CN101341217A - 分散剂用于在水中浓缩矿物质的用途、所得分散体及其用途 - Google Patents

分散剂用于在水中浓缩矿物质的用途、所得分散体及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明在于在矿物质水分散体制造方法中分散剂的用途：a)在无分散剂和/或研磨助剂的情况下在水中研磨低干提取物(≤40％)的所述矿物质，b)通过机械和/或热方式浓缩到高干提取物(≥65％)，其特征在于：－至少一种分散剂在阶段a)和阶段b)之间和/或在阶段b)之中和/或在阶段b)之中和之后引入，－其为以下物质的组合的形式：－至少一种丙烯酸均聚物，－和至少一种氟化无机化合物。

Description

分散剂用于在水中浓缩矿物质的用途、所得分散体及其用途
技术领域
本发明首先涉及能够在水中浓缩矿物质的新型分散剂的用途。
本发明还涉及由此获得的矿物质的水分散体及其在含有矿物质如碳酸钙的水制剂中的用途，尤其是在造纸(更尤其在纸张制造和纸张涂布(couchage)方面)、油漆、塑料和化妆品(例如牙膏的制造)的领域中。
背景技术
作为矿物质(尤其例如碳酸钙)的水悬浮液和分散体的制造者的本领域技术人员长期以来已经熟悉使用基于丙烯酸类均聚物和/或共聚物的分散剂和/或研磨助剂来使所述矿物质以高干物质浓度在水中保持悬浮，并且这是随时间而稳定的。
他们因此熟悉专利FR 2603042、EP 0100947、EP 0127388、EP 0129329和EP 0542644，这些专利描述了这些聚合物用于上述目的的用途，所述聚合物被各种中和剂完全或部分中和并且具有不太高的分子量。
与这些相同用途相关地，他们也熟悉专利FR 2488814、EP 0100948和EP 0542643，这些专利教导了比粘度为0.3至0.8的丙烯酸类均聚物和/或共聚物的部分的用途，该比粘度通过所涉及的专利中所述的一般方法进行测量。
但是，当通过下述方法获得时，这些能够获得随时间保持稳定的矿物质水悬浮液的各种解决方案不能使矿物粒子(尤其例如是碳酸钙)以高的矿物质干重量含量(大于或等于分散体总重量的65％)分散在水中：
a)不使用分散剂和/或研磨助剂，在低的干物质浓度(矿物质的干提取物或干重量含量相对于悬浮液总重量为小于40％)下，在含水介质中研磨矿物质，
b)然后，机械和/或热浓缩，以获得相对于分散体总重量的干物质含量大于或等于65％的矿物质水分散体，
分散剂在阶段a)和阶段b)之间，和/或在阶段b)之中，和/或在阶段b)之中和之后被引入。
在本申请的下面部分中，申请人可以通过措辞“在无分散剂的情况下在低干提取物下研磨然后在分散剂存在下浓缩至高干提取物的方法”来表示这种方法。
为了解决这一特殊技术问题，本领域技术人员熟悉文献EP 0027996，该文献描述了通过在无分散剂的湿介质中研磨的阶段制造矿物质水悬浮液的方法，该悬浮液随后过滤，将由此获得的滤饼干燥或通过添加分散剂转化成低粘度的悬浮液；该研磨阶段在小于悬浮液总重量的60％的干物质浓度下进行，并且在添加分散剂后获得的最终悬浮液具有至少大于其总重量的80％的干物质含量。
但是，如果本领域技术人员没有合适地选择他们所使用的分散剂，那么他们就不能在继续保持所得悬浮液的可处理特性的同时成功地获得足够高的最终干物质含量；在该文献EP 0027996中没有向本领域技术人员讲授与具体分散剂的选择有关的内容，也没有与为获得这样高的干物质含量而使用的实验条件和与这种悬浮液的使用相容的粘度有关的内容：该文献因此不能解决本申请的技术问题。
正是因此，文献EP 0027996之后的另外两个文献针对相同的技术问题，但其以特定分散剂的选择为角度，这能够有效解决本申请的技术问题。我们在下文中会看出，这些文献对本领域技术人员而言是有缺点的。
因而，本领域技术人员熟悉专利WO 01/048093，其教导了丙烯酸均聚物和丙烯酸与不同烯丙基类和乙烯基类水溶性单体的共聚物的使用，其分子量对应于粘度指数根据所涉及的专利文献中所述的方法为0.08至0.80。
专利EP 0850685教导了另一解决方案，该方案在于使用丙烯酸与马来酸的共聚物，该共聚物具有的这两种单元间的摩尔比为2∶1至10∶1，且平均分子量为1,000至100,000道尔顿。
最后，本领域技术人员也熟悉文献EP 1147061，其描述了与上述方法类似但仍有不同的方法。该文献描述的方法的特征在于如下阶段：制造重量含量不超过40％的碳酸盐稀释水悬浮液，然后除水以获得45％至65％的重量含量，然后任选添加分散剂，然后减压除水以便将重量含量提高至少5％，最后机械处理所得悬浮液。该方法因此不同于构成本申请主题的方法；另一方面，其由于较多的阶段数而似乎实施起来更复杂，并且需要能够在减压下工作的装置。
本领域技术人员如今开发了新解决方案以获得具有高干提取物(相对于分散体总重量大于65重量％的矿物质)和在100转/分钟下测得为低于5,000mPa.s的即时BrookfieldTM粘度的矿物粒子(尤其例如是碳酸钙)的水分散体，该分散体在不使用分散剂和/或研磨助剂的含水介质中在以低干物质浓度(相对于分散体总重量低于40重量％的矿物质)研磨的阶段之后的机械和/或热浓缩阶段中获得，除了WO 01/048093和EP 0850685外，现有技术的文献都没有提出这种方案。
