CN105821703A - 一种特种纸专用复合填料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种特种纸专用复合填料的制备方法，它包括以下步骤：a、将分散剂和水按重量百分比0.02‑0.5：100混合，制成分散液；b、在上述分散液中加入原料粉，所述原料粉为铝硅盐和/或镁盐，并使其分散均匀，得到复合填料悬浮液；c、向复合填料悬浮液中加入研磨珠进行研磨，同时添加一定重量份的助磨剂，研磨出复合填料成品，所述复合填料成品中粒径小于2微米的颗粒占总体积的65‑75%，所述复合填料成品呈浆料状，本发明的方法操作简单可控、产品性能稳定性好，具有磨耗低，留着率高、遮盖率高等特点；本发明制备的复合填料成品可以全部或部分代替钛白粉，提升了纸张的不透明度以及涂料的遮盖率，降低了造纸成本。

Description

一种特种纸专用复合填料的制备方法

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，特别涉及一种特种纸专用复合填料的制备方法。

背景技术

工业用TiO2，俗称钛白粉，或钛白，因为其良好的白度、消色力和遮盖力被普遍认为是目前世界上性能最佳的白色颜料，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、橡胶、化妆品等行业；其中，涂料工业、造纸工业是钛白粉的两个最大消费行业。由于钛白粉价格较高，下游企业为了降低成本，一直在寻找其替代品或部分替代品。近期的大环境刺激之下，涂料行业中替代品的研究将大大加速。首先，环保方面对涂料行业提出了更高要求。无论排放标准还是消费税，都意味着更多的投入，利润空间受到压迫在所难免。其次，钛白粉行情见涨，各大上游生产企业近期纷纷提价，成本投入压力直接攀升。

无机复合改性钛白粉主要采用钛白粉包覆非金属矿物基体复合的方式，廉价的非金属矿物：碳酸钙、高岭土和石英等的使用，不仅能保证钛白粉原有的表面性质，而且能减少TiO2使用量，节约资源与能源，降低了钛白的价格，是很有希望取代钛白粉的一种性价比良好的复合材料。

钛白粉是性能最佳的白色颜料，但是制备钛白的过程中，消耗大量优质钛资源和能源，而且我国本土企业全部采用硫酸法生产，环境污染严重，近年来，钛白粉价格居高不下，用无机复合改性钛白粉代替钛白粉必将成为一种趋势；然而，虽然理论上许多白色颜料和填料都可以和TiO2复合制备复合钛白粉，但是实际工业生产中投入使用的只是TiO2-CaCO3复合改性钛白粉、TiO2-高岭土复合改性钛白粉、TiO2-石英复合改性钛白粉等少数几种，全国制备无机复合改性钛白粉的厂家只有为数不多的几家，所以，无机复合改性钛白粉作为一种良好的钛白代用品具有广阔的市场潜力。无机复合改性钛白粉开发的试验方法有以下三种：

（1）、物理法

物理法是由俄罗斯高效工艺材料研究院（原苏联国家建委建材中心）开发的一项技术。以无机内核材料外包钛白的方法生产包核钛白；生产中采用离心振动磨等相关设备和工艺，使内核与钛白之间产生分子间力和静电引力等，从而相互吸附成为包核钛白。但是由于生产过程中钛白与内核之间的结合力较弱，钛白容易从内核表面脱落，使得复合钛白性能不稳定，难以被市场和用户接受。

（2）化学法

化学法是制备二氧化钛包膜复合材料的传统方法。它的原理是：将钛盐水解生成的水合二氧化钛沉淀包覆在非金属矿物基体表面，然后通过焙烧使二氧化钛晶体化，形成表面具有晶体二氧化钛层的复合颜料。在这方面，国内外都有大量学者进行研究，并取得了一定的成果。但是这一方法也存在一定的问题，结合来说主要包括：（a）矿物表面通过水解形成的水合二氧化钛沉淀物晶形转化比较困难，不能产生一种晶体，通常产生混晶型产物；（b）水解过程受钛盐浓度和基体材料固含量的影响，TiO2包覆量比较难控制；（c）钛盐价格较贵，导致生产成本增加；（d）钛盐水解和去除铁离子等杂质的工序产生大量酸性废水，污染环境，而且治理污水成本也较高。

