CN100510252C - 用于制备高含固量石膏浆料的辅助分散剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备高含固量石膏浆料的辅助分散剂。采用本发明的分散剂制备的石膏浆料，含固量高，粒子小，分散性好，浆料稳定性好，粘度低，所获得的石膏浆料主要用于纸张的加填和涂布，能满足造纸领域的需要。

Description

用于制备高含固量石膏浆料的辅助分散剂

技术领域

本发明涉及一种石膏浆料的辅助分散剂，具体的说，涉及一种用于纸张的加填和涂布的石膏浆料的辅助分散剂。

技术背景

石膏按其来源可分为天然石膏和人造石膏，天然石膏在中国资源丰富，储存量居世界首位。人造石膏主要来源于工业副产物，由烟气脱硫过程中，用氢氧化钙吸收二氧化硫，再经氧化制得二水石膏；磷酸生产过程中也副产石膏。

工业副产石膏的综合利用，不仅有利于环境保护，也使工业副产物得到了有效的利用，是一件利国利民的大好事。

石膏作为一种白色颜料，其白度高，对酸碱的稳定性好，真实密度小，有相对较高的折射率，硬度低。用石膏制成浆料用于纸张的涂布，涂层白度高；吸墨性能好；无论酸性还是碱性工艺都适应；在涂层厚度相同时，浆料用量少；在涂层重量相同时，涂层厚；对涂布设备磨损小。

目前，常规技术制备的石膏浆料，含固量低，粒子大，分散性差，浆料稳定性不好，粘度高，不能满足造纸领域的需要，如美国专利US 6852159公开的技术，需要进行改进。其中，助剂，如分散剂和辅助分散剂的作用是不能低估的，分散剂和辅助分散剂的性能将直接影响浆料的稳定性和粘度，因此开发研究新的用于石膏浆料的辅助分散剂，将具有十分重要的现实意义。

技术内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种用于制备高含固量石膏浆料的辅助分散剂，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足造纸领域的需要。

所说的辅助分散剂是这样制备的：

(1)将150～200重量份的水和1重量份的引发剂加热至60～85℃；

(2)然后将165～265重量份的混合单体C与50～80重量份的混合单体D同时滴加入步骤(1)的混合物中，控制滴加速度，以1份引发剂为基准，混合单体C的滴加速度为15～50重量份/小时，混合单体D的滴加速度为5.0～15重量份/小时，并使混合单体C和混合单体D同时滴加完；

(3)升温至80～95℃，保温30～120分钟，获得辅助分散剂；

所说的混合单体C的组分和重量份数为：

甲基丙烯酸了                   1—5份

丙烯酸                         25—35份

丙烯腈                         3—10份

甲基丙烯磺酸钠                 20—35份

苯乙烯磺酸钠                   15—20份

丙烯酰胺                       1—10份

去离子水                       100—150份

引发剂                         0.1—2.5份

所说的混合单体D的组分和重量份数为：

甲基丙烯酸甲酯                 30—50份

甲基丙烯酸丁酯                 20—30份

所说的引发剂选自过硫酸氨、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢丁基、过氧化二特丁基、过氧化二甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或其混合物；

混合单体D可以采用常规的物理混合的方法进行制备；

混合单体C是这样制备的：先加入水，在不断搅拌下，分别加入甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、引发剂，得到混合单体C溶液。

本发明的辅助分散剂，是高效的分散剂，产品中加入辅助分散剂，可以减少颗粒之间的团聚，减少研磨时间，使大颗粒容易被磨成小颗粒，可用于制备高含固量石膏浆料，高含固量石膏浆料的制备方法包括如下步骤：

将石膏粉和水一起混合，混合时加入分散剂，然后研磨1～5小时，研磨至石膏粉的粒径小于2μm的颗粒占颗粒总数的30％以上，然后加入辅助分散剂，然后搅拌0.5～3小时，即获得本发明的石膏浆料，其中，石膏粉的重量含固量为含30～80％。其中，各个组分的重量百分含量如下：