另外，文献WO 01/048093和EP 0850685尤其教导了：完全或部分中和的丙烯酸均聚物和/或共聚物不适用于在无分散剂的情况下在低干提取物下研磨然后在分散剂存在下浓缩至高干提取物的方法中在水中分散碳酸钙。这种教导被认为排除了作为文献WO 01/048093和EP 0850685中所述的选择发明的主题的非常特别的丙烯酸均聚物和共聚物。这些解决方案的特别局限的特性不能给予本领域技术人员在选择其希望使用的分散剂方面的高自由度。
完全令人惊讶地，本发明使本领域技术人员能够不受限制地使用丙烯酸均聚物。这是因为，出人意料地，丙烯酸均聚物与氟化无机化合物的根据本发明的组合使用正好使本领域技术人员能够根据在无分散剂的情况下在低干提取物下研磨然后在分散剂存在下浓缩至高干提取物的方法分散碳酸钙。尤其考虑到文献WO 01/048093和EP 0850685给出的教导，本领域技术人员则令人惊讶地成功获得高干提取物(相对于分散体总重量为高于65重量％的矿物质)和在100转/分钟下测得的低即时BrookfieldTM粘度(低于5,000mPa.s)。
最后，本发明使本领域技术人员能够通过优化由丙烯酸均聚物与氟化无机化合物构成的成对组合来获得经证实令人惊讶地比文献WO01/048093和EP 0850685中提出的那些方案更有效的解决方案；这是因为本申请中所述的一些解决方案能够使本领域技术人员获得非常高的干提取物(相对于分散体总重量为高于70重量％的矿物质)和在100转/分钟下测得的非常低的即时BrookfieldTM粘度(低于500mPa.s，有时甚至低于250mPa.s)，这在两个文献WO 01/048093和EP 0850685中没有揭示。
发明内容
本发明因此基于在矿物质水分散体制造方法中分散剂的用途，包括下述阶段：
a)通过在无分散剂和/或研磨助剂的情况下研磨所述矿物质来制备矿物质水悬浮液，所述悬浮液具有小于或等于其总重量的40％的矿物质干重量浓度，
b)通过机械和/或热方式浓缩在阶段a)的过程中获得的矿物质水悬浮液，以获得其矿物质干重量浓度至少等于所述分散体总重量的65％的矿物质水悬浮液，
其特征在于，
-至少一种分散剂在阶段a)和阶段b)之间和/或在阶段b)之中和/或在阶段b)之中和之后引入，
-其为以下物质的组合的形式：
-至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
在碳酸钙的水分散体领域中，申请人熟悉氟化无机化合物的使用。
因此，文献US 3179493教导了在选自钾、钠和铵的氟化物和硅氟化物的氟化化合物存在下通过钙盐与碳酸化化合物之间的反应制造细分的高纯度沉淀碳酸钙。至于文献US 3793047，其教导了为了获得耐磨和耐酸的乳白色粒子，用氟化化合物(H2SiF6和MgSiF6)进行碳酸钙的表面处理。
一方面，这些专利与本领域技术人员的现有问题相距甚远，因为所处理的技术问题与本文献中提到的技术问题非常不同。另一方面，在所采用的解决方案方面，这两个文献中所述的方法与本发明的方法根本不同，因为它们是碳酸钙制造方法(US 3179493)和碳酸钙处理方法(US 3793047)。最后，这两个文献中所用的解决方案也与本发明的解决方案不同，因为它们没有揭示氟化无机化合物与丙烯酸均聚物的结合。
因此，本领域技术人员已经令人惊讶地开发出一种新的解决方案以便以大于或等于所述分散体的65重量％的矿物质干重量含量和在100转/分钟下测得的低于5000mPa.s的即时BrookfieldTM粘度在水中分散矿物粒子，尤其例如是碳酸钙，这起源于在无分散剂的情况下在低干提取物下研磨然后在分散剂存在下浓缩至高干提取物的方法。
这种解决方案因此基于在矿物质水分散体制造方法中分散剂的用途，包括下列阶段：
a)通过在无分散剂和/或研磨助剂的情况下研磨所述矿物质来制备矿物质水悬浮液，所述悬浮液具有小于或等于其总重量的40％的矿物质干重量浓度，
b)通过机械和/或热方式浓缩在阶段a)的过程中获得的矿物质水悬浮液，以获得至少等于所述分散体总重量的65％的矿物质干重量浓度，
其特征在于，
-至少一种分散剂在阶段a)和阶段b)之间和/或在阶段b)之中和/或在阶段b)之中和之后引入，
-其为以下物质的组合的形式：
-至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
在阶段b)的过程中所用的机械和热浓缩方式选自本领域技术人员公知的那些。
本领域技术人员也可以在其选择的时刻，也就是在阶段a)和阶段b)之间，和/或在阶段b)之中，和/或在阶段b)之中和之后来使用现有技术的任何其它分散剂，从而优化他们希望获得的最终矿物质分散体的特性。
本发明的分散剂的用途的特征在于，在阶段a)的过程中获得的矿物质水悬浮液具有优选小于35％，更优选小于30％的矿物质干重量浓度，且在阶段b)的过程中获得的矿物质水分散体具有优选大于68％，更优选大于70％的矿物质干重量浓度。
这种用途的特征还在于，在阶段b)后立即获得的矿物质水分散体具有低于5,000mPa.s，优选低于2,000mPa.s，非常优选低于1,000mPa.s，极其优选低于500mPa.s的在100转/分钟下测得的BrookfieldTM粘度。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，矿物质选自天然或合成碳酸钙，白云石，高岭土，滑石，水泥，石膏，石灰，氧化镁，二氧化钛，缎光白，三氧化铝或三氢氧化铝，二氧化硅，云母和这些填料间的混合物，例如滑石-碳酸钙混合物，碳酸钙-高岭土混合物，或者碳酸钙与三氢氧化铝或三氧化铝的混合物，或者与合成或天然纤维的混合物或者矿物共结构体(co-structures)如滑石-碳酸钙或滑石-二氧化钛共结构体，或者它们的混合物。
