CN103362027A

CN103362027A - 改性颜料及其制备方法，应用该改性颜料的涂料及涂布纸

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Publication number: CN103362027A
Application number: CN2012100985729A
Authority: CN
Inventors: 王红亮; 吴勇; 许立兵; 张明; 王仁荣
Original assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: CN103362027B

Abstract

本发明提供一种造纸领域使用的改性颜料，一种改性颜料，其包括颜料主剂，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，该改性颜料还包括单乙稀基不饱和单体乳液，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。本发明还提供一种改性颜料的制备方法，及应用该改性颜料所制得的涂料，以及应用该涂料所制得的涂布纸。本发明通过制备一种特殊的改性颜料，并将应用于涂料中，该种涂料涂布于纸张表面能赋予涂布纸张较好的性能，且能节省成本。

Description

改性颜料及其制备方法,应用该改性颜料的涂料及涂布纸

技术领域

本发明涉及一种造纸领域使用的改性颜料及其制备方法，及应用该改性颜料所制得的涂料，以及应用该涂料所制得的涂布纸。

背景技术

为提高涂布纸的白纸光泽度及印刷光泽度，通常采用如下方法：(1)将颜料主剂进一步细化，如将研磨碳酸钙(GCC)研磨得更细；(2)选用瓷土颜料进行应用，如在碳酸钙为主体的颜料主剂中增加瓷土的比例；(3)选用塑性颜料进行应用，如在碳酸钙为主体的颜料主剂中添加一定比例的塑性颜料主剂。

然而，上述方法不仅在提升白纸光泽度方面存在一定的局限；且上述方法还存在诸多缺陷。如细化颜料主剂的方法，若要将GCC平均粒径细化到小于0.38μm，不但研磨的能耗高，分散的技术水平亦受到限制，同时进一步的细化会影响到最终纸品的白度及印刷光泽度。对于应用瓷土颜料的方法，层状结构的瓷土易导致涂布操作的高负载及涂布运转的故障(如背流、黄线、刮线等)，特别是在高固含涂料配方及高车速涂布条件下，所以瓷土比例的增加造成的不良影响更明显。应用塑性颜料的方法，由于塑性颜料主剂的流动性差、成本高，致使其在涂料中的应用受到限制。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效解决上述问题的改性颜料。

另外，还有必要提供一种上述改性颜料的制备方法。

另外，还有必要提供一种应用上述改性颜料的涂料。

此外，还有必要提供一种应用上述涂料所制得的涂布纸。

一种改性颜料，其包括颜料主剂，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，该改性颜料还包括单乙稀基不饱和单体乳液，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且该单乙烯基不饱和单体乳液的质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

一种改性颜料的制备方法，其包括如下步骤：

在颜料主剂中加水配制成固含量为60-75％的浆液，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物；

将单乙稀基不饱和单体乳液加入上述浆液中混和，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％；

调整上述单乙稀基不饱和单体乳液与颜料主剂混合浆液的pH值为碱性；

向上述浆液中加入分散剂以调整浆液的粘度；

搅拌上述浆液，制得改性颜料。

一种涂料，该涂料中包括改性颜料、胶粘剂及辅助添加剂，该改性颜料包括颜料主剂和单乙稀基不饱和单体乳液，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且该单乙烯基不饱和单体乳液的质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

一种应用上述涂料涂布制得的涂布纸，该涂布纸具有较高的白纸光泽度及印刷光泽度。

本发明所述的改性颜料应用于涂料中进行纸张涂布，可有效提高涂布纸的白纸光泽度及印刷光泽度，且可保证涂料在更高固含量及更高车速条件下生产，有效提升涂布纸的生产效率，此外，还可有效降低涂布纸的生产成本。

具体实施方式

一种改性颜料，其包括颜料主剂、单乙稀基不饱和单体乳液和水，该改性颜料主要依靠颜料主剂跟单乙稀基不饱和单体乳液的作用使颜料主剂得到改性。该改性颜料中还可包括少量的分散剂和碱。

该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，其中碳酸钙的质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分含量为0-30％。该碳酸钙跟瓷土的比例为常用颜料的比例。该颜料主剂的平均粒径为0.38-0.60μm。

该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

该分散剂为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。该分散剂的质量为颜料主剂绝干质量的0.02-0.12％。

该碱用以对改性颜料的改性和分散提供碱性环境，且其含量以控制该改性颜料pH值为8.0-9.5适宜。该碱可优选氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠，但不限于上述几种碱。

一种应用所述改性颜料的涂料，该涂料还进一步包括胶粘剂及其它辅助添加剂。该胶粘剂的质量为改性颜料绝干质量的6％-20％，该辅助添加剂的质量为改性颜料绝干质量的0.1％-5％。

该胶粘剂为丁苯胶乳、聚乙烯醇和氧化淀粉中的一种或一种以上。

该辅助添加剂为常规的纸张涂料的辅助添加剂，具体可为润滑剂、分散剂、耐水化剂、抑泡剂、消泡剂、荧光增白剂、染料、增稠剂中的一种或一种以上。此外，这些辅助添加剂的具体成份为纸张涂料惯用之成份。