石膏粉       30—80％

分散剂       0.1—5％

辅助分散剂   0.1—5％

水          余量。

所说的分散剂是这样制备的：

(1)将100～150份水和1份引发剂的混合物加热至温度为60～85℃

(2)将20～100重量份的混合单体B与15～100重量份的混合单体A同时滴加入步骤(1)的混合物中，控制滴加速度，以1份引发剂为基准，控制混合单体A滴加速度为1.8份/小时，混合单体B的滴加速度为16.7份/小时，并使混合单体B和混合单体A同时滴加完；

(3)升温至80～95℃，保温30～60分钟，获得分散剂；

所说的引发剂选自过硫酸氨、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢丁基、过氧化二特丁基、过氧化二甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或其混合物；

所说的混合单体A的组分和重量份数为：

甲基丙烯酸                     1—5份

丙烯酸                         10—50份

甲基丙烯酸甲酯                 5—30份

甲基丙烯酸丁酯                 2—15份

所说的混合单体B的组分和重量份数为：

丙烯酰胺                       0.5—10份

丙烯腈                         1—15份

去离子水                       20—80份

引发剂                         0.1—1.5份

混合单体A可以采用常规的物理混合的方法进行制备；

混合单体B是这样制备的：先加入水，在不断搅拌下，分别加入丙烯酰胺、丙烯腈、引发剂，得到混合单体B溶液。

采用本发明的辅助分散剂制备的石膏浆料，含固量高，粒子小，分散性好，浆料稳定性好，粘度低，本发明的高含固量石膏浆料主要用于纸张的加填和涂布，能满足造纸领域的需要。

具体实施方式

实施例1

分散剂的合成：

混合单体A

甲基丙烯酸                     35g

丙烯酸                         250g

甲基丙烯酸甲酯                 150g

甲基丙烯酸丁酯                 100g

将上述的原料混合，即获得混合单体A；

混合单体B

丙烯酰胺                       70g

丙烯腈                         60g

去离子水                       800g

引发剂过硫酸氨                 8g

混合单体B是这样制备的：先加入800g水，在不断搅拌下，分别加入丙烯酰胺、丙烯腈、引发剂，得到混合单体B溶液。

在5升带夹套和回流冷凝装置的搅拌釜中加入1200g水和10g引发剂过硫酸铵，搅拌加热，当温度升到80℃时，同时缓慢滴加混合单体A和混合单体B，混合单体A滴加速度为89g/小时，混合单体B的滴加速度为156g/小时，控制混合单体A和混合单体B同时滴加完，滴加完毕后升温到90℃，并在此温度下保温1小时，获得分散剂。

辅助分散剂的合成：

混合单体C

甲基丙烯酸                     20g

丙烯酸                         300g

丙烯腈                         80g

甲基丙烯磺酸钠                 280g

苯乙烯磺酸钠                   180g

丙烯酰胺                       60g

去离子水                       1200g

引发剂过硫酸氨                 10g

混合单体D

甲基丙烯酸甲酯                 450g

甲基丙烯酸丁酯                 240g

在8升带夹套和回流冷凝装置的搅拌釜中加入1800g水和15g引发剂过硫酸铵，搅拌加热，当温度升到80℃时，同时缓慢滴加混合单体C的水溶液和混合单体D，混合单体C滴加速度为213g/小时，混合单体D的滴加速度为69g/小时，控制混合单体C和混合单体D同时滴加完，滴加完毕后升温到90℃，并在此温度下保温1小时，获得辅助分散剂；

在100升的搅拌槽中加入30升水，开搅拌，加入70kg200目的天然石膏粉，加400g分散剂，用泵送入两台串联的20升的砂磨机，砂磨后的浆料用激光光散射粒度仪进行分析测试，测得粒度82％小于2μm，用泵将浆料送入另一100升搅拌槽中，然后500g加入辅助分散剂，搅拌1小时，即获得石膏料浆，浆料重量含固量为69.5％。