优选地，它们选自天然或合成碳酸钙或滑石或高岭土或者它们的混合物。
它们非常优选选自天然或合成碳酸钙或者它们的混合物。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，一方面是氟化无机化合物且另一方面是丙烯酸均聚物被同时引入，或者首先引入氟化无机化合物，随后引入丙烯酸均聚物，或者首先引入丙烯酸均聚物，随后引入氟化无机化合物。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，氟化无机化合物和丙烯酸均聚物在同时引入时以水悬浮液和/或水溶液的形式引入。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，当这两种化合物相继引入时，无论引入顺序如何，氟化无机化合物以粉末形式和/或以水悬浮液形式和/或以水溶液形式引入，且丙烯酸均聚物以水溶液形式引入。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，使用相对于矿物质干重量为0.1％至3.0％，优选0.5％至1.5％干重量的至少一种丙烯酸均聚物。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，使用相对于矿物质干重量为0.01％至0.5％，优选0.05％至0.25％干重量的至少一种氟化无机化合物。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，氟化无机化合物选自化合物NaF、NaHF2、H2SiF6、HKF2、FeF2、PbF2、HNH4F2和它们的混合物，并优选选自化合物NaF、H2SiF6、HKF2和它们的混合物，且其优选为化合物NaF。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，所用丙烯酸均聚物利用中和剂进行部分或完全中和，所述中和剂选自钙、镁的氢氧化物和/或氧化物，钠、钾的氢氧化物，或者氨水(ammoniaque)，或者它们的混合物，优选选自氢氧化钠、氨水或者它们的混合物，非常优选氨水。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，所用丙烯酸均聚物具有1,000至150,000道尔顿，优选5,000至100,000道尔顿，更优选15,000至80,000道尔顿的平均分子量。
本发明的分散剂的用途的特征还在于，丙烯酸均聚物具有以中和的酸性点的摩尔百分比表示的10至100，优选50至100，更优选70至100的中和率。
本发明的另一目的是在包括下述阶段的制造法中通过本发明的用途获得的矿物质水分散体：
a)通过在无分散剂和/或研磨助剂的情况下研磨所述矿物质来制备矿物质水悬浮液，所述悬浮液具有小于或等于其总重量的40％的矿物质干重量浓度，
b)通过机械和/或热方式浓缩在阶段a)的过程中获得的矿物质水悬浮液，以获得至少等于所述分散体总重量的65％的矿物质干重量浓度，
这是在阶段a)和阶段b)之间和/或在阶段b)之中和/或在阶段b)之中和之后引入的至少一种分散剂的存在下进行的，所述试剂以下述物质的组合的形式被引入：
-至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
本发明的另一目的基于矿物质水分散体，其特征在于它们含有：
-至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
这些矿物质水分散体的特征还在于，它们具有优选大于68％，更优选大于70％的矿物质干重量浓度。
这些矿物质水分散体的特征还在于，矿物质选自天然或合成碳酸钙，白云石，高岭土，滑石，水泥，石膏，石灰，氧化镁，二氧化钛，缎光白，三氧化铝或三氢氧化铝，二氧化硅，云母和这些填料间的混合物，例如滑石-碳酸钙混合物，碳酸钙-高岭土混合物，或者碳酸钙与三氢氧化铝或三氧化铝的混合物，或者与合成或天然纤维的混合物或者矿物共结构体如滑石-碳酸钙或滑石-二氧化钛共结构体，或者它们的混合物。
优选地，它们选自天然或合成碳酸钙或滑石或高岭土或者它们的混合物。
它们非常优选选自天然或合成碳酸钙或者它们的混合物。
这些矿物质水分散体的特征还在于，它们含有相对于矿物质干重量为0.1％至3.0％，优选0.5％至1.5％干重量的至少一种丙烯酸均聚物。
这些矿物质水分散体的特征还在于，它们含有相对于矿物质干重量为0.01％至0.5％，优选0.05％至0.25％干重量的至少一种氟化无机化合物。
这些矿物质水分散体的特征还在于，氟化无机化合物选自化合物NaF、NaHF2、H2SiF6、HKF2、FeF2、PbF2、HNH4F2和它们的混合物，并优选选自化合物NaF、H2SiF6、HKF2和它们的混合物，且其优选为化合物NaF。
这些矿物质水分散体的特征还在于，所用丙烯酸均聚物利用中和剂进行部分或完全中和，所述中和剂选自钙、镁的氢氧化物和/或氧化物，钠、钾的氢氧化物，或者氨水，或者它们的混合物，优选选自氢氧化钠、氨水或者它们的混合物，非常优选氨水。
这些矿物质水分散体的特征还在于，所用丙烯酸均聚物具有1,000至150,000道尔顿，优选5,000至100,000道尔顿，更优选15,000至80,000道尔顿的平均分子量。