该涂料的固含量为50-70％。在温度40℃时，采用Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘度为500-3000cps。

一种应用所述涂料涂布制得的涂布纸，该涂布纸具有较高的白纸光泽度及印刷光泽度。

本发明所述的改性颜料应用于涂料中进行纸张涂布，可有效提高涂布纸的白纸光泽度及印刷光泽度，且可保证涂料在更高固含量及更高车速条件下生产，有效提升涂布纸的生产效率，此外，还可有效降低涂布纸的生产成本，每吨纸可降低30-60RMB左右。

该改性颜料的制备方法，其包括如下步骤：

(a)取一定量的颜料主剂加入水，配制成固含量为60-75％，粘度为45-870cps的浆液。该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，其中碳酸钙的质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分含量为0-30％。

(b)取固含量为20％-65％的单乙稀基不饱和单体乳液加入上述浆液中进行充分混和，其中该单乙稀基不饱和单体乳液的质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。

(c)继续向上述浆液中加入一定量的碱，调整浆液的pH值为8.0-9.5。

(d)继续向上述浆液中加入质量为颜料主剂质量的0.02-0.12％的分散剂，调整浆液的粘度到最低粘度，即最佳分散状态。该分散剂可为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。最低粘度随改性剂用量、改性颜料的颜料配比及改性颜料浓度的不同而不同，范围可为40-1500cps。

(e)保持浆液的温度为10-50℃，在此温度条件下搅拌20min以上，制得所述改性颜料。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

制备改性颜料：

(1)颜料主剂采用研磨碳酸钙，取一定量的颜料主剂加水配制成固含量为75％，粘度为45cps的浆液，研磨碳酸钙的平均粒径为0.50μm。

(2)向浆液中加入固含量为50％的苯乙烯乳液并混和均匀，该苯乙烯乳液的质量为绝干颜料主剂质量的10％。

(3)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.07％的氢氧化钠，调整浆液的pH值至8.0。

(4)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.04％的硅酸钠分散剂，调整浆液的粘度为93cps。

(5)在42℃条件下搅拌20min，得到改性颜料。

制备涂料：取上述步骤制得的改性颜料100质量份、丁苯胶乳10质量份，分散剂0.05质量份，润滑剂0.5质量份，耐水化剂0.5质量份、抑泡剂0.02质量份，荧光增白剂0.7质量份，增稠剂0.5质量份，制得的涂料。涂料固含量为67％，在温度40℃时，采用Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘度为1500cps。

制备涂布纸：在82g/m²的原纸表面涂布形成一常规的涂布层，再在该常规的涂布层表面涂布上述方法所制得的涂料，涂布量为10g/m²，然后压光整饰。

对比例1

以研磨碳酸钙替换实施例1中的改性颜料，制备涂料和涂布纸的工艺参数、步骤与实施例1相同，制得涂布纸。

实施例1和对比例1所制得的涂布纸进行性能测试，性能测试结果如表一所示。

表一

由表一可知：相较于常规颜料，以实施例1的改性颜料所制得的涂料进行涂布，涂布纸具有更高的白纸光泽度和印刷光泽度。

实施例2

制备改性颜料：

(1)颜料主剂采用质量百分含量为90％的研磨碳酸钙和质量百分含量为10％的瓷土的混合物，取一定量的颜料主剂加水配制成固含量为75％，粘度为409cps的浆液，研磨碳酸钙的平均粒径为0.420μm，瓷土的平均粒径为0.412μm，颜料主剂的平均粒径为0.418μm。

(2)向浆液中加入固含量为50％的由甲基苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液按质量比为1∶1制得的混和乳液并混和均匀，该混和乳液的质量为绝干颜料主剂质量的5％。

(3)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.08％的氢氧化钠，调整浆液的pH值至9.0。

(4)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.05％的聚丙烯酸盐分散剂，调整浆液的粘度为445cps。

(5)在50℃条件下搅拌2.5小时，得到改性颜料。

制备涂料：取上述步骤制得的改性颜料100质量份、丁苯胶乳12质量份，分散剂0.05质量份，润滑剂0.7质量份，耐水化剂0.8质量份、抑泡剂0.05质量份，荧光增白剂0.9质量份，增稠剂1.10质量份，制得涂料。涂料固含量为65％，在温度40℃时，采用Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘度为1800cps。

制备涂布纸：在82g/m²的原纸表面涂布形成一常规的涂布层，再在该常规的涂布层表面涂布上述方法所制得的涂料，涂布量为9g/m²，然后压光整饰。

对比例2

以质量百分含量为90％的研磨碳酸钙和质量百分含量为10％的瓷土的混合物替换实施例2中的改性颜料，制备涂料和涂布纸的工艺参数、步骤与实施例2相同，制得涂布纸。

实施例2和对比例2所制得的涂布纸进行性能测试，性能测试结果如表二所示。

表二

由表二可知：相较于常规颜料，以实施例2的改性颜料所制得的涂料进行涂布，涂布纸具有更高的白纸光泽度和印刷光泽度。

实施例3

制备改性颜料：

(1)颜料主剂采用质量百分含量为70％的研磨碳酸钙和质量百分含量为30％的瓷土的混合物，取一定量的颜料主剂加水配制成固含量为60％，粘度为756cp s浆液，研磨碳酸钙的平均粒径为0.377μm，瓷土的平均粒径为0.388μm，颜料主剂的平均粒径为0.381μm。

