劑和1kg水配成的溶液同時滴加入釜底料中，混合單體丙烯酸和丙烯醇水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為3小時，引發劑過硫酸氨的水溶液推遲10分鐘加完；升溫至80～95℃，保溫30分鐘，獲得助磨劑。
將400目輕質碳酸鈣粉制漿，將輕質碳酸鈣粉加入水中，并向水中加入助磨劑，其中加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為0.3％，攪拌使助磨劑溶解，配成輕質碳酸鈣粉的含量為45％的輕質碳酸鈣漿料，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性，然后采用80升剝片機對輕質碳酸鈣進行超細磨，研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為1.5％。制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中小于2μm含量85％，平均粒徑為0.8μm。采用ISO 2884-2-2003標準規定的方法，用NDJ-1型旋轉粘度計測得漿料粘度為100厘泊。
實施例2助磨劑的制備將3kg水和30g引發劑的混合物加熱至溫度為80～95℃制成釜底料；將4kg丙烯酸、1.5kg丙烯醇和2kg水配成的溶液、1.5kg丁烯二酸單季戊四醇酯和1kg水配成的溶液以及100g引發劑過硫酸鈉和1kg水配成的溶液同時滴加入釜底料中，混合單體丙烯酸和丙烯醇水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為3.5小時，引發劑過硫酸鈉的水溶液推遲10分鐘加完；升溫至80～95℃，保溫40分鐘，獲得助磨劑。
將400目輕質碳酸鈣粉制漿，將輕質碳酸鈣粉加入水中，并向水中加入助磨劑，其中加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為2.0％，攪拌使助磨劑溶解，配成輕質碳酸鈣粉的含量為65％的輕質碳酸鈣漿料，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性，然后采用兩臺串聯的80升剝片機對輕質碳酸鈣進行超細磨，研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為1.0％。制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中小于2μm含量99％，平均粒徑為0.6μm。采用ISO 2884-2-2003標準規定的方法，用NDJ-1型旋轉粘度計測得漿料粘度為150厘泊。
實施例3助磨劑的制備將3kg水和30g引發劑的混合物加熱至溫度為80～95℃制成釜底料；將5kg丙烯酸、1.5kg丙烯醇和4kg水配成的溶液、2kg丁烯二酸單季戊四醇酯和3kg水配成的溶液以及150g引發劑過氧化氫和1.5kg水配成的溶液同時滴加入釜底料中，混合單體丙烯酸和丙烯醇水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為4小時，引發劑過氧化氫的水溶液推遲10分鐘加完；升溫至80～95℃，保溫60分鐘，獲得助磨劑。
將400目輕質碳酸鈣粉制漿，將輕質碳酸鈣粉加入水中，并向水中加入助磨劑，其中加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為5.0％，攪拌使助磨劑溶解，配成輕質碳酸鈣粉的重量含量為75％的輕質碳酸鈣漿料，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性，然后采用80升剝片機對輕質碳酸鈣進行超細磨，研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為0.5％。制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中小于2μm含量96％，平均粒徑為0.7μm。采用ISO 2884-2-2003標準規定的方法，用NDJ-1型旋轉粘度計測得漿料粘度為200厘泊。
實施例4助磨劑的制備將3kg水和30g引發劑的混合物加熱至溫度為80～95℃制成釜底料；將3.5kg丙烯酸、1.0kg丙烯醇和2.5kg水配成的溶液、1.5kg丁烯二酸單季戊四醇酯和2kg水配成的溶液以及30g引發劑過氧化氫和1.0kg水配成的溶液同時滴加入釜底料中，混合單體丙烯酸和丙烯醇水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為3小時，引發劑過氧化氫的水溶液推遲10分鐘加完；升溫至80～95℃，保溫40分鐘，獲得助磨劑。
將400目輕質碳酸鈣粉制漿，將輕質碳酸鈣粉加入水中，并向水中加入助磨劑，其中加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的重量為2.5％，攪拌使助磨劑溶解，配成輕質碳酸鈣粉的含量為68％的輕質碳酸鈣漿料，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性，然后采用3立方米的攪拌磨，對輕質碳酸鈣進行超細磨24小時，研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的重量為5.0％。制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中小于2μm含量75％，平均粒徑為1.0μm。采用ISO 2884-2-2003標準規定的方法，用NDJ-1型旋轉粘度計測得漿料粘度為190厘泊。