这些矿物质水分散体的特征还在于，丙烯酸均聚物具有以中和的酸性点的摩尔百分比表示的10至100，优选50至100，更优选70至100的中和率。
本发明的另一目的是这些水分散体的用途，用在含有矿物质的水制剂的制造领域中，尤其是造纸领域中，尤其是在制造纸张和制造用来生产涂布的纸张的纸用涂料(sauces de couchage)中，在塑料和油漆的领域中，以及在化妆品中，尤其是在牙膏制造中。
具体实施方式
下列实施例例证了本发明但并不限制其范围。
实施例1
该实施例例证了分散剂在下列方法中的用途：
(a)通过在无研磨助剂和无分散剂的情况下在等于所述悬浮液总重量的20％的矿物质干重量浓度下研磨碳酸钙来制备所述碳酸钙的水悬浮液，该碳酸钙是挪威大理石，其粒度为75重量％粒子具有小于1微米的直径(用MICROMERITICSTM公司出售的SedigraphTM 5100型装置测量)，
(b)然后借助热蒸发器浓缩由此在阶段a)的过程中获得的碳酸钙水悬浮液，以获得尽可能高的矿物质干重量浓度，
其中在阶段b)的过程中，使用：
要么是本发明的分散剂，其为下列物质的组合的形式：
-完全或部分中和的至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
要么是现有技术的分散剂。
对于每一试验No.1至17，对于每一矿物质水分散体，根据本领域技术人员公知的方法，在阶段b)后立即在25℃下测定在100转/分钟下的BrookfieldTM粘度，并标为μ100 t0。
试验No.1
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其70摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于13,300道尔顿，并具有等于0.075的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.2
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其被氨水完全中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.3
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其50摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和且15摩尔％的酸性点被氢氧化镁中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.4
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.80干重量％丙烯酸均聚物，其40摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.5
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.70干重量％丙烯酸均聚物，其80摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.6
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.70干重量％丙烯酸均聚物，其60摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.7
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其15摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.8
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.73干重量％丙烯酸均聚物，其40摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.05干重量％的化合物H2SiF6。
试验No.9
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.70干重量％丙烯酸均聚物，其80摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.25干重量％的化合物HKF2。
试验No.10
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其60摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.25干重量％的化合物HKF2。
试验No.11
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.70干重量％丙烯酸均聚物，其80摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.25干重量％的化合物FeF2。
试验No.12
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.70干重量％丙烯酸均聚物，其80摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.25干重量％的化合物PbF2。