（3）化学物理综合法

化学物理综合法包核就是利用化学法和物理法包覆原理,通过工艺和配方的调整,巧妙地将化学法和物理法有机地结合起来,达到单纯用物理法或化学法无法达到的目的，而机械力化学法就是其中最重要的一种。机械力化学法生产复合钛白具有生产效率高、工艺流程短、节约原材料和能源、无环境污染等优点，而且体系中基体与TiO2之间除了静电吸附和分子引力，还有化学键相连，结合力强，材料在使用时TiO2 与包核基体之间不易脱离，从而提升了其颜料性能，可大比例取代钛白粉加以使用，由于使用了TiO2，制作成本相对较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种特种纸专用复合填料的制备方法，提高了复合填料成品的稳定性，制备成本低，有利于环境保护。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种特种纸专用复合填料的制备方法，它包括以下步骤：

a、将分散剂和水按重量百分比0.02-0.5：100混合，制成分散液；

b、在上述分散液中加入原料粉，所述原料粉为铝硅盐和/或镁盐，所述分散剂占原料粉的重量百分比为0.02-0.25%，并使其分散均匀，得到复合填料悬浮液；

c、向复合填料悬浮液中加入研磨珠进行研磨，所述研磨珠与原料粉的重量份比为2.0-4.4，优选为2.0-2.5；同时添加一定重量份的助磨剂，研磨出复合填料成品，所述复合填料成品中粒径小于2微米的颗粒占总体积的65-75%。

作为选择，所述的研磨珠为陶瓷珠或硅酸锆珠或氧化锆珠，其粒径规格为0.1-3.0mm中的一种规格或两种以上规格组合，粒径间隔大小为0.1mm。

作为选择，原料粉中铝硅盐和镁盐的重量比为1.5-2.5，平均粒径为2.00-2.71微米。

作为选择，步骤c中助磨剂占原料粉的重量百分比为0.1-1.5%，优选为0.3-0.45%。

作为选择，步骤b中复合填料悬浮液的浓度为35-56%；优选为30-60%，

作为选择，步骤c中复合填料成品的浓度为30-60%，优选为40-56%。

作为选择，所述的助磨剂为乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或两种以上的混合物。

作为选择，所述的分散剂为硅酸盐类或碱金属磷酸盐类或硅酸盐类和碱金属磷酸盐类的混合物。

作为选择，所述的分散剂为油酸钠, 羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐其中的一种或两种以上的混合物。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的方法操作简单可控、产品性能稳定性好，具有磨耗低，留着率高、遮盖率高等特点；本发明制备的复合填料成品可以全部或部分代替钛白粉，提升了纸张的不透明度以及涂料的遮盖率，适合用作薄页纸、装饰纸、壁纸等特种纸，并大幅度降低造纸成本。

（2）本发明将原料粉采用湿法粉碎、复合处理得到的复合填料成品，其浆料的固含量提高到50%以上，复合填料浆料随着固含量提高、粒度的细化，复合填料遮盖性能明显地增加。

（3）本发明采用湿法加工方式减少了加工场所的粉尘污染，有利于环境保护，节约生产成本、运输成本，增加产品的市场竞争力。

（4）通过本发明方法制备的复合填料成品具有非沉降性、非凝聚性和较好的流动性，而易于泵送和储存；不具腐蚀性，无需专门的防腐设备处置，安全、无毒、无害。

具体实施方式

1、实验设备：实验室研磨机、实验室分散机、电子天平、秒表、粘度计等实验工艺设备。

2、试验样品：原料粉：铝硅盐、镁盐；无机类分散剂：水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠；有机类分散剂：油酸钠, 羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐；助磨剂：乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺；研磨珠：陶瓷珠、硅酸锆珠和氧化锆珠。

3、下面通过具体实施例进一步说明发明的技术方案。

实施例1

本发明的特种纸专用复合填料的制备方法包括：

a、称取2.25g的分散剂如油酸钠，加入700g的水，分散均匀，制成分散液待用；

b、在上述分散液中加入900g铝硅盐，分散均匀，得到复合填料悬浮液；

c、向复合填料悬浮液中加入研磨珠如陶瓷珠，进行研磨，同时添加4.05g助磨剂，如乙醇胺，当复合填料成品中粒径小于2微米的颗粒占总体积的70%时，停机出料，并得到复合填料成品。

