CN105672021B - 一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆及其制备方法 - Google Patents

一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆。目前随着制浆技术的进步，广泛使用的色淀类水性颜料色浆在化学机械浆中使用，存在的色纤维问题进一步恶化。本发明的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆由耐晒青莲色淀、分散润湿剂、染色助剂、功能添加剂和去离子水组成，各原料的质量百分数如下：耐晒青莲色淀20.0‑22.0％，分散润湿剂8.0‑10.0％，染色助剂2.0‑3.0％，功能添加剂10.0‑15.0％，余量为去离子水，所述的染色助剂为具有一定亲水性的改性磷脂。本发明采用特殊的染色助剂抑制结合速度不均带来的染色不均，彻底避免了含化学机械浆的文化纸抄造过程中形成的色纤维问题。

Description

一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆及其 制备方法
技术领域
本发明涉及造纸颜料色浆领域，特别是一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆及其制备方法。
背景技术
近年来，随着制浆技术的进步，为了节能降本，提高纸张松厚度，化学热磨机械浆(简称CTMP)和碱性过氧化氢化学机械浆(简称APMP)在文化纸中的比例在不断提高，随着化学机械浆加入量的增加，整个造纸系统出现了一些不可控的局面，特别是广泛使用的色淀类水性颜料色浆在化学机械浆中使用，存在的色纤维问题进一步恶化，面临着停用或改用更昂贵的永固紫颜料色浆的局面。对此，各大造纸厂及提供水性颜料色浆的国内外造纸化学品公司都投入大量精力来解决此问题，包括从纸浆系统浆料组份优化、阳离子度等方面做出的一些调整。但目前来说，该问题依然存在，造纸化学品供应商在造纸颜料色浆上面的调整几乎都无法解决色纤维的问题。
色纤维问题的核心点在于两个方面，一是所选择的耐晒青莲色淀要满足不渗色的要求，更重要的一点是颜料色浆中所添加的助剂对色纤维的形成有着至关重要的作用。耐晒青莲色淀本身是由碱性染料经色淀化处理后的一种颜料，其色泽明亮，耐光性又有大幅度的提升，因此在浆内调色上有很大的性价比优势。但是在色淀化过程中，依然有少部分碱性染料色淀化反应未进行完全，这会导致亲水的碱性染料与纤维的结合速度比憎水的色淀化颜料更快，染色更深，表现在纸页上面的就是常常看到的色纤维现象。另外，在颜料色浆化过程中所添加的分散剂和润湿剂本身属于低表面张力的表面活性剂一类物质，这些物质作用于色淀化的颜料和少量未充分色淀化的碱性染料会加快它们的浸出速度，某种程度上加快了染料与纤维的反应，往往这种反应是局部的反应，在电子扫描电镜下，发现化学机械浆的细胞腔内会有着色现象，它会顺着整根纤维形成一条长长的染色带，所表现出来的现象就是纸面上有轻微的色纤维。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其具有存贮稳定性高，耐光性好，在含有化学机械浆的纸张中不产生色纤维，具有很强的适用性和较高的性价比。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，它由耐晒青莲色淀、分散润湿剂、染色助剂、功能添加剂和去离子水组成，各原料的质量百分数如下：耐晒青莲色淀20.0-22.0％，分散润湿剂8.0-10.0％，染色助剂2.0-3.0％，功能添加剂10.0-15.0％，余量为去离子水；
所述的耐晒青莲色淀要求渗色等级为1-2级，1级最优，耐光性为5级；
所述的染色助剂为具有以下通式(Ⅰ)结构的化合物：
其中，X为下列结构中的一种或几种：
本发明分别从颜料和分散体系着手，采用耐光等级为5、渗色等级为1-2级(目前能做到的最高级别)的耐晒青莲色淀，在分散体系中加入具有一定亲水性的改性磷脂作为染色助剂，缓减染色过程中色素与纤维不均一的过度结合。
本发明制备的色淀颜料色浆存贮稳定性高，耐硬水，在纸页成形的过程中不会产生色纤维，具有较高的经济性和实用性。
本发明采用的进一步技术方案如下：
所述的分散润湿剂由阴离子分散剂和非离子分散剂组成，阴离子分散剂与非离子分散剂的质量比为2：1。
所述的阴离子分散剂至少含有烷基硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐、烷基磺酸酯盐、聚丙烯酸钠中的一种，主要依靠电荷斥力保证纳米颜料颗粒分散均匀。
所述的非离子型分散剂至少含有多元酸均聚物、脂肪醇嵌段共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸嵌段共聚物中的一种，主要在电荷斥力的基础上补充空间位阻，使其更加稳定。
所述的功能添加剂至少含有乙二醇、丙二醇、乙二醇丁醚、聚乙二醇、有机硅消泡剂、矿物油类消泡剂、苯丙异噻唑啉酮、异噻唑啉酮杀菌剂中的一种，功能添加剂是主要是为了在色浆生产和使用过程中更加方便，消除使用过程中产生的易干结、发泡、发霉等问题。
上述文化纸浆内调色用紫色颜料色浆的制备方法，其步骤如下：
①分散润湿剂、染色助剂、功能添加剂、去离子水按比例配制成均匀水溶液，所用的功能添加剂消泡剂不添加；
②将选定的高性能有机颜料全部加入步骤①所得的混合溶液中，浸润3-5小时，加入一部分消泡剂，然后800-1000转/分钟高速分散1-3小时，得到均匀分散体；
③步骤②所得的均匀分散体转入粗磨缸进行研磨，温度在30-40℃范围内，当其粒径达到D90≤170nm时结束研磨，得到初级分散体；
④将步骤③所得的初级分散体转入细磨缸，温度在30-40℃范围内，加入杀菌剂及剩余的消泡剂进行研磨，当其粒径达到D90≤160nm时结束研磨，得到均匀的纳米分散体；
⑤对步骤④所得的分散体进行2级过滤后，即得到所需的用于含有化学机械浆的文化纸浆内调色紫色颜料色浆。
