CN107109080B - 水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂、所获得的水悬浮液及其用途 - Google Patents

水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂、所获得的水悬浮液及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及作为水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂的三元混合物，其由以下组分构成：用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和的至少一种(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物，选自式Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、硅酸钾K2O·nSiO2(n为1至4)、偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物的至少一种硅酸盐或偏硅酸盐溶液，以及至少一种碱。

Description

水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂、所获得的水悬浮液 及其用途
本发明涉及水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂的技术领域。
更具体地，本发明涉及作为水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂的 三元混合物，其由以下组分构成：用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和的 至少一种(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物，选自式Na2O·nSiO2(n为1 至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3和/或硅酸钾K2O·nSiO2(n为1至4)、 偏硅酸钾K2SiO3的至少一种硅酸盐或偏硅酸盐溶液，以及至少一种碱。这 些硅酸盐能够减少所用(甲基)丙烯酸均聚物或共聚物的量而得到悬浮液 流变学和粒径分布性能的等同水平。
高岭土是通常通过矿石提取、研磨、分层法然后通过任选地处理和分 类法得到的无机颜料。高岭土在制备纸张涂料颜色中用作纸中的填料，还 作为涂料、橡胶、树脂等中的颜料。高岭土以干粉形式发现或以水分散体 形式或水悬浮液形式发现。例如，高岭土以水分散体或水悬浮液形式被引 入到涂层颜色中，出于经济和技术的原因，该水分散体或水悬浮液具有高 固体含量：至少60干重％、优选70干重％、非常优选72干重％的高岭土。 “固体含量”理解为相对于考虑中的水悬浮液或水分散体总重量的高岭土干 重含量。
正如一般的矿物质，高岭土在能够使用前必须被处理。
例如，必须将其研磨成细小和/或均匀的颗粒。用于研磨矿物质如高岭 土的方法已知是高能耗的。旨在提高研磨产率的解决方案是一直被寻求的。 从这点上看，一般使用称为“助磨试剂”的研磨添加剂是有用的。在这些矿 物质的研磨阶段引入的这些添加剂被用于促进研磨方法，以助于减少颗粒 尺寸的过程并提高研磨方法的能力和效率。
同时，当高岭土颗粒在水中悬浮时，其具有自发团聚的倾向。于是“分 散助剂”被用于将其分散并保持颗粒间的位阻排斥力。
文献WO2006/081501描述了部分中和的阴离子分散剂和无机分散剂用 于制备矿物质(高岭土、CaCO3和滑石)悬浮液的用途。
专利US 4742105本身描述了用于高岭土水悬浮液的二元抗絮凝组合物， 其由硅酸钠和分子量为2000克/摩尔至10000克/摩尔的聚丙烯酸钠、聚丙 烯酸钾或聚丙烯酸铵的二元混合物构成。提供的这种二元组合物在环境温 度以及升高的温度下具有受控的且随时间稳定的黏度。
然而，发明人已经意识到，这种二元混合物具有沉降的主要问题，该 问题随时间以及随温度升高被放大。“沉降”理解为二元混合物成分的一部 分在容器底部沉积，这使得难以、事实上甚至不可能将其抽出。
沉降的问题并非本技术领域无关紧要的问题。这是因为分散或助磨试 剂一般在远离其生产地点的位置使用，结果是其必须表现出一定程度随时 间和在或多或少的升高温度下的稳定性。因此，这些助剂必须在至少15天 的周期以及环境温度下保持稳定(也就是说，在其储存和运输期间不会产 生任何沉降)。
因此，发明人已经尝试解决包含(甲基)丙烯酸聚合物和硅酸盐的组 合物沉降的技术问题。
本发明的第一个目的涉及水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂，其 由以下组分的三元混合物构成：
a)至少一种(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物，其用钠、钾、锂和/ 或胺部分或完全中和，
