CN101492575B - 一种造纸用钛白粉的表面改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸用钛白粉的表面改性方法，包括以下步骤：A.按重量份将0份-100份的钛白粉和0份-20份的无机物进行混合，B.将步骤A所得混合物中添加步骤A粉体总重量0.1％-2％的有机助剂混合粉碎得产品。通过本发明可有效地改进钛白粉在介质中的润湿性、分散性。最终改进其在纸浆中的留驻率，达到高留着、高遮盖、高白度的目的。通过该方法改性后的钛白粉在应用性能上具有很大的改善，产品的各项性能均达到或优于国外同类产品的性能。
Description
技术领域
本发明表涉及一种造纸用钛白粉颜填料改性的方法。
技术背景
由于钛白粉具有独特的物理化学性质和优良的颜料性能，被广泛应用于涂料、塑料、合成纤维、橡胶和油墨等行业。但未经表面改性的钛白粉颗粒，在纸浆中分散性较差，留着率较低，并且由于其具有较强的光化学活性，使得其颜料应用性能较差。因此必须对其进行表面改性，通过表面无机、有机改性，可有效地改进钛白粉在介质中的润湿性、分散性。最终改进其在纸浆中的留驻率，达到高留着、高遮盖、高白度的目的。
目前常用的处理方法为将所要改性的钛白粉进行打浆分散、砂磨处理、湿法包膜之后，进行水洗、干燥、气流粉碎的同时加入粉碎助剂，达到改性的目的。改性剂为表面活性剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、聚合物剂DwA等，如中国专利200610102302.5所述的一种钛白粉表面无机-有机改性的方法，是用湿法包膜处理达到钛白粉改性的目的。但经这些改性的钛白粉在水中的分散和润湿等性能仍不是十分理想，且在纸浆中的留着率较低，造成大量的白水流失，即使白水循环利用，也造成能源的浪费，总体粉体生产成本及应用成本均较高。
在多年的钛白粉生产过程及客户使用过程中，发现国产颜、填料和进口颜、填料的性能存在较大差距。在造纸填料应用过程中主要表现为：国产颜、填料在水中的分散稳定性较差，在纸张中的灰分低、留着率不高，进而影响纸张的的光泽、白度、遮盖力、透气性。例如钛白粉在造纸填料的应用性能中，关键就是遮盖力(不透明度)性能，分散程度的好坏、留着率的高低可以相差10％.35％，分散性好、留着率高的钛白粉，在造纸生产中会节约打浆能量、减少分散剂及其他助剂用量、提高纸张的质量，降低产品成本。
中国是无机和有机颜料的生产大国，目前也是仅次于美国的第二大钛白粉生产国，但钛白填料的质量和性能上与国外产品相比存在一定的差距，除了生产工艺差异外，在颜、填料表面处理技术方面的差距更大，大量的国产钛白出口到国外，经加工处理后，性能明显改善。在造纸产品中，高性能的纸张目前主要采用进口的钛白粉为主，掺混国产钛白，性价比方面优势明显。因此，通过对钛白粉表面处理技术的改进，提高国产钛白粉在造纸中的应用性能，具有极高的经济价值。
发明内容
为了提高国产钛白粉在水中的分散性、润湿性和在纸浆中的留着率，降低造纸用钛白粉的生产成本，减少废水的排放，本发明公开了一种造纸用钛白粉的表面改性技术方法。
本发明的技术方案是：
一种造纸用钛白粉的表面改性方法，包括以下步骤：A.按重量份将0份-100份的钛白粉和0份-20份的无机物进行混合，B.将步骤A所得混合物中添加步骤A粉体总重量0.1％-2％的有机助剂混合粉碎得产品。
上述的造纸用钛白粉的表面改性方法，步骤A中的钛白粉可以是锐钛型或金红石型，无机物可以是煅烧高岭土、硅酸铝或滑石粉、硅酸镁中的任一种或任两种的混合物；步骤B的有机助剂可以是聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、酚醛树脂中的任一种或者聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺中的任一种与酚醛树脂的混合物。
上述的造纸用钛白粉的表面改性方法，步骤A中的钛白粉是金红石型，步骤B中的有机助剂是乳液。
上述的造纸用钛白粉的表面改性方法，步骤A钛白粉的重量份是95％-85％，无机物重量份是5％-15％；步骤B添加的有机助剂是粉体总重量的0.5％-1％。
本发明的有益效果
钛白粉通过表面改性，可有效地改进钛白粉在介质中的润湿性、分散性。最终改进其在纸浆中的留驻率，达到高留着、高遮盖、高白度的目的。通过该方法改性后的钛白粉在应用性能上具有很大的改善，产品的各项性能均达到或优于国外同类产品的性能。
具体实施方式
实旋例1：称取金红石型钛白粉368kg、煅烧高岭土32kg一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取0.24kg聚丙烯酰胺与酚醛树脂乳液加入到混匀的钛白粉中，其中聚丙烯酰胺0.10kg、酚醛树脂0.14kg，粉碎2分钟，卸料即可。
实施例2：称取金红石型钛白粉360kg、煅烧高岭土40kg一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取0.24kg聚丙烯酰胺与酚醛树脂的乳液加入到混匀的钛白粉中，其中聚丙烯酰胺0.12kg、酚醛树脂0.12kg，粉碎2分钟，卸料即可。
实施例3：称取金红石型钛白粉368kg、煅烧高岭土32kg一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取0.20kg聚丙烯酰胺与酚醛树脂的乳液加入到混匀的钛白粉中，其中聚丙烯酰胺0.11kg、酚醛树脂0.13kg，粉碎2分钟，卸料即可。
