CN100341786C - 一种单分散立方体轻质碳酸钙的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单分散立方体轻质碳酸钙及其制备方法和应用。制备方法包括如下步骤：将添加剂水溶液加入到Ca(OH)2的水浆料中，通入含有CO2的气体碳化到pH为6.8-7.2，碳化温度为20～70℃，得到含有单分散立方体轻质碳酸钙颗粒的浆料，所说的添加剂水溶液为丙烯酸和丙烯酸聚乙二醇酯的嵌段共聚物水溶液。本发明制备的单分散立方体轻质碳酸钙，其颗粒粒径可以达到90%以上小于2μm，可以直接制备成含固量60-80%的浆料。用于纸张的表面涂布，并使涂布纸(板)具有优良的印刷适应性，能有效地提高纸的白度和不透明度，改进纸的平滑度、柔软度，改善油墨的吸收性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种单分散立方体轻质碳酸钙及其制备方法，具体地说，是一种用于造纸填料和涂布颜料的单分散立方体轻质碳酸钙，以及制备这种材料的工艺技术。
背景技术
轻质碳酸钙是一种重要的无机化工原料，在造纸方面主要用作填料。
用于涂布的轻质碳酸钙要求具有较好的分散性，以便于制备含固量的浆料，但是，用普通碳化法生产出的轻质碳酸钙颗粒粒径大，颗粒之间凝聚现象严重，影响了轻质碳酸钙的应用。如US 5232678专利公开的技术。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种单分散立方体轻质碳酸钙及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷。
本发明的单分散立方体轻质碳酸钙的制备方法包括如下步骤：
将添加剂水溶液加入到Ca(OH)2的水浆料中，通入含有CO2的气体碳化到pH为6.5～7.5，碳化温度为20～70℃，得到含有单分散立方体轻质碳酸钙颗粒的浆料，其中，其颗粒粒径可以达到90％以上小于2μm，可以直接制备成含固量60--80％的浆料，颗粒大小非常均匀，粒径分布窄。
所说的含有CO2的气体的体积浓度为20～100％；
添加剂水溶液的加入量为相对于Ca(OH)2干粉的重量的0.2～10％；
所说的添加剂水溶液为丙烯酸和丙烯酸聚乙二醇酯的嵌段共聚物水溶液，该嵌段共聚物水溶液是这样制备的：
将丙烯酸和聚乙二醇在75～85℃进行酯化反应，当生成的水量达到理论量的95～100％时，反应结束，得到丙烯酸聚乙二醇酯，酯化反应时丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为：
丙烯酸∶聚乙二醇＝1∶1～1∶1.2，摩尔比；
所说的聚乙二醇分子量为200～20000；
将丙烯酸和上述的丙烯酸聚乙二醇酯溶于水中，然后在60～70℃加入重量浓度为3～7％的引发剂水溶液进行自由基聚合，滴加时间为3～5小时，然后在90～95℃反应0.5～1h，得到添加剂溶液；
所说的引发剂水溶液选自过硫酸铵水溶液、过硫酸钠水溶液或过硫酸钾水溶液中的一种，引发剂水溶液的加入量，以引发剂计，为丙烯酸的重量的3～5％；
所述的丙烯酸和丙烯酸聚乙二醇酯进行自由基聚合时：
丙烯酸∶丙烯酸聚乙二醇酯＝1∶0.2～5，摩尔比；
采用本发明的方法制备的单分散立方体轻质碳酸钙，其颗粒粒径可以达到90％以上小于2μm，可以直接制备成含固量为60～80％的浆料。
本发明制备的单分散立方体轻质碳酸钙，其颗粒粒径可以达到90％以上小于2μm，可以直接制备成含固量60--80％的浆料。可以取代价格较高的瓷土和煅烧高岭土，用于纸张的表面涂布，并使涂布纸(板)具有优良的印刷适应性，能有效地提高纸的白度和不透明度，改进纸的平滑度、柔软度，改善油墨的吸收性能。
具体实施方式
实施例1
将7.2公斤的丙烯酸和80公斤分子量为800的聚乙二醇放入反应釜中，在85℃进行酯化反应，当生成的水量达到1.8公斤时，反应结束，得到丙烯酸聚乙二醇酯约85公斤。
将20公斤的丙烯酸和上述85公斤丙烯酸聚乙二醇酯溶于100公斤的水中，然后在60℃滴加重量浓度为5％的过硫酸铵溶液20公斤，过硫酸铵溶液滴加时间为3小时，过硫酸铵溶液滴加完毕后在90℃继续反应1h，得到220公斤添加剂溶液。