b)至少一种选自式Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、 硅酸钾K2O·nSiO2(n为1至4)、偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合 物的硅酸盐或偏硅酸盐溶液，
c)至少一种碱，其量相对于完全中和所述(甲基)丙烯酸均聚物或共 聚物所需碱的量过量至少2摩尔％，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量(干重)比为20:80至 80:20。
申请US 6390301描述了能够以远不同于本发明的质量比使用丙烯酸均 聚物和硅酸钠分离白垩杂质的方法。该申请没有记载聚丙烯酸酯的中和。
发明人已经意识到需要添加碱以制备根据本发明的所述高岭土的分散 和/或助磨试剂而不产生快速的、事实上甚至是即刻的沉淀或沉降。这是因 为，当(甲基)丙烯酸均聚物/共聚物与硅酸钠混合时会有即刻的沉淀，该 (甲基)丙烯酸均聚物/共聚物例如是用钠中和的。当硅酸盐或偏硅酸盐还 包含相对于完全中和所述聚合物过量的碱时，该沉淀不会发生。
现有技术至少没有指出以能够解决沉淀和/或沉降的技术问题的量添加 碱的重要性。
根据本发明，相对于混合物中存在的(甲基)丙烯酸均聚物或共聚物 的酸官能团的总摩尔数，计算添加到混合物中碱的量，更精确地说是添加 到硅酸盐溶液或偏硅酸盐溶液的量。一方面，该量必须使得所述聚合物的 全部酸官能团被中和，另一方面，混合物中保持至少2摩尔％的游离碱(相 对于混合物中存在的聚合物所携带的酸官能团总数)。
“酸官能团”理解为(甲基)丙烯酸聚合物情况下的羧酸-COOH官能团。
待添加到混合物的碱的量取决于所用聚合物的中和程度。当该聚合物 被部分中和时，所添加碱的量使得所述聚合物的全部酸官能团被中和，且 相对于混合物中存在的聚合物所携带的酸官能团总数，添加至少2摩尔％ 的额外量。
当该聚合物被完全中和时，相对于混合物中存在的聚合物所携带的酸 官能团总数，添加至少2摩尔％的额外量的碱。
如后文说明的，本领域技术人员知道如何计算或评估完全中和(甲基) 丙烯酸均聚物或共聚物所需碱的理论量。
在本发明的情况下，能够想到用于部分或完全中和组成混合物一部分 的聚合物的不同碱的用途。
根据另一个实施方式，根据本发明的水悬浮液中高岭土的分散和/或助 磨试剂包含选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、胺、或这些碱的混合物 的碱。
它们可以以溶液形式添加，但也可以以球团形式或粉末形式添加。
根据本发明的一个实施方式，使用如用于制备根据本发明的三元混合 物相同的碱部分或完全中和(甲基)丙烯酸均聚物或共聚物。
根据本发明的一个实施方式，三元混合物包含过量的碱，其为氢氧化 钠(NaOH)。
根据一个实施方式，碱的量相对于完全中和所述(甲基)丙烯酸均聚 物或共聚物所需碱的理论量过量至少5摩尔％，例如过量至少7摩尔％或至 少10摩尔％。
根据本发明的混合物包含至少一种硅酸盐或偏硅酸盐溶液，其选自式 Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、硅酸钾K2O·nSiO2 (n为1至4)、偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物。
这些产品是可商购获得的。例如，需要提及的是来自IQE公司以固体 形式和含水形式的产品。
硅酸盐水溶液可以特别由固体硅酸盐形式通过溶解在水溶液中例如水 中而制备。
硅酸盐水溶液的固体含量通常为46重量％±6重量％。
根据本发明的一个实施方式，所述硅酸盐是式Na2O·2SiO2(n等于2 的式Na2O·nSiO2)的硅酸钠。
根据本发明的水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂的pH是碱性的。 根据一个实施方式，根据本发明的水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂 具有的pH大于或等于10、10.5或11，例如大于或等于11.5。
应该注意的是，在本发明的情况下使用的硅酸盐溶液的pH为10至13。 因此，根据本发明的分散和/或助磨试剂的pH主要取决于三元混合物中包 含的硅酸盐的量。
根据一个实施方式，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量(干重)比 为20:80至80:20。
(甲基)丙烯酸聚合物一般是水溶液形式，其固体含量为20干重％至 60干重％。
所述重量比是基于两种成分干重计算的。