作为上述制备方法的进一步补充：步骤③中的研磨所采用的方法为卧式砂磨、篮式砂磨中的一种，研磨介质为Φ＝0.6.0-0.8mm氧化锆珠。步骤④中的研磨所采用的方法为卧式研磨或立式研磨中的一种，研磨介质为Φ＝0.3-0.4mm钇稳定的氧化锆珠，研磨过程采用倒缸连续研磨，直至粒径D90≤160nm为止。
本发明具有的有益效果是：本发明针对耐晒青莲色淀颜料的特性，选用合适的润湿分散剂及染色助剂，通过各组分适当配比，经过浸润，并采用先粗磨后细磨倒缸研磨的方法制得纳米级色浆，制得的产品粒径小而均一，色光鲜艳，耐光性强，特别适用于含有化学机械浆的文化纸浆内调色，与同类产品相比可有效消除色纤维，商业价值突出；该纳米色浆粒径D90≤160nm，展示出了耐晒青莲色淀最优的着色能力，存储稳定性良好，不返粗，不絮凝；同时，该纳米色浆以水为基料，添加剂中不含APEO，水污染标准达到德国WGK 1，绿色环保，符合高档文化纸环保要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例中份数表示重量份。
实施例1，22份耐晒等级为2级的青莲色淀颜料，6份烷基磷酸酯盐，3份脂肪醇嵌段共聚物，2.2份结构式(Ⅱ)化合物，11份乙二醇，0.1份苯丙异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例2，22份耐晒等级为1级的青莲色淀颜料，6份烷基磷酸酯盐，3份脂肪醇嵌段共聚物，2.2份结构式(Ⅱ)化合物，11份丙二醇，0.1份异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例3，20份耐晒等级为1级的青莲色淀颜料，5.4份烷基磺酸酯盐，2.7份异构醇聚氧乙烯醚，2份结构式(Ⅲ)化合物，10份丙二醇，0.1份苯丙异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例4，20份耐晒等级为1级的青莲色淀颜料，6份聚丙烯酸钠，3份脂肪醇嵌段共聚物，2份结构式(Ⅱ)化合物，10份乙二醇丁醚，0.1份异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份有机硅类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例5，22份耐晒等级为1级的青莲色淀颜料，6份烷基磷酸酯盐，3份脂肪醇嵌段共聚物，2.2份结构式(Ⅳ)化合物，11份丙二醇，0.1份异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例6，20份耐晒等级为2级的青莲色淀颜料，6份烷基磺酸酯盐，3份脂肪酸嵌段共聚物，10份丙二醇，0.1份异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例7，20份耐晒等级为2级的青莲色淀颜料，6份烷基硫酸酯盐，3份多元酸均聚物，2.2份结构式(Ⅴ)化合物，10份聚乙二醇，0.1份苯丙异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份有机硅类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例8，20份耐晒等级为1级的青莲色淀颜料，6份烷基磷酸酯盐，3份脂肪酸聚氧乙烯醚，2.2份结构式(Ⅵ)10份乙二醇，0.1份异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例9，20份耐晒等级为2级的青莲色淀颜料，6份烷基硫酸酯盐，3份脂肪醇嵌段共聚物，2.2份结构式(Ⅴ)10份丙二醇，0.1份苯丙异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份矿物油类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
实施例10，20份耐晒等级为1级的青莲色淀颜料，6份聚丙烯酸钠，3份脂肪酸嵌段共聚物，10份聚乙二醇，0.1份异噻唑啉酮杀菌剂，0.2份有机硅类消泡剂，去离子水补足至总重量为100份。
上述实施例制备方法按如下步骤进行：
①分散润湿剂、染色助剂、功能添加剂、去离子水按比例配制成均匀水溶液，所用的功能添加剂消泡剂不添加；
②将选定的高性能有机颜料全部加入步骤①所得的混合溶液中，浸润4小时，加入一部分消泡剂，然后高速分散1-2h，得到均匀分散体；
③步骤②所得的均匀分散体转入粗磨缸进行研磨，温度在30-40℃范围内，当其粒径达到D90≤170nm时结束研磨，得到初级分散体；
④将步骤③所得的初级分散体转入细磨缸，温度在30-40℃范围内，加入杀菌剂及剩余的消泡剂进行研磨，当其粒径达到D90≤160nm时结束研磨，得到均匀的纳米分散体；
⑤对步骤④所得的分散体进行质量检测、应用测试和2级过滤包装后，即得到所需的用于含有化学机械浆的文化纸浆内调色紫色颜料色浆。
上述实施例所制得的纳米级紫色色淀颜料色浆呈稀分散体，黏度均小于100mPa.s，适用于纸机在线稀释添加，也可采用小包装形式间歇式添加。但是所制得产品在产品本身和应用性能上有所区别，有的实施例的在稳定性、着色力的指标上较差，有的实施例在使用过程中会不耐硬水，还有的实施例出现严重的色纤维问题，所有这些问题都不能充分满足现有绝大部分纸厂的使用条件。从实施例中可以看出部分改性卵磷脂对染色过程有较好的性能改善。具体评价结果如下表所示：
实施例评价结果
检测项 粒径/nm 离心稳定性/2500转15分钟 着色力/％ 硬水稀释稳定性 有无色纤维
实施例1 155 无析出物 102 优 轻微
实施例2 153 无析出物 104 优 无
实施例3 152 无析出物 103 较差 无
实施例4 184 较多析出物 89 良好 无
实施例5 155 无析出物 104 优 轻微
实施例6 158 无析出物 98 较差 严重
实施例7 188 少量析出物 85 较差 严重
实施例8 167 无析出物 94 优 无
实施例9 157 无析出物 101 较差 严重
实施例10 256 较多析出物 78 很差 轻微
本发明从化学机械浆与色淀颜料的结合力及结合速度方面着手，采用特殊化学品抑制结合速度不均带来的染色不均，彻底避免了含化学机械浆的文化纸抄造过程中形成的色纤维问题。