采用ISO 2884-2-2003标准规定的方法，用NDJ-1型旋转粘度计测得浆料粘度为180厘泊。

将浆料在分离因素为300的离心机中离心3小时，底部沉降物为1.2％(重量)，且搅拌后又能均匀地分散在浆料中。

实施例2

分散剂的合成：

混合单体A

甲基丙烯酸                      28g

丙烯酸                          200g

甲基丙烯酸甲酯                  310g

甲基丙烯酸丁酯                  80g

混合单体B

丙烯酰胺                        65g

丙烯腈                          82g

去离子水                        500g

引发剂过氧化氢                  10g

在5升带夹套和回流冷凝装置的搅拌釜中加入1500g水和15g引发剂过硫酸钠，开搅拌加热，当温度升到75℃时，同时缓慢滴加混合单体A和混合单体B，混合单体A的滴加速度为88g/小时，混合单体B的滴加速度为94g/小时，控制混合单体A和混合单体B同时滴加完；

混合单体A和混合单体B同时滴加完，滴加完毕后升温到90℃，并在此温度下保温45分钟，获得分散剂。

石膏料浆的制备：

辅助分散剂的合成：

混合单体C

甲基丙烯酸                     15g

丙烯酸                         250g

丙烯腈                         100g

甲基丙烯磺酸钠                 320g

苯乙烯磺酸钠                   160g

丙烯酰胺                       75g

去离子水                       1000g

引发剂过硫酸钠                 10g

混合单体D

甲基丙烯酸甲酯                 380g

甲基丙烯酸丁酯                 310g

在8升带夹套和回流冷凝装置的搅拌釜中加入2000g水和15g引发剂过硫酸钠，开搅拌加热，当温度升到85℃时，同时缓慢滴加混合单体C水溶液和混合单体D，混合单体C的滴加速度为241g/小时，混合单体D的滴加速度为86g/小时，控制混合单体C和混合单体D同时滴加完；

滴加完毕后升温到90℃，并在此温度下保温1小时，获得辅助分散剂。

在100升的搅拌槽中加入30升水，开搅拌，加入75kg200目的天然石膏粉，加800g分散剂，用泵送入两台串联的20升的砂磨机，砂磨后的浆料用激光光散射粒度仪进行分析测试，测得粒度78％小于2μm，用泵将浆料送入另一100升搅拌槽的中，然后加750g入辅助分散剂，搅拌1.5小时即获得本发明的石膏料浆，浆料含固量71％。

采用ISO2884-2-2003标准规定的方法，用NDJ-1型旋转粘度计测得浆料粘度为150厘泊。

将浆料在分离因素为300的离心机中离心3小时，底部沉降物为1.5％(重量)，且搅拌后又能均匀地分散在浆料中。

Claims (3)

1.一种辅助分散剂，其特征在于，是这样制备的：

步骤(1)，将150～200重量份的水和1重量份的引发剂加热至60～85℃；

步骤(2)，然后将混合单体C与混合单体D同时滴加入步骤(1)的混合物中，混合单体C和混合单体D同时滴加完；

步骤(3)，升温至80～95℃，保温30～120分钟，获得辅助分散剂；

所说的混合单体C的组分和重量份数为：

甲基丙烯酸                  1—5份

丙烯酸                      25—35份

丙烯腈                      3—10份

甲基丙烯磺酸钠              20—35份

苯乙烯磺酸钠                15—20份

丙烯酰胺                    1—10份

去离子水                    100—150份

引发剂                      0.1—2.5份

所说的混合单体D的组分和重量份数为：

甲基丙烯酸甲酯              30—50份

甲基丙烯酸丁酯              20—30份

所说的引发剂选自过硫酸氨、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、过氧化氢丁基、过氧化二特丁基、过氧化二甲酰、偶氮二异丁腈中的一种或其混合物。

2.根据权利要求1所述的辅助分散剂，其特征在于，以步骤(1)的1份引发剂为基准，混合单体C的滴加速度为15～50重量份/小时，混合单体D的滴加速度为5.0～15重量份/小时。

3.权利要求1所述的辅助分散剂作为制备石膏浆料的应用。