试验No.13
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.70干重量％丙烯酸均聚物，其40摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，并具有等于0.07的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.25干重量％的化合物HNH4F2。
试验No.14
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其被氢氧化钠完全中和，其分子量Mw等于50,000道尔顿，并具有等于0.8的粘度指数(根据文献WO01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.15
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其被氢氧化钾完全中和，其分子量Mw等于50,000道尔顿，并具有等于0.8的粘度指数(根据文献WO01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.16
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其50摩尔％的酸性点被氢氧化镁中和且30摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于50,000道尔顿，并具有等于0.8的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
试验No.17
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.75干重量％丙烯酸均聚物，其80摩尔％的酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于50,000道尔顿，并具有等于0.8的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测量)，
-和0.10干重量％的氟化钠。
对于各个试验No.1至17，在t＝0，在25℃和在100转/分钟的转速下测得的标为μ100 t0的BrookfieldTM粘度值(mPa.s)，以及标为ES的干提取物值(以矿物质干重量相对于所得分散体总重量的百分比表示)列在表1中。
表1：根据本发明的分散剂的特性和根据本发明获得的分散体的ES和μ100 t0的值
Figure A20068004834400211
在这个表中：
-中和率1(％)是指以中和的酸性点的摩尔百分比表示的每一均聚物的中和率，
-量2是指以所述聚合物干重量相对于矿物质总干重量的百分比表示的所用均聚物的量，
-量3是指以所述氟化无机化合物干重量相对于矿物质总干重量的百分比表示的所用氟化无机化合物的量，
-μ100 t0是指在阶段b)后立即在100转/分钟下测得的并标作μ100 t0的BrookfieldTM粘度，
-ES是指以矿物质干重量相对于每一分散体总重量的百分比表示的干提取物。
表1的解读因此表明，本发明的分散剂的使用能够使已经在无分散剂也无研磨助剂的情况下在小于所述悬浮液总重量的40％的干物质浓度下研磨的碳酸钙初始悬浮液以高于所述分散体总重量的65％的矿物质干重量浓度有效分散。
更有利地，该表表明，本发明的分散剂的使用能够在上述方法中获得具有高于65％的矿物质干重量浓度和低于5,000mPa.s的在100转/分钟下测得的即时BrookfieldTM粘度的碳酸钙水分散体。
对于一些试验来说，令人惊讶地，甚至获得高于70％的矿物质干重量浓度和低于500mPa.s的在100转/分钟下测得的即时BrookfieldTM粘度(试验No.2，7和14的情况)。
这些结果完全符合本领域技术人员的要求。
试验No.18
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.75干重量％的被氢氧化钠完全中和且分子量等于14,000道尔顿的丙烯酸均聚物。
试验No.19
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.75干重量％的被氢氧化钠完全中和且分子量等于12,000道尔顿的丙烯酸均聚物。
试验No.20
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.75干重量％的被氨水完全中和且分子量等于10,000道尔顿的丙烯酸均聚物。
试验No.21
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.80干重量％的被氨水完全中和且分子量等于10,000道尔顿的丙烯酸均聚物。
试验No.22
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.85干重量％的被氨水完全中和且分子量等于10,000道尔顿的丙烯酸均聚物。
对于各个试验No.18至22，在t＝0，在25℃和在100转/分钟转速下测得的标为μ100 t0的BrookfieldTM粘度值(mPa.s)，和标为ES的干提取物值(以矿物质干重量相对于所得分散体总重量的百分比表示)列在表2中。