实施例4：称取金红石型钛白粉368g、煅烧高岭土32g一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取0.32克聚丙烯酰胺与酚醛树脂的乳液加入到混匀的钛白粉中，其中聚丙烯酰胺0.14kg、酚醛树脂0.10kg，粉碎2分钟，卸料即可。
下面是上述4个改性后的钛白粉的干粉白度和在造纸中的应用性能留着率的评测：
| 项目 | Wg | Wh | L | a | b | Yid | 留着率％ |
| 处理前 | 86.04 | 96.68 | 97.27 | -0.01 | 1.9 | 3.56 | 45.21 |
| 实例1 | 87.67 | 96.89 | 97.33 | -0.03 | 1.58 | 2.94 | 48.21 |
| 实例2 | 87.52 | 96.75 | 97.28 | -0.04 | 1.46 | 3.02 | 48.34 |
| 实例3 | 87.63 | 96.85 | 97.30 | -0.03 | 1.49 | 2.90 | 47.98 |
| 实例4 | 87.96 | 97.01 | 97.56 | -0.07 | 1.26 | 2.73 | 48.93 |
测试中用到的造纸配方和留着率的测试方法：
造纸配方：3kg粉体
4kg克纸浆
3000升水
留着率的测试方法：向组织捣碎机中加入500毫升水，投入称量好的3克粉体、4克纸浆，打浆5分钟，向纸样抄取器的抄取筒内注入2500毫升水，将上述做好的纸浆转移至抄取筒中，开启空压机，对浆料进行气泡均浆，最后完成抄纸。将纸片进行烘干，灰化。计算留着率。
实施例5：称取金红石型钛白粉100kg置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉，用分析天平称取0.1kg聚丙烯酰胺乳液加入到混匀的钛白粉中，粉碎2分钟，卸料即可。
实旋例6：称取金红石型钛白粉99kg、煅烧高岭土1kg一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取0.2kg聚丙烯酰胺乳液加入到混匀的钛白粉中，粉碎2分钟，卸料即可。
实旋例7：称取金红石型钛白粉2kg、煅烧高岭土98kg一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取2kg聚丙烯酰胺乳液加入到混匀的钛白粉中，粉碎2分钟，卸料即可。
实旋例8：称取金红石型钛白粉4kg、煅烧高岭土96kg一起置于FW-400A型(26000转/分)实验用万能粉碎机中，搅拌2分钟，使金红石型钛白粉和煅烧高岭土充分混匀。用分析天平称取1.9kg聚丙烯酰胺乳液加入到混匀的钛白粉中，粉碎2分钟，卸料即可。
上述实施例中钛白粉还可以用锐钛型钛白粉，无机物可以是硅酸铝、滑石粉、硅酸镁中任两种的混合物，有机物可以是聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、酚醛树脂的任一种或者聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺任一种与酚醛树脂的混合物。
从钛白粉的结构特性出发，发明中所使用的无机表面处理是含硅、铝或镁的任一种矿物质或其任两种的混合物。
此物质具有以下特征：
1)白色粉体，干粉白度在85以上。
2)较高的折光率，折光率大于1.5。
3)PH值接近中性，PH值在5.5-7之间。
4)化学性质稳定、悬浮性能好。
5)吸水量接近钛白粉，小于30g/100g水。
在此发明中，可达到此要求的表面改性剂可以是：煅烧高岭土、硅酸铝或滑石粉、硅酸镁它们二者之间的混合物。
有机表面改性剂是一种分散助留剂，它应具有以下特性：
(1)基本白色或乳白色半透明。
(2)外观为膏状液体
(3)表面带正电荷。
(4)粒度小：最大粒径小于2微米。
(5)其pH值接近中性。
(6)动态粘度：1000-2000CPS
在此发明中，可达到此要求的表面改性剂可以是聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺或聚丙烯酰胺与酚醛树脂或与酚醛树结构相类似的物质的混合物。
Claims (2)
1.一种造纸用钛白粉的表面改性方法，包括以下步骤：A.按重量份将95％-85％的钛白粉和5％-15％的无机物进行混合，B.将步骤A所得混合物中添加步骤A粉体总重量0.5％-1％的有机助剂混合粉碎得产品，步骤A中的钛白粉是锐钛型或金红石型，无机物是煅烧高岭土、硅酸铝或滑石粉、硅酸镁中的一种或任两种的混合物；步骤B的有机助剂是聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、酚醛树脂中的任一种，或者聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺的任一种与酚醛树脂的混合物。
2.根据权利要求1所述的造纸用钛白粉的表面改性方法，其特征在于：步骤A中的钛白粉是金红石型，步骤B中的有机助剂是乳液。
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