根据另一个实施方式，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量比为 30:70至70:30，或40:60至60:40。例如，该比率是50:50，也就是说，根 据本发明的分散和/或助磨试剂包含大约相同重量的用钠、钾、锂和/或胺(例 如2-氨基-2-甲基丙醇、三乙醇胺等)部分或完全中和的(甲基)丙烯酸均 聚物或共聚物和硅酸盐或偏硅酸盐溶液，其选自式Na2O·nSiO2(n为1至4) 的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3和/或硅酸钾K2O·nSiO2(n为1至4)。“大约” 理解为成分各自的量是相同的至±5干重％。
三元混合物一个基本成分在于存在(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物。
“(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物”理解为仅由丙烯酸构成的聚合物 (丙烯酸均聚物)、或仅由甲基丙烯酸构成的聚合物(甲基丙烯酸均聚物)、 或任选地由丙烯酸和甲基丙烯酸的混合物构成的聚合物(丙烯酸/甲基丙烯 酸共聚物)。在后者的情况下，根据本发明的一个方面，丙烯酸单体和甲基 丙烯酸单体的摩尔比可以为1:100至100:1，例如为1:1至100:1或1:1至 50:1。
此外，根据本发明的共聚物还可以包含额外的一种或更多种其他烯属 不饱和单体，其选自衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、马来酸酐、异巴 豆酸酐、乌头酸酐、中康酸酐、芥子酸酐、十一碳烯酸酐、当归酸酐、2- 丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲代烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺和甲基丙 烯酰胺。
在后者的情况下，根据本发明的一个方面，(甲基)丙烯酸单体和其他 不饱和单体的摩尔比可以为1:1至100:1，例如为1:1至75:1或1:1至50:1。
所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物可以通过任何自由基聚合法获 得，例如在溶液中、在直接乳液或反相乳液中、在适当溶剂的悬浮液或沉 淀中、在催化体系和转移剂的存在下。其可以是受控的自由基聚合法，例 如由氮氧自由基(NMP)或由钴肟配合物控制的，或原子转移自由基聚合 (ATRP)法。还可以提及的是由选自氨基甲酸酯、二硫代酸酯、三硫代碳 酸酯(RAFT)和黄原酸酯的硫衍生物控制的自由基聚合法。
可以使用例如过氧化氢或过硫酸盐作为抑制剂，以及使用例如硫酸铜 作为催化剂和链转移剂。
任选地，使用例如硫代乳酸或另一种硫醇作为额外的链转移剂或仲醇。
其他的方法已经在过氧化氢或自由基生成剂的存在下，采用化学式 NaPO2H2的次磷酸钠作为链转移剂和氧化/还原剂。
在这方面，具体参考以下文献，其描述了用于丙烯酸自由基聚合的各 种方法：WO02/070571、WO 2005/095466、WO 2006/024706和WO 2014/049252。
(甲基)丙烯酸聚合物通常特征在于两个指数/数量/数值：
-多分子数PD指数(也等同地称为多分散性PI)，
-分子量Mw(也等同地称为摩尔质量或分子重量)，以克/摩尔表示。
多分散性指数对应于不同大分子在(甲基)丙烯酸聚合物中的摩尔质 量分布。如果全部大分子具有一个且相同的聚合度(因此具有一个且相同 的分子量)，那么该指数接近于1。另一方面，如果大分子具有不同的聚合 度(因此具有不同的分子量)，则PI指数大于1。聚合物的PI指数越接近 于1，聚合物在其各种应用中越有效。
根据一个实施方式，如通过尺寸排阻色谱(SEC)或凝胶渗透色谱(GPC) 所测的，所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有小于或等于7000克/ 摩尔的分子量。
这种技术通常采用配有检测器的WATERSTM牌液相色谱装置。该检测 器是WATERSTM牌折射浓度检测器。
该液相色谱装置具有由本领域技术人员适当选择的尺寸排阻柱以分离 所研究的不同分子量的聚合物。
液体洗脱相是用包含0.05M NaHCO3、0.1M NaNO3、0.02M三乙醇胺 和0.03％NaN3的1N氢氧化钠溶液将pH调节至9的水相。
以更详细的方式，根据第一阶段，将聚合溶液稀释至溶解溶剂中0.9 干重％以用于SEC，这对应于SEC的液体洗脱相，向其中加入0.04％的二 甲基甲酰胺，其作为流速的标记物或内标。然后经由0.2μm的过滤器进行 过滤。随后将100μL注入到色谱装置中(洗脱液：用包含0.05M NaHCO3、 0.1M NaNO3、0.02M三乙醇胺和0.03％NaN3的1N氢氧化钠溶液将pH调节至9的水相)。
液相色谱装置包含等度泵(WATERSTM 515)，将其流速调节至0.8毫升 /分钟。该色谱装置还包含烘箱，其自身包含串联的以下柱系统：长度为6cm 且内径为40mm的ULTRAHYDROGEL GUARD COLUMN WATERSTM型预 置柱，长度为30cm且内径为7.8mm的ULTRAHYDROGEL WATERSTM型 线性柱。检测系统自身由RI WATERSTM 410型折光检测器组成。烘箱的温 度升至60℃，折光计的温度升至45℃。