(2)向浆液中加入固含量为50％的混和乳液并混和均匀，该混和乳液的质量为绝干颜料主剂质量的0.4％。该混合乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液按质量比为5∶3∶2混合制得。

(3)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.09％的氢氧化钠，调整浆液的pH值至9.0。

(4)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.10％的磷酸盐分散剂，调整浆液的粘度为870cps。

(5)在50℃条件下搅拌3.5小时，得到改性颜料。

制备涂料：取上述步骤制得的改性颜料100质量份、丁苯胶乳12.5质量份，分散剂0.08质量份，润滑剂1.0质量份，耐水化剂0.8质量份、抑泡剂0.05质量份，荧光增白剂0.9质量份，增稠剂1.20质量份，制得所述涂料。涂料固含量为63％，在温度40℃时，采用Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘度为1800cp s。

制备涂布纸：在82g/m²的原纸表面涂布一常规的涂布层，再在该常规的涂布层表面涂布上述方法所制得的涂料，涂布量为10g/m²，然后压光整饰。

对比例3

以质量百分含量为70％的研磨碳酸钙和质量百分含量为30％的瓷土的混合物替换实施例3中的改性颜料，制备涂料和涂布纸的工艺参数、步骤与实施例3相同，制得涂布纸。

实施例3和对比例3所制得的涂布纸进行性能测试，性能测试结果如表三所示。

表三

由表三可知：相较于常规颜料，以实施例3的改性颜料所制得的涂料进行涂布，涂布纸具有更高的白纸光泽度和印刷光泽度。

另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种改性颜料，其包括颜料主剂，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，其特征在于：该改性颜料还包括单乙稀基不饱和单体乳液，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且该单乙烯基不饱和单体乳液的质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

2.如权利要求1所述的改性颜料，其特征在于：该颜料主剂中碳酸钙的质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分含量为0-30％。

3.如权利要求1所述的改性颜料，其特征在于：该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。

4.如权利要求1所述的改性颜料，其特征在于：该颜料主剂的平均粒径为0.38-0.60μm。

5.如权利要求1所述的改性颜料，其特征在于：该改性颜料中还含有碱，以使该改性颜料的pH值为8.0-9.5。

6.如权利要求1所述的改性颜料，其特征在于：该改性颜料还包括分散剂，该分散剂为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。

7.如权利要求6所述的改性颜料，其特征在于：该分散剂的质量为颜料主剂绝干质量的0.02-0.12％。

8.一种改性颜料的制备方法，其包括如下步骤：

向上述浆液中加入分散剂以调整浆液的粘度；

搅拌上述浆液，制得改性颜料。

9.如权利要求8所述的改性颜料的制备方法，其特征在于：该颜料主剂中碳酸钙的质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分含量为0-30％。

10.如权利要求8所述的改性颜料的制备方法，其特征在于：该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。

11.如权利要求8所述的改性颜料的制备方法，其特征在于：该分散剂为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。

12.如权利要求8所述的改性颜料的制备方法，其特征在于：所述搅拌浆液的步骤中保持浆液的温度为10-50℃，且在此温度条件下搅拌20min以上。

13.如权利要求8所述的改性颜料的制备方法，其特征在于：所述改性颜料的pH值为8.0-9.5。

14.一种涂料，该涂料中包括改性颜料、胶粘剂及辅助添加剂，其特征在于：该改性颜料包括颜料主剂和单乙稀基不饱和单体乳液，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且该单乙烯基不饱和单体乳液的质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

15.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该颜料主剂中碳酸钙的质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分含量为0-30％。

16.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。

17.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该改性颜料还含有分散剂，该分散剂为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。

18.如权利要求17所述的涂料，其特征在于：该分散剂的质量为颜料主剂绝干质量的0.02-0.12％。

19.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该改性颜料中还含有碱，以使该改性颜料的pH值为8.0-9.5。

20.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该颜料主剂的平均粒径为0.38-0.60μm。

21.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该胶粘剂为丁苯胶乳、聚乙烯醇和氧化淀粉中的一种或一种以上；该胶粘剂的质量为改性颜料的6％-20％。

22.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该辅助添加剂为润滑剂、分散剂、耐水化剂、抑泡剂、消泡剂、荧光增白剂、染料、增稠剂中的一种或一种以上，该辅助添加剂的质量为改性颜料的0.1％-5％。

23.如权利要求14所述的涂料，其特征在于：该涂料的固含量为50-70％，粘度为500-3000cps。

24.一种应用权利要求14-23中任意一项所述涂料涂布制得的涂布纸。