CN106968129A - 一种低磨耗重钙浆料的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明一种低磨耗重钙浆料的制备方法及应用。其特征在于：首先将重质碳酸钙粉制浆，将重质碳酸钙粉加入水中，并向水中加入聚丙烯酸钠分散剂，搅拌均匀配成重质碳酸钙浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性，然后采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量20～60%。然后向浆料中加入对当于重质碳酸钙干粉重量0.5～2.0%的月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.5～1.0小时，得到造纸填料重质碳酸钙浆料，可以直接用作造纸填料。

Description

一种低磨耗重钙浆料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及造纸原料的技术领域，具体地说是一种低磨耗重钙浆料的制备方法及应用。
背景技术
造纸中加入填料可以提高纸张的不透明度和亮度，改进纸张的平滑度和均匀状态，增加纸张的柔软性，降低纸张的吸湿性和变形程度，同时还有利于降低生产成本。钛白粉有高的折光率和散射系数，是很好的造纸填料，但由于其价格昂贵，一般只用于高档薄页印刷纸，以提高纸张的不透明度；而碳酸钙由于其价格低廉，且同样能提高纸张的不透明度、增加纸张的吸油墨性能，作为造纸填料具有一定的成本优势。
随着酸性造纸向中性造纸转变，碳酸钙日益成为中国造纸工业提高纸张质量、降低造纸成本的重要原材料。重钙与轻钙在纸张中的应用效果有较大的差别：轻钙与重钙所抄纸样白度相差不大，两者的白度均较高；但在不透明度方面，轻钙所抄纸样的不透明度较高，加入轻钙后可以提高纸页的不透明度。用轻钙所抄纸样其松厚度明显高于重钙；轻钙的平均粒径较重钙小，相应地具有更大的比表面积，对AKD施胶剂的吸附作用比重钙强，因而AKD施胶剂的用量比重钙大。在相同填料用量时，轻钙比重钙的灰分高，主要是由于重钙的粒径小，在纸页脱水成形时，纤维对细小颗粒截留差；而轻钙的粒径虽然也很小，但轻钙容易团聚成较大的颗粒，对纸张纤维有很好的架桥作用，故在灰分保留方面轻钙优于重钙；此外，重质碳酸钙粒径小、且大多呈立方体状结构，相对轻质碳酸钙来说，对网的磨损要比轻质碳酸钙严重。但重质碳酸钙的pH值的稳定性比轻质碳酸钙高；重质碳酸钙价格便宜，加工过程中能源消耗低，而轻质碳酸钙价格高，加工过程中能源消耗大，生产过程中消耗大量的无烟煤。所以重质碳酸钙与轻质碳酸钙在造纸中的应用各有优缺点，如何将二者的优点结合在一起是解决问题的关键。
中国专利CN 1217007涂覆沉淀碳酸钙的颜料粉粒及其制备方法，介绍了将高岭土、天然碳酸钙或二氧化钛用水制成浆料，然后浆料的pH值调到6—11，向浆料中加入颗粒粒径为30—100nm的轻质碳酸钙浆料，使轻质碳酸钙颗粒通过吸附涂覆在高岭土、天然碳酸钙或二氧化钛表面，得到涂覆沉淀碳酸钙颜料，可以用于造纸填料及造纸颜料。中国专利CN1335874经处理的新型纸张填料或颜料或矿物质、特别是含有天然碳酸钙的颜料、其制造方法及其组合物与应用，介绍了将大理石、方解石、白垩或含有白云石的碳酸盐制备成水悬浮液，向水悬浮液中加入硫酸、盐酸、磷酸或草酸，然后向水悬浮液中通入二氧化碳，得到含有天然碳酸钙的颜料，这种颜料能够降低表面积恒定的纸张重量。
本专利的创新点是向重质碳酸钙浆料中加入月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，月桂酸咪唑啉两性表面活性剂一端为极性很强的阳离子和阴离子，另一端为极性很弱的十二个碳的碳氢长链。表面活性剂极性很强的阳离子与重质碳酸钙表面的阴离子产生作用，表面活性剂吸附到重质碳酸钙颗粒表面，表面活性剂所带的阴离子能使吸附了表面活性剂的重质碳酸钙颗粒彼此分开，不会团聚；另一端极性很弱的碳氢长链覆盖在重质碳酸钙颗粒表面，碳氢长链具有润滑作用，能减少重质碳酸钙颗粒表面对抄纸铜网的磨损。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的技术是这样实现的：本发明一种低磨耗重钙浆料的制备方法及应用。其特征在于：首先将重质碳酸钙粉制浆，将重质碳酸钙粉加入水中，并向水中加入聚丙烯酸钠分散剂，搅拌均匀配成重质碳酸钙浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性，然后采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量20～60%。然后向浆料中加入对当于重质碳酸钙干粉重量0.5～2.0%的月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.5～1.0小时，得到造纸填料重质碳酸钙浆料，可以直接用作造纸填料；
所述的重质碳酸钙粉为100～600目；
所述的聚丙烯酸钠分散剂加入量为重质碳酸钙干粉重量的0.2～2.0%；
所述的重质碳酸钙浆料的重量含量为35～75%；
用本技术制备的造纸填料重质碳酸钙浆料对抄纸铜网的磨损较小。
月桂酸咪唑啉两性表面活性剂的制备方法，参照《精细石油化工进展》, 2003, 4(11):38-40。
磨损采用磨损仪测定，测定方法：
首先测定浆料的质量浓度，用烧杯称取绝干物料为60g的浆料（按质量浓度换算）；
从干燥器中取一张铜网，用水冲洗干净，然后用电吹风吹干，用曲别针夹好放入干燥器中，干燥30分钟；
时间到后，用万分之一天平称出铜网的重量M1并记录；
接通电路，加水启动加料电机，冲洗磨耗仪，保证循环管路中无任何杂质，同时观察是否有漏水现象，如有及时解决。然后将循环料斗扳到排料位置，将水排净，停止加料电机；