用供货商POLYMER STANDARD SERVICE或AMERICAN POLYMER STANDARDSCORPORATION证实的具有不同分子量的聚丙烯酸钠粉末标 准品校准该色谱装置。
根据一个实施方式，所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有如SEC 所测的小于或等于6000克/摩尔的分子量，例如小于或等于5000克/摩尔。
根据一个实施方式，所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有如SEC 所测的小于或等于3000克/摩尔的分子量，例如约2500克/摩尔或2000克/ 摩尔。
根据一个实施方式，所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有1100 克/摩尔至7000克/摩尔，优选1100克/摩尔至6000克/摩尔，更优选1100 克/摩尔至5000克/摩尔，更优选1100克/摩尔至3000克/摩尔的分子量。
根据一个实施方式，所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有1.5 至3的PI指数。
(甲基)丙烯酸聚合物的多分散性指数PI用以下方式计算：其涉及重 均分子量Mw与数均分子量Mn的比率。
根据本发明的优选实施方式，助剂由以下组分的三元混合物构成：
a)20重量％至80重量％的至少一种所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共 聚物，其用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和，
b)20重量％至80重量％的至少一种所述硅酸盐或偏硅酸盐溶液，其选 自式Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、硅酸钾K2O·nSiO2 (n为1至4)、偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物，
c)1重量％至10重量％的至少一种所述碱，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量(干重)比为20:80至 80:20。
根据一个实施方式，水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂由以下组 分的三元混合物构成：
a)40重量％至80重量％的至少一种所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共 聚物，其用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和，
b)20重量％至60重量％的至少一种所述硅酸盐或偏硅酸盐溶液，其选 自式Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、硅酸钾K2O·nSiO2 (n为1至4)、偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物，
c)1重量％至10重量％的至少一种所述碱，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量(干重)比为20:80至 80:20。
根据一个实施方式，水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂由以下组 分的三元混合物构成：
a)45重量％至70重量％的至少一种所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共 聚物，其用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和，
b)30重量％至65重量％的至少一种所述硅酸盐或偏硅酸盐溶液，其选 自式Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、硅酸钾K2O·nSiO2 (n为1至4)、偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物，
c)1重量％至10重量％的至少一种所述碱，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量(干重)比为20:80至 80:20。
根据一个实施方式，水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂由以下组 分的三元混合物构成：
a)用钠、钾、锂和/或胺完全中和的丙烯酸均聚物，
b)式Na2O·nSiO2(n为1至4)的硅酸钠溶液，