表2：根据现有技术的分散剂的特性和所得分散体的ES和μ100 t0的值
Figure A20068004834400231
在该表中：
-中和率1(％)是指以中和的酸性点的摩尔百分比表示的每一均聚物的中和率，
-量2是指以所述聚合物干重量相对于矿物质总干重量的百分比表示的所用均聚物的量，
-μ100 t0是指在阶段b)后立即在100转/分钟下测得的并标作μ100 t0的BrookfieldTM粘度，
-ES是指以矿物质干重量相对于每一分散体总重量的百分比表示的干提取物。
表2的解读因此表明，试验No.18至22都不能获得低于5,000mPa.s的在阶段b)后立即在100转/分钟下测得的BrookfieldTM粘度和同时的大于65重量％矿物质的干提取物：通过本申请试图解决的技术问题，这仍然是本领域技术人员的主要目的。
与表1中所示的结果的比较因此表明使用本发明的聚合物获得的令人惊讶的效果。
最后，使用如文献EP 0850685中所述的丙烯酸与马来酸酐的共聚物进行试验(试验No.23)和如文献WO 01/048093中所述的丙烯酸均聚物的试验(试验No.24)：这两个试验例示现有技术并在与对试验No.1至17所述相同的方法中使用所述聚合物。
试验No.23
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.75干重量％的被氢氧化钠完全中和且分子量Mw等于22,500道尔顿的丙烯酸与马来酸酐的共聚物(3∶1摩尔混合)。
试验No.24
该试验例示了现有技术并使用相对于碳酸钙干重量的0.75干重量％的丙烯酸均聚物，其被氢氧化钠完全中和且分子量Mw等于50,000道尔顿，并具有等于0.8的粘度指数(根据文献WO 01/048093中所述的方法测得)。
对于各个试验No.23和24，在t＝0，在25℃和在100转/分钟转速下测得的标为μ100 t0的BrookfieldTM粘度值(mPa.s)，和标为ES的干提取物值(以矿物质干重量相对于所得分散体总重量的百分比表示)列在表3中。
对试验No.2、7和14获得的结果也显示在表3中。
表3：根据本发明的分散剂的特性和根据本发明获得的分散体的ES和μ100 t0的值
Figure A20068004834400251
在该表中：
-术语均聚物是指丙烯酸均聚物，
-术语共聚物是指丙烯酸与马来酸酐的共聚物(3∶1摩尔混合)，其分子量为22,500道尔顿，
-中和率1(％)是指以中和的酸性点的摩尔百分比表示的每一均聚物或共聚物的中和率，
-量2是指以所述聚合物干重量相对于矿物质总干重量的百分比表示的所用均聚物或共聚物的量，
-量3是指以所述氟化无机化合物干重量相对于矿物质总干重量的百分比表示的所用氟化无机化合物的量，
-μ100 t0是指在阶段b)后立即在100转/分钟下测得的并标作μ100 t0的BrookfieldTM粘度，
-ES是指以矿物质干重量相对于每一分散体总重量的百分比表示的干提取物。
这些结果表明，使用本发明的新型分散剂能够在其优化后向本领域技术人员提供比由他们之前可用于解决其问题的现有技术的仅有两个文献(WO 01/048093和EP 0850685)中提出的非常局限性的选择构成的那些方案更为有效的解决方案。
实施例2
该实施例例证了分散剂在下列方法中的用途：
(a)通过在无研磨助剂和无分散剂的情况下在等于所述悬浮液总重量的30％的矿物质干重量浓度下研磨碳酸钙来制备所述碳酸钙的水悬浮液，该碳酸钙是挪威大理石，其粒度为75重量％粒子具有小于1微米的直径(用MICROMERITICSTM公司出售的SedigraphTM 5100型装置测量)，
(b)然后借助热蒸发器浓缩由此在阶段a)的过程中获得的碳酸钙水悬浮液，以获得尽可能高的矿物质干重量浓度，
其中采用下述物质的组合的形式的本发明分散剂：
-完全或部分中和的至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
对于下列每一试验，对于每一矿物质水分散体，根据本领域技术人员公知的方法，在阶段b)后立即在25℃下测定在100转/分钟下的BrookfieldTM粘度，并标为μ100 t0。
试验No.25
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.10干重量％的NaHF2，在阶段a)和阶段b)之间引入，
-和0.60干重量％丙烯酸均聚物，其所有酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，在阶段b)中分三次引入。
试验No.26
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.10干重量％的NaF和0.1干重量％的H2SiF6，在阶段a)和阶段b)之间引入，
-和0.60干重量％丙烯酸均聚物，其所有酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于10,000道尔顿，在阶段b)之中和之后引入。
表4：根据本发明的分散剂的特性和根据本发明获得的分散体的ES和μ100 t0的值
Figure A20068004834400271
表4使用表1的缩写；它们的含义如上给出。