Claims (9)

1.一种含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，它由耐晒青莲色淀、分散润湿剂、染色助剂、功能添加剂和去离子水组成，各原料的质量百分数如下：耐晒青莲色淀20.0-22.0％，分散润湿剂8.0-10.0％，染色助剂2.0-3.0％，功能添加剂10.0-15.0％，余量为去离子水；
所述的耐晒青莲色淀要求渗色等级为1-2级，耐光性为5级；
所述的染色助剂为具有以下通式(Ⅰ)结构的化合物：
其中，X为下列结构中的一种：
X＝-H (Ⅲ)，
X＝-CH2-CH2-NH3 + (Ⅴ)，
2.根据权利要求1所述的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，所述的分散润湿剂由阴离子分散剂和非离子型分散剂组成，阴离子分散剂与非离子分散剂的质量比为2:1。
3.根据权利要求2所述的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，所述的阴离子分散剂至少含有烷基硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐、烷基磺酸酯盐、聚丙烯酸钠中的一种。
4.根据权利要求2所述的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，所述的非离子型分散剂至少含有多元酸均聚物、脂肪醇嵌段共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸嵌段共聚物中的一种。
5.根据权利要求1所述的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，所述的功能添加剂至少含有乙二醇、丙二醇、乙二醇丁醚、聚乙二醇、有机硅消泡剂、矿物油消泡剂、苯丙异噻唑啉酮、卡松杀菌剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆，其特征在于，所述的耐晒青莲色淀要求渗色等级为1级。
7.权利要求1-6任一项所述文化纸浆内调色用紫色颜料色浆的制备方法，其步骤如下：
①分散润湿剂、染色助剂、功能添加剂、去离子水按比例配制成均匀水溶液，所用的功能添加剂消泡剂不添加；
②将选定的耐晒青莲色淀全部加入步骤①所得的混合溶液中，浸润3-5小时，加入一部分消泡剂，然后800-1000转/分钟高速分散1-3小时，得到均匀分散体；
③步骤②所得的均匀分散体转入粗磨缸进行研磨，温度在30-40℃，当其粒径达到D90≤170nm时结束研磨，得到初级分散体；
④将步骤③所得的初级分散体转入细磨缸，温度在30-40℃范围内，加入杀菌剂及剩余的消泡剂进行研磨，当其粒径达到D90≤160nm时结束研磨，得到均匀的纳米分散体；
⑤对步骤④所得的纳米分散体进行2级过滤后，即得到含有化学机械浆的文化纸浆内调色用紫色颜料色浆。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤③中的研磨所采用的方法为卧式砂磨、篮式砂磨中的一种，研磨介质为Φ＝0.6.0-0.8mm氧化锆珠。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤④中的研磨所采用的方法为卧式研磨或立式研磨中的一种，研磨介质为Φ＝0.3-0.4mm钇稳定的氧化锆珠，研磨过程采用倒缸连续研磨，直至粒径D90≤160nm为止。
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