c)碱，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的重量(干重)比为2:8至8:2， 优选3:7至7:3。
根据其他实施方式，水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂由以下组 分的三元混合物构成：
a)用钠完全中和的丙烯酸均聚物，
b)式Na2O·2SiO2的硅酸钠溶液，
c)氢氧化钠，其量相对于完全中和所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共 聚物所需碱的理论量过量至少2摩尔％，
其中，均聚物:硅酸盐的重量(干重)比为2:8至8:2，优选3:7至7:3。
根据本发明的一个实施方式，三元混合物包含用钠完全中和的丙烯酸 均聚物。
考虑到丙烯酸的分子量(72克/摩尔)，本领域技术人员知道如何计算 完全中和已知分子量的丙烯酸均聚物所需碱的理论量。
例如，如果使用具有分子量为7000克/摩尔的丙烯酸均聚物，通过计算 推导酸官能团数，即大约每摩尔聚合物有97.2摩尔酸官能团。因此，需要 97.2摩尔碱以完全中和1摩尔聚合物。
在该方面，向硅酸盐或偏硅酸盐溶液加入至少过量2摩尔％(相对于完 全中和聚合物所需的97.2摩尔碱)，即1.9摩尔碱。
如果必须加入相对于完全中和均聚物所需碱的理论量过量5摩尔％的 碱，则添加4.86摩尔的过量碱。
通过考虑所用碱的选择分子量推导待添加到硅酸盐或偏硅酸盐溶液的 碱的重量。
任选地，本领域技术人员通过酸/碱滴定法测量聚合物的酸指数。酸指 数对应于中和1克聚合物酸度所需碱的质量(以毫克KOH表示)。随后通 过计算可以确定完全中和聚合物所需碱的理论量，从而计算待添加的过量 碱以制备根据本发明的试剂。
当聚合物被部分或完全中和时，本领域技术人员可以使用离子交换树 脂，其使得聚合物回到聚合物的酸形式。任选地，在添加过量强酸例如硫 酸之后，使用强碱进行返滴定法。
本发明的另一个目的涉及用于制备水悬浮液中矿物质的分散和/或助磨 试剂的方法，其包括以下阶段：
a)将碱添加到硅酸盐溶液中，硅酸盐选自式Na2O·nSiO2(n为1至4) 的硅酸钠、偏硅酸钠Na2SiO3、硅酸钾K2O·nSiO2(n为1至4)、偏硅酸钾 K2SiO3以及这些化合物的混合物，
b)将用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和的(甲基)丙烯酸的均聚物 或共聚物引入到前述混合物中，
所述碱以相对于(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物的总摩尔数过量至 少2摩尔％的量添加。
根据一个实施方式，用于制备水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂 的方法在5℃至50℃的温度下搅拌进行。
根据另一个实施方式，用于制备水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试 剂的方法在10℃至40℃，例如15℃至35℃的温度下进行。
本发明的又一个目的在于用于分散和/或研磨高岭土的方法，其包括通 过所述分散和/或助磨试剂分散和/或研磨水悬浮液中高岭土的阶段。
如本领域技术人员所确定的，该试剂以有效量存在以获得效率提高的 分散和/或研磨，例如通过解絮凝曲线的手段。
根据一个实施方式，所述试剂以相对于高岭土干重的0.01干重％至10 干重％的比例存在，例如0.1干重％至5干重％。
本发明的另一个目的涉及上述三元混合物在溶液中分散高岭土颗粒的 用途。
本发明的另一个目的涉及上述三元混合物制备高岭土悬浮液的用途。
本发明的另一个目的涉及上述三元混合物作为高岭土研磨和/或共研磨 助剂的用途。
以下实施例使得能够实现更好的理解本发明，而非限制其范围。
实施例
在以下全部实施例中，使用具有以下特征以及通过下述方法获得的聚 合物，作为(甲基)丙烯酸聚合物。
丙烯酸聚合物的特征
分子量Mw(如上文所示由SEC确定)：2900克/摩尔
分子量Mn(如上文所示由SEC确定)：1320克/摩尔
PI指数：2.2
SC(固体含量)：42％
pH＝8(用NaOH完全中和的聚合物)
实施例1
该实施例举例说明了根据专利US 4742105中描述的方法制备试剂(测 试1-1，现有技术)以及根据本发明的方法制备试剂(测试1-2)。
测试1-1
将354.9g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)和98.4g式Na2O·2SiO2的硅酸钠( 0112；SC：50.5％)与添加的20g水一起混合。
测试1-2
将12.3g NaOH(20％)添加到98.4g式Na2O·2SiO2的硅酸钠( 0112；SC：50.5％)中。
然后将354.9g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩 尔，Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加20g水的前述混合物中。
全部结果综合在下表1中。