表4的解读因此表明，本发明的分散剂的使用能够使已经在无分散剂也无研磨助剂的情况下在小于所述悬浮液总重量的40％的干物质浓度下研磨的碳酸钙初始悬浮液以高于所述分散体总重量的65％的矿物质干重量浓度有效分散。
更有利地，该表表明，本发明的分散剂的使用能够在上述方法中获得具有高于65％的矿物质干重量浓度和低于5,000mPa.s的在100转/分钟下测得的即时BrookfieldTM粘度的碳酸钙水分散体。
实施例3
该实施例例证了分散剂在下列方法中的用途：
(a)通过在无研磨助剂和无分散剂的情况下在等于所述悬浮液总重量的16％的矿物质干重量浓度下研磨碳酸钙来制备所述碳酸钙的水悬浮液，该碳酸钙是挪威大理石，其粒度为75重量％粒子具有小于1微米的直径(用MICROMERITICSTM公司出售的SedigraphTM 5100型装置测量)，
(b)然后借助热蒸发器浓缩由此在阶段a)的过程中获得的碳酸钙水悬浮液，以获得尽可能高的矿物质干重量浓度，
其中使用如下物质的组合的形式的本发明分散剂：
-完全或部分中和的至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
试验No.27
该试验例示了本发明并使用，相对于碳酸钙的干重量：
-0.10干重量％的NaF，在阶段a)和阶段b)之间引入，
-和0.80干重量％丙烯酸均聚物，通过被称作RAFT(根据文献2821620中所述的方法)的受控自由基聚合法获得，其所有酸性点被氢氧化钠中和，其分子量Mw等于9,500道尔顿，在阶段b)中引入，然后在阶段b)后引入0.2％。
申请人表明，试验No.1至26中所用的所有丙烯酸均聚物通过传统的聚合法获得。
表5：根据本发明的分散剂的特性和根据本发明获得的分散体的ES和μ100 t0的值
Figure A20068004834400281
表5的解读因此表明，本发明的分散剂的使用能够使已经在无分散剂也无研磨助剂的情况下在小于所述悬浮液总重量的40％的干物质浓度下研磨的碳酸钙初始悬浮液以高于所述分散体总重量的65％的矿物质干重量浓度有效分散。
更有利地，该表表明，本发明的分散剂的使用能够在上述方法中获得具有高于65％的矿物质干重量浓度和低于5,000mPa.s的在100转/分钟下测得的即时BrookfieldTM粘度的碳酸钙水分散体。
最后，申请人表明，除已经以水溶液形式使用的H2SiF6外，所有氟化化合物均以溶液形式用在本发明中。

Claims (48)

1.在矿物质水分散体制造方法中分散剂的用途，包括下述阶段：
a)通过在无分散剂和/或研磨助剂的情况下研磨所述矿物质来制备矿物质水悬浮液，所述悬浮液具有小于或等于其总重量的40％的矿物质干重量浓度，
b)通过机械和/或热方式浓缩在阶段a)的过程中获得的矿物质水悬浮液，以获得至少等于所述分散体总重量的65％的矿物质干重量浓度，
其特征在于，
-至少一种分散剂在阶段a)和阶段b)之间和/或在阶段b)之中和/或在阶段b)之中和之后引入，
-其为以下物质的组合的形式：
-至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
2.根据权利要求1的分散剂的用途，其特征在于在阶段a)的过程中获得的矿物质水悬浮液具有优选小于35％，更优选小于30％(相对于所述悬浮液的总重量)的矿物质干重量浓度，并且在阶段b)后获得的矿物质水分散体具有优选大于68％，更优选大于70％(相对于所述分散体的总重量)的矿物质干重量浓度。
3.根据权利要求1或2之一的分散剂的用途，其特征在于在阶段b)后立即获得的矿物质水分散体具有低于5,000mPa.s，优选低于2,000mPa.s，非常优选低于1,000mPa.s，极其优选低于500mPa.s的在100转/分钟下测得的BrookfieldTM粘度。
4.根据权利要求1至3之一的分散剂的用途，其特征在于矿物质选自天然或合成碳酸钙，白云石，高岭土，滑石，水泥，石膏，石灰，氧化镁，二氧化钛，缎光白，三氧化铝或三氢氧化铝，二氧化硅，云母和这些填料间的混合物，例如滑石-碳酸钙混合物，碳酸钙-高岭土混合物，或者碳酸钙与三氢氧化铝或三氧化铝的混合物，或者与合成或天然纤维的混合物或者矿物共结构体如滑石-碳酸钙或滑石-二氧化钛共结构体，或者它们的混合物。
5.根据权利要求4的分散剂的用途，其特征在于矿物质选自天然或合成碳酸钙或滑石或高岭土或者它们的混合物。
6.根据权利要求5的分散剂的用途，其特征在于矿物质选自天然或合成碳酸钙或者它们的混合物。
7.根据权利要求1至6之一的分散剂的用途，其特征在于，一方面是氟化无机化合物且另一方面是丙烯酸均聚物被同时引入，或者首先引入氟化无机化合物，随后引入丙烯酸均聚物，或者首先引入丙烯酸均聚物，随后引入氟化无机化合物。
8.根据权利要求1至7之一的分散剂的用途，其特征在于氟化无机化合物和丙烯酸均聚物在同时引入时以水悬浮液和/或水溶液的形式引入。
9.根据权利要求1至7之一的分散剂的用途，其特征在于，当这两种化合物相继引入时，无论引入顺序如何，氟化无机化合物以粉末形式和/或以水悬浮液形式和/或以水溶液形式引入，且丙烯酸均聚物以水溶液形式引入。
10.根据权利要求1至9之一的分散剂的用途，其特征在于使用相对于矿物质干重量为0.1％至3.0％，优选0.5％至1.5％干重量的至少一种丙烯酸均聚物。
11.根据权利要求1至10之一的分散剂的用途，其特征在于使用相对于矿物质干重量为0.01％至0.5％，优选0.05％至0.25％干重量的至少一种氟化无机化合物。