检测出料后复合填料浆料的相关指标

纸张加填实验：按针叶浆750SR：阔叶浆350SR=40:60比例打浆，设计抄造定量45g/m2，

称取适量的浆料，加入AKD搅拌2分钟后，再加入复合填料或二氧化钛，填料加入量为35%（以绝干浆计）搅拌2分钟，再加入250ppm助留剂CPAM搅拌2分钟后，取下在丹贝尔抄片器抄片成形后，压榨机压榨，将湿纸页附在瓦楞纸上直接检测白度指标。

纸张的各项物理指标见表1：

表1 抄片纸样白度指标（温/湿度18℃/55%）

实验结论：与钛白粉100%加填纸样相比，复合填料替代20%、30%钛白粉后，纸样白度均稍降低；替代10%钛白粉纸样白度高于钛白粉100%纸样。

实施例2、

本发明的特种纸专用复合填料的制备方法包括：

a、称取0.18g的分散剂如三聚磷酸钠，加入700g的水，分散均匀，制成分散液待用；

b、在上述分散液中加入900g铝硅盐和镁盐的混合物，分散均匀，得到复合填料悬浮液；

c、向复合填料悬浮液中加入研磨珠如硅酸锆珠，进行研磨，同时添加2.7g的助磨剂如二乙醇胺，当复合填料成品中粒径小于2微米的颗粒占总体积的75%时，停机出料，并得到复合填料成品。

检测出料复合填料的各项指标。

纸张加填实验：按针叶浆750SR：阔叶浆350SR=40:60比例打浆，设计抄造定量45g/m2，

称取适量的浆料，加入AKD搅拌2分钟后，再加入复合填料或二氧化钛，填料加入量为35%（以绝干浆计）搅拌2分钟，再加入250ppm助留剂CPAM搅拌2分钟后，取下在丹贝尔抄片器抄片成形后，压榨机压榨，自然风干后，检测纸样的定量、灰份、白度、不透明度等指标。

纸张的各项物理指标见表2：

表2 抄片物理指标（温/湿度18℃/55%）­­­

注：1.钛白粉白度95.0%，75级复合填料样品白度为90.0%。

2.纸样用我司抗水剂KS618产品进行浸胶。3.灰份为简易灼烧方法检测。

实验结论：

如表3，用75级复合填料样品替代30%钛白粉应用于装饰原纸加填，成纸浸胶前、后的白度、不透明度均与完全使用钛白粉纸样相当。

表3 75级复合填料相关指标

说明书所述技术特征外，均为本专业技术人员已知技术。

Claims (9)

1.一种特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

a、将分散剂和水按重量百分比0.02-0.5：100混合，制成分散液；

b、在上述分散液中加入原料粉，所述原料粉为铝硅盐和/或镁盐，所述分散

剂占原料粉的重量百分比为0.02-0.25%，并使其分散均匀，得到复合填料悬浮液；

c、向复合填料悬浮液中加入研磨珠进行研磨，所述研磨珠与原料粉的重量份比为2.0-4.4，同时添加一定重量份的助磨剂，研磨出复合填料成品，所述复合填料成品中粒径小于2微米的颗粒占总体积的65-75%。

2.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：所述的研磨珠为陶瓷珠或硅酸锆珠或氧化锆珠，其粒径规格为0.1-3.0mm中的一种规格或两种以上规格组合，粒径间隔大小为0.1mm。

3.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：原料粉中铝硅盐和镁盐的重量比为1.5-2.5，平均粒径为2.00-2.71微米。

4.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：步骤c中助磨剂占原料粉的重量百分比为0.1-1.5%。

5.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：步骤b中复合填料悬浮液的浓度为35-56%。

6.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：步骤c中复合填料成品的浓度为40-56%。

7.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：所述的助磨剂为乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或两种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为硅酸盐类或碱金属磷酸盐类或硅酸盐类和碱金属磷酸盐类的混合物。

9.根据权利要求1所述的特种纸专用复合填料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐其中的一种或两种以上的混合物。