表1
当遵循专利US 4742105中所描述的方法时，发现了立即沉淀的问题。
在测试1-2的情况下没有发现立即沉淀。
实施例2
该实施例举例说明了使用不同量的氢氧化钠NaOH。
测试2-1
将26.4g氢氧化钠NaOH(50％)添加到274g式Na2O·2SiO2(0112； SC：50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将328g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加57.1g水的前述混合物中。
该测试对应于NaOH过量7.2摩尔％。
测试2-2
将19.8g氢氧化钠NaOH(50％)添加到274g式Na2O·2SiO2(0112； SC：50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将328g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加57.1g水的前述混合物中。
该测试对应于NaOH过量5.4摩尔％。
测试2-3
将13.2g氢氧化钠NaOH(50％)添加到274g式Na2O·2SiO2(0112； SC：50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将328g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加57.1g水的前述混合物中。
该测试对应于NaOH过量3.6摩尔％。
全部结果综合在下表2中。
P/S比＝聚合物/硅酸盐的重量(干重)比
表2
实施例3
该实施例举例说明了使用不同的聚合物/硅酸盐比。
测试3-1
将26.4g氢氧化钠NaOH(50％)添加到137.2g式Na2O·2SiO2(0112； SC：50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将492.7g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加30.1g水的前述混合物中。
测试3-2
将19.8g氢氧化钠NaOH(50％)添加到274g式Na2O·2SiO2(0112； SC：50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将328g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加57.1g水的前述混合物中。
测试3-3
将26.4g氢氧化钠NaOH(50％)添加到411.7g式Na2O·2SiO2(0112； SC：50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将164.2g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加84.1g水的前述混合物中。
全部结果综合在下表3中。
P/S比＝聚合物/硅酸盐的重量(干重)比
表3
实施例4
该实施例举例说明了使用氢氧化钾作为三元混合物的碱。
测试4-1
将88.2g KOH(50％)添加到623.7g式Na2O·2SiO2(0112；SC： 50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将746.5g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加129.8g水的前述混合物中。
全部结果综合在下表4中。
P/S比＝聚合物/硅酸盐的重量(干重)比
表4
实施例5
该实施例举例说明了使用分子量等于4500克/摩尔的丙烯酸聚合物以制备 根据本发明的分散和/或助磨试剂。还举例说明了使用分子量等于7300克/摩尔 的丙烯酸聚合物以制备助磨试剂。
测试5-1
将44.1g KOH(50％)添加到213.9g式Na2O·2SiO2(0112；SC： 50.5％)的硅酸钠溶液中。
然后将687.5g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝4500克/摩尔， Mn＝1850克/摩尔，SC＝42％)添加到添加54.5g水的前述混合物中。
测试5-2
将43.1g NaOH(50％)添加到406.2g式Na2O·2SiO2(0112；SC： 50.5％)的硅酸钠中。
然后将540.5g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝7300克/摩尔， Mn＝2700克/摩尔，SC＝38％)添加到添加40.3g水的前述混合物中。
全部结果综合在下表5中。
P/S比＝聚合物/硅酸盐的重量(干重)比
表5
实施例6
该测试举例说明了根据本发明的三元混合物在不同条件下的稳定性：在50℃ 的温度下一周之后以及在一次或三次冷冻/解冻循环之后。
更具体地，冷冻/解冻循环由在温度为-18℃的冷冻库中储存过夜构成。