12.根据权利要求1至11之一的分散剂的用途，其特征在于氟化无机化合物选自化合物NaF、NaHF2、H2SiF6、HKF2、FeF2、PbF2、HNH4F2和它们的混合物。
13.根据权利要求12的分散剂的用途，其特征在于氟化无机化合物选自化合物NaF、H2SiF6、HKF2和它们的混合物。
14.根据权利要求13的分散剂的用途，其特征在于氟化无机化合物是化合物NaF。
15.根据权利要求1至14之一的分散剂的用途，其特征在于所用丙烯酸均聚物利用中和剂进行部分或完全中和，所述中和剂选自钙、镁的氢氧化物和/或氧化物，钠、钾的氢氧化物，或者氨水，或者它们的混合物。
16.根据权利要求15的分散剂的用途，其特征在于中和剂选自氢氧化钠、氨水或者它们的混合物。
17.根据权利要求16的分散剂的用途，其特征在于中和剂是氨水。
18.根据权利要求1至17之一的分散剂的用途，其特征在于所用丙烯酸均聚物具有1,000至150,000道尔顿的平均分子量。
19.根据权利要求18的分散剂的用途，其特征在于所用丙烯酸均聚物具有5,000至100,000道尔顿的平均分子量。
20.根据权利要求19的分散剂的用途，其特征在于所用丙烯酸均聚物具有15,000至80,000道尔顿的平均分子量。
21.根据权利要求1至20之一的分散剂的用途，其特征在于丙烯酸均聚物具有以中和的酸性点的摩尔百分比表示的10至100的中和率。
22.根据权利要求21的分散剂的用途，其特征在于以中和的酸性点的摩尔百分比表示的中和率优选为50至100。
23.根据权利要求22的分散剂的用途，其特征在于以中和的酸性点的摩尔百分比表示的中和率优选为70至100。
24.矿物质水分散体，其特征在于它们通过权利要求1至23之一的方法获得。
25.矿物质水分散体，其特征在于它们含有：
-至少一种丙烯酸均聚物，
-和至少一种氟化无机化合物。
26.根据权利要求25的矿物质水分散体，其特征在于，它们具有优选大于68％，更优选大于70％的矿物质干重量浓度。
27.根据权利要求25或26之一的矿物质水分散体，其特征在于矿物质选自天然或合成碳酸钙，白云石，高岭土，滑石，水泥，石膏，石灰，氧化镁，二氧化钛，缎光白，三氧化铝或三氢氧化铝，二氧化硅，云母和这些填料间的混合物，例如滑石-碳酸钙混合物，碳酸钙-高岭土混合物，或者碳酸钙与三氢氧化铝或三氧化铝的混合物，或者与合成或天然纤维的混合物或者矿物共结构体如滑石-碳酸钙或滑石-二氧化钛共结构体，或者它们的混合物。
28.根据权利要求27的矿物质水分散体，其特征在于矿物质选自天然或合成碳酸钙或滑石或高岭土或者它们的混合物。
29.根据权利要求28的矿物质水分散体，其特征在于矿物质选自天然或合成碳酸钙或者它们的混合物。
30.根据权利要求25至29之一的矿物质水分散体，其特征在于它们含有相对于矿物质干重量为0.1％至3.0％，优选0.5％至1.5％干重量的至少一种丙烯酸均聚物。
31.根据权利要求25至30之一的矿物质水分散体，其特征在于它们含有相对于矿物质干重量为0.01％至0.5％，优选0.05％至0.25％干重量的至少一种氟化无机化合物。
32.根据权利要求25至31之一的矿物质水分散体，其特征在于氟化无机化合物选自化合物NaF、NaHF2、H2SiF6、HKF2、FeF2、PbF2、HNH4F2和它们的混合物。
33.根据权利要求32的矿物质水分散体，其特征在于氟化无机化合物选自化合物NaF、H2SiF6、HKF2和它们的混合物。
34.根据权利要求33的矿物质水分散体，其特征在于氟化无机化合物是化合物NaF。
35.根据权利要求25至34之一的矿物质水分散体，其特征在于所用丙烯酸均聚物利用中和剂进行部分或完全中和，所述中和剂选自钙、镁的氢氧化物和/或氧化物，钠、钾的氢氧化物，或者氨水，或者它们的混合物。
36.根据权利要求35的矿物质水分散体，其特征在于中和剂选自氢氧化钠、氨水或者它们的混合物。
37.根据权利要求36的矿物质水分散体，其特征在于中和剂是氨水。
38.根据权利要求25至37之一的矿物质水分散体，其特征在于所用丙烯酸均聚物具有1,000至150,000道尔顿的平均分子量。
39.根据权利要求38的矿物质水分散体，其特征在于所用丙烯酸均聚物具有5,000至100,000道尔顿的平均分子量。
40.根据权利要求39的矿物质水分散体，其特征在于所用丙烯酸均聚物具有15,000至80,000道尔顿的平均分子量。
41.根据权利要求25至40之一的矿物质水分散体，其特征在于丙烯酸均聚物具有以中和的酸性点的摩尔百分比表示的10至100的中和率。
42.根据权利要求41的矿物质水分散体，其特征在于丙烯酸均聚物具有以中和的酸性点的摩尔百分比表示的50至100的中和率。
43.根据权利要求42的矿物质水分散体，其特征在于丙烯酸均聚物具有以中和的酸性点的摩尔百分比表示的70至100的中和率。
44.根据权利要求24至43之一的矿物质水分散体在制造含有矿物质的水制剂中的用途。
45.根据权利要求24至43之一的矿物质水分散体在造纸领域中，尤其是在制造纸张和制造用来生产涂布的纸张的纸用涂料中的用途。
46.根据权利要求24至43之一的矿物质水分散体在塑料中的用途。
47.根据权利要求24至43之一的矿物质水分散体在油漆中的用途。
48.根据权利要求24至43之一的矿物质水分散体在牙膏制造中的用途。
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