将20公斤上述添加剂溶液加入到20吨重量浓度为10％Ca(OH)2的水浆料中，通入CO2体积浓度为28％的气体，在温度为25℃下碳化到pH为7时，碳化结束，得到单分散立方体轻质碳酸钙浆料，其中含单分散立方体轻质碳酸钙2.6吨，颗粒粒径小于2μm达到93％，制成浆料含固量71％。
实施例2
丙烯酸聚乙二醇酯的制备方法同实施例1。
将10公斤的丙烯酸和35公斤丙烯酸聚乙二醇酯溶于50公斤的水中，然后在70℃滴加重量浓度为5％的过硫酸铵溶液11公斤，过硫酸铵溶液滴加时间为5小时，过硫酸铵溶液滴加完毕后在90℃继续反应0.5h，得到102公斤添加剂溶液。
将12公斤上述添加剂溶液加入到15吨重量浓度为16％Ca(OH)2的水浆料中，通入CO2体积浓度为99％的气体，在温度为50℃下碳化到pH为6.9时，碳化结束，得到单分散立方体轻质碳酸钙浆料，其中含单分散立方体轻质碳酸钙3.0吨，颗粒粒径小于2μm达到91％，制成浆料含固量73％。
实施例3
将7.2公斤的丙烯酸和40公斤分子量为400的聚乙二醇放入反应釜中，在80℃进行酯化反应，当生成的水量达到1.8公斤时，反应结束，得到丙烯酸聚乙二醇酯约46公斤。
将2公斤的丙烯酸和上述40公斤丙烯酸聚乙二醇酯溶于50公斤的水中，然后在65℃滴加重量浓度为7％的过硫酸铵溶液10公斤，过硫酸铵溶液滴加时间为4小时，过硫酸铵溶液滴加完毕后在90℃继续反应1h，得到100公斤添加剂溶液。
将8公斤上述添加剂溶液加入到20吨重量浓度为10％Ca(OH)2的水浆料中，通入CO2体积浓度为99％的气体，在温度为35℃下碳化到pH为7.1时，碳化结束，得到单分散立方体轻质碳酸钙浆料，其中含单分散立方体轻质碳酸钙2.6吨，颗粒粒径小于2μm达到90％，制成浆料含固量70％。
实施例4
将3.6公斤的丙烯酸和100公斤分子量为2000的聚乙二醇放入反应釜中，在85℃进行酯化反应，当生成的水量达到0.9公斤时，反应结束，得到丙烯酸聚乙二醇酯约101公斤。
将6公斤的丙烯酸和上述80公斤丙烯酸聚乙二醇酯溶于100公斤的水中，然后在60℃滴加重量浓度为4％的过硫酸铵溶液20公斤，过硫酸铵溶液滴加时间为4小时，过硫酸铵溶液滴加完毕后在93℃继续反应0.5h，得到203公斤添加剂溶液。
将80公斤上述添加剂溶液加入到20吨重量浓度为12％Ca(OH)2的水浆料中，通入CO2体积浓度为25％的气体，在温度为70℃下碳化到pH为6.8时，碳化结束，得到单分散立方体轻质碳酸钙浆料，其中含单分散立方体轻质碳酸钙2.9吨，颗粒粒径小于2μm达到92％，制成浆料含固量74％。
实施例5
将7.2公斤的丙烯酸和100公斤分子量为1000的聚乙二醇放入反应釜中，在75℃进行酯化反应，当生成的水量达到1.8公斤时，反应结束，得到丙烯酸聚乙二醇酯约106公斤。
将15公斤的丙烯酸和上述100公斤丙烯酸聚乙二醇酯溶于100公斤的水中，然后在70℃滴加重量浓度为3％的过硫酸铵溶液20公斤，过硫酸铵溶液滴加时间为3小时，过硫酸铵溶液滴加完毕后在95℃继续反应1h，得到232公斤添加剂溶液。
将25公斤上述添加剂溶液加入到20吨重量浓度为15％Ca(OH)2的水浆料中，通入CO2体积浓度为27％的气体，在温度为20℃下碳化到pH为7.2时，碳化结束，得到单分散立方体轻质碳酸钙浆料，其中含单分散立方体轻质碳酸钙3.8吨，颗粒粒径小于2μm达到91％，制成浆料含固量72％。
实施例6
在18#机铜版卡面涂配方中，使用上述实施例立方轻钙样品代替部分的美国瓷土及煅烧高岭土，考察涂布纸样的物理指标和印刷适性等性能变化情况。面涂实验采用带中途的白卡纸，使用线性涂布棒进行面涂，涂布量10g/m2；与原配方的涂布纸样进行对比。涂布压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0.3Mpa，90℃)。
表1 面涂面涂配方
表2 涂布纸样检测数据
| 油墨吸收性％ | 22 | 22 | 23 | 23 | 26 | 26 |
| 湿排斥％ | 5.8 | 5.3 | 5.0 | 5.5 | 5.5 | 5.2 |
| 湿拉毛％ | 0.4 | -1.2 | 1.5 | 0.4 | -0.4 | -0.5 |
| 涂布光泽度％ | 65 | 66 | 66 | 65 | 54 | 64 |