實施例5助磨劑的制備將3kg水和30g引發劑的混合物加熱至溫度為80～95℃制成釜底料；將2.5kg丙烯酸、0.7kg丙烯醇和2.5kg水配成的溶液、0.8kg丁烯二酸單季戊四醇酯和1.5kg水配成的溶液以及70g引發劑過氧化氫和1kg水配成的溶液同時滴加入釜底料中，混合單體丙烯酸和丙烯醇水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為3小時，引發劑過氧化氫的水溶液推遲10分鐘加完；升溫至80～95℃，保溫30分鐘，獲得助磨劑。
將400目輕質碳酸鈣粉制漿，將輕質碳酸鈣粉加入水中，并向水中加入助磨劑，其中加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為4.0％，攪拌使助磨劑溶解，配成輕質碳酸鈣粉的含量為72％的輕質碳酸鈣漿料，充分攪拌，使漿料獲得良好的流動性，然后采用3立方米的攪拌磨，對輕質碳酸鈣進行超細磨48小時，研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為0.3％。制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中小于2μm含量80％，平均粒徑為0.9μm。采用ISO 2884-2-2003標準規定的方法，用NDJ-1型旋轉粘度計測得漿料粘度為180厘泊。
實施例6在18#機銅版卡面涂配方中，使用上述實施例超細輕質碳酸鈣樣品代替部分的美國瓷土及煅燒高嶺土，考察涂布紙樣的物理指標和印刷適性等性能變化情況。面涂實驗采用帶中途的白卡紙，使用線性涂布棒進行面涂，涂布量10g/m2；與原配方的涂布紙樣進行對比。涂布壓光條件分別取上述涂布紙樣用小型壓光機硬壓光兩次(0.3Mpa，90℃)。
表1面涂面涂配方 表2涂布紙樣檢測數據
從結果看，同樣條件下與原配方相比較，上述實施例超細輕質碳酸鈣部分取代美國瓷土及煅燒高嶺土，紙樣的平滑、涂布光澤度、表面強度、油墨吸收性及其它差異不大。
權利要求
1.一種超細輕質碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將350～450目輕質碳酸鈣粉和助磨劑加入水中，加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的重量的0.3～5.0％，配成輕質碳酸鈣粉的重量含量為45～75％的輕質碳酸鈣漿料，然后采用濕式超細剝片機或攪拌磨，對輕質碳酸鈣進行超細磨，研磨過程中再滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的重量的0.3～5.0％，制得超細輕質碳酸鈣漿料；助磨劑為丙烯酸、丙烯醇和丁烯二酸單季戊四醇酯的嵌段共聚物。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的助磨劑是這樣制備的(1)將20～30重量份水和0.1～0.3重量份引發劑的混合物加熱至溫度為80～95℃；(2)將丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液和引發劑的水溶液同時加入步驟(1)的混合物中，丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液、單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液同時滴加完，滴加時間為3～4小時，引發劑的水溶液推遲8～12分鐘加完；(3)升溫至80～95℃，保溫30～60分鐘，獲得助磨劑；所述的引發劑選自過硫酸氨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、過氧化氫或過氧化氫丁基中的一種或其混合物。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液的組分和重量份數為丙烯酸20-50份丙烯醇1-15份去離子水 15-40份。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液的組分和重量份數為丁烯二酸單季戊四醇酯10-20份去離子水10-30份。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的引發劑水溶液的組分和重量份數為引發劑 0.1-1.5份去離子水5-15份
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，基于步驟(1)的混合物的重量，步驟(2)的物料的加入重量份為步驟(1)的混合物 1份丙烯酸和丙烯醇的混合單體水溶液 1.8～3.5份單體丁烯二酸單季戊四醇酯水溶液 1～1.7份引發劑的水溶液 0.3～0.5份。
7.根據權利要求1～6任一項所述的方法制備的超細輕質碳酸鈣。
8.根據權利要求7所述的超細輕質碳酸鈣的應用，其特征在于，用于銅板紙、涂布白板紙和白卡紙的涂布顏料。
全文摘要
本發明公開了一種超細輕質碳酸鈣及其制備方法和應用。將輕質碳酸鈣粉加入水中，并向水中加入助磨劑，其中加入助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為0.3～5.0％，攪拌使助磨劑溶解，配成輕質碳酸鈣粉的含量為45～75％的輕質碳酸鈣漿料，然后采用濕式超細剝片機或攪拌磨，對輕質碳酸鈣進行超細磨，研磨過程中再緩慢滴加助磨劑，助磨劑相對于輕質碳酸鈣干粉的量為0.3～5.0％，助磨劑是由丙烯酸、丙烯醇和丁烯二酸單季戊四醇酯三種單體嵌段共聚而成。制得超細輕質碳酸鈣漿料，其中顆粒粒徑小于2μm含量為60～100％，平均粒徑為0.6～1.2μm，可用做造紙涂布顏料。
文檔編號C09C3/04GK1884084SQ200610028359
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月29日 優先權日2006年6月29日
發明者施曉旦, 王彥華 申請人:上海東升新材料有限公司