将称出重量的铜网插入网槽中，用夹子夹紧，同时保证铜网紧贴在静体表面；安装动体，将进料软管插入动体的进料管上并固定好。用螺栓将研磨动体固定在导轨前端，注意联结叉两端应转动灵活，同时螺栓不得有明显的松动；
将循环料斗扳到循环位置。然后将烧杯中准备好的料浆倒入循环料斗中，加水配置成3000ml质量浓度为2%的待检浆料；
将计数器值设定为2000，同时清零。再检查一遍各管路的连接情况，循环料斗的位置，铜网的压紧情况等；
启动加料电机，等待1分钟，启动研磨电机。待研磨次数达到2000次后，研磨电机自动停机。停止加料电机，取下研磨动体。松开紧定铜网的夹子，取出铜网，立即用大水流将其两面冲洗干净，用电吹风将其吹干后卷成筒状，用原来的曲别针夹好放入干燥器中30分钟。用天平称出其质量M2；
扳动循环料斗到排料位置，将浆料排净，再加入适量的水，冲洗循环通路各部位，直到排出液中无测试物料为止；
重复上述的步骤，做下一次磨耗实验。一般同一种物料需做三次试验，取三次平均值作为该物料的磨耗值。
做完磨耗实验后，将计数器清零；断开电源；卸下研磨动体，将其放在专用支架上；擦干磨耗仪；将使用过的工具安置妥当。
计算磨耗值，其公式为：
磨耗 X = （ M1 –M2 ）×100%÷1000
式中： X的单位为mg；
M1、M2单位为g。
实施例：
实施例1
将4吨100目重质碳酸钙粉加入到7.4吨去离子水中，搅拌制成浆料，并向浆料中加入8kg聚丙烯酸钠分散剂，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量20%。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入20kg月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.5小时，得到重钙浆料，浆料可以直接用作造纸填料。
实施例2
将4吨400目重质碳酸钙粉加入到3吨去离子水中，搅拌制成浆料，并向浆料中加入20kg聚丙烯酸钠分散剂，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量60%。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入40kg月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌1.0小时，得到重钙浆料，浆料可以直接用作造纸填料。
实施例3
将4吨600目重质碳酸钙粉加入到1.3吨去离子水中，搅拌制成浆料，并向浆料中加入80kg聚丙烯酸钠分散剂，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量30%。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入80kg月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.7小时，得到重钙浆料，浆料可以直接用作造纸填料。
实施例4
将4吨200目重质碳酸钙粉加入到5吨去离子水中，搅拌制成浆料，并向浆料中加入10kg聚丙烯酸钠分散剂，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量40%。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入30kg月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.8小时，得到重钙浆料，浆料可以直接用作造纸填料。
实施例5
将4吨300目重质碳酸钙粉加入到4吨去离子水中，搅拌制成浆料，并向浆料中加入50kg聚丙烯酸钠分散剂，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性。然后用泵将浆料送入一台300升剥片机，用剥片机对重质碳酸钙进行研磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量50%。然后向制得重质碳酸钙浆料中加入70kg月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.9小时，得到重钙浆料，浆料可以直接用作造纸填料。
实施例6
对比实施例1、2、3、4、5，分别是实施例1、2、3、4、5的浆料在进高压均质机之前取的样进行的磨耗试验数据。

Claims (1)

1.本发明一种低磨耗重钙浆料的制备方法及应用,其特征在于：首先将重质碳酸钙粉制浆，将重质碳酸钙粉加入水中，并向水中加入聚丙烯酸钠分散剂，搅拌均匀配成重质碳酸钙浆料，充分搅拌，使浆料获得良好的流动性，然后采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得重质碳酸钙浆料，其中小于2µm含量20～60%,然后向浆料中加入对当于重质碳酸钙干粉重量0.5～2.0%的月桂酸咪唑啉两性表面活性剂，搅拌0.5～1.0小时，得到造纸填料重质碳酸钙浆料，可以直接用作造纸填料；
所述的重质碳酸钙粉为100～600目；
所述的聚丙烯酸钠分散剂加入量为重质碳酸钙干粉重量的0.2～2.0%；
所述的重质碳酸钙浆料的重量含量为35～75%；
所得到的造纸填料重质碳酸钙浆料对抄纸铜网的磨损较小。
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曾蕾等: "纳米碳酸钙的制备、表面改性及应用进展", 《精细化工中间体》 *

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