| 印刷光泽度％ | 96 | 96 | 95 | 97 | 90 | 95 |
| 油墨密度 | 3.37 | 3.57 | 3.32 | 3.49 | 3.31 | 3.50 |
| 油墨转移量％ | 89.5 | 93.0 | 89.3 | 91.5 | 92.3 | 93.5 |
| 油墨吸收速度 | 0.56 | 0.52 | 0.55 | 0.59 | 0.80 | 0.51 |
从结果看，同样条件下与原配方相比较，上述实施例立方轻钙部分取代美国瓷土及煅烧高岭土，纸样的平滑、涂布光泽度、表面强度、油墨吸收性及其它差异不大。
Claims (7)
1.一种单分散立方体轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将添加剂水溶液加入到Ca(OH)2的水浆料中，通入含有CO2的气体碳化到pH为6.5-7.5，碳化温度为20～70℃，得到含有单分散立方体轻质碳酸钙颗粒的浆料，所说的添加剂水溶液为丙烯酸和丙烯酸聚乙二醇酯的嵌段共聚物水溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，丙烯酸和丙烯酸聚乙二醇酯的嵌段共聚物水溶液是这样制备的：
将丙烯酸和聚乙二醇在75～85℃进行酯化反应，当生成的水量达到理论量的95～100％时，反应结束，得到丙烯酸聚乙二醇酯；
将丙烯酸和上述的丙烯酸聚乙二醇酯溶于水中，然后在60～70℃加入重量浓度为3～7％的引发剂水溶液进行自由基聚合，滴加时间为3～5小时，然后在90～95℃反应0.5～1h，得到添加剂溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，酯化反应时丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为：丙烯酸∶聚乙二醇＝1∶1～1∶1.2。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的聚乙二醇分子量为200～20000。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的引发剂水溶液选自过硫酸铵水溶液、过硫酸钠水溶液或过硫酸钾水溶液中的一种，引发剂水溶液的加入量，以引发剂计，为丙烯酸的重量的3～5％。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的丙烯酸和丙烯酸聚乙二醇酯进行自由基聚合时：丙烯酸∶丙烯酸聚乙二醇酯＝1∶0.2～5，摩尔比。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的含有CO2的气体中CO2的体积浓度为20～100％，添加剂水溶液的加入量为相对于Ca(OH)2干粉的重量的0.2～10％。
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| CN1868890A (zh) | 2006-11-29 |
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Application publication date: 20061129 Assignee: Yanzhou Mingyang Chemical Co.,Ltd. Assignor: SHANGHAI DONGSHENG NEW MATERIALS Co.,Ltd. Contract record no.: 2010370000111 Denomination of invention: Monodispersion cubic light calcium carbonate and its preparation method and application Granted publication date: 20071010 License type: Exclusive License Record date: 20100324 |
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