全部结果在下表6中给出。
用Brookfield DVIII型黏度计测量每种试剂在20℃时的黏度(以mPa·s表 示)。在以100转/分钟的速度的搅拌后测量所显示的黏度值。
从试剂的存储和工业方法中用途的角度，这些极端条件下的黏度值与评估 试剂特征的目的特别地相关。
测试6
将60g NaOH(50％)添加到405g式Na2O·2SiO2(0112；SC：50.5％) 的硅酸钠中。
然后将950g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加87g水的前述混合物中。
表6
实施例7
该测试举例说明了使用不同的三元混合物作为高岭土颗粒的分散助剂。由 浓度为70％的DG(Imerys)高岭土颗粒制备两种高岭土悬浮液，每种包 含根据测试7-1或根据测试7-2的变量的试剂。
测试7-1
将50g NaOH(50％)添加到497g式Na2O·2SiO2(0112；SC：50.5％) 的硅酸钠中。
然后将630g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加110g水的前述混合物中。
测试7-2
将60g NaOH(50％)添加到405g式Na2O·2SiO2(0112；SC：50.5％) 的硅酸钠中。
然后将950g用氢氧化钠完全中和的丙烯酸聚合物(Mw＝2900克/摩尔， Mn＝1320克/摩尔，SC＝42重量％)添加到添加87g水的前述混合物中。
将测试7-1和7-2的两种混合物用于分散高岭土的方法中，该方法包括分 散水悬浮液中高岭土的阶段。根据实施例6给出的流程测量高岭土的悬浮液/ 分散体的黏度。
根据以下流程通过解絮凝曲线确定试剂的有效量。
通过称量根据测试7-1或根据测试7-2的预定量的水和试剂制备水溶液， 以获得含有固体含量为70％的高岭土悬浮液，其包含0.07干重/干重％的所述 试剂，该溶液的pH调整为8。
将预定量的高岭土粉末在搅拌下引入到该水溶液中。保持搅拌15分钟。
在100转/分钟下测试Brookfield黏度。
用增加剂量的试剂重复测量，即0.1％、0.13％、0.18％和0.28％。
结果在图1中示出。

Claims (9)

1.一种水悬浮液中高岭土的分散和/或助磨试剂，其由以下组分的三元混合物构成：
a)至少一种(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物，其用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和，
b)至少一种选自式Na2O·nSiO2的硅酸钠，n为1至4，偏硅酸钠Na2SiO3，硅酸钾K2O·nSiO2，n为1至4，偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物的硅酸盐或偏硅酸盐溶液，
c)至少一种碱，其量相对于完全中和所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物所需碱的理论量过量至少2摩尔％，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的干重量比为20:80至80:20。
2.根据权利要求1所述的试剂，其中所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有如SEC所测的小于或等于7000克/摩尔的分子量。
3.根据权利要求1或2所述的试剂，其中所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有如SEC所测的小于或等于6000克/摩尔的分子量。
4.根据权利要求1或2所述的试剂，其中所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物具有1.5至3的PI指数。
5.根据权利要求1或2所述的试剂，其中所述碱的量相对于完全中和所述(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物所需碱的理论量过量至少5摩尔％。
6.根据权利要求1或2所述的试剂，其中所述硅酸盐是式Na2O·2SiO2的硅酸钠。
7.根据权利要求1或2所述的试剂，其由以下组分的三元混合物构成：
a)20重量％至80重量％的所述至少一种(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物，其用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和，
b)20重量％至80重量％的所述至少一种选自式Na2O·nSiO2的硅酸钠，n为1至4，偏硅酸钠Na2SiO3，硅酸钾K2O·nSiO2，n为1至4，偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物的硅酸盐或偏硅酸盐溶液，
c)1重量％至10重量％的所述至少一种碱，
其中，均聚物/共聚物:硅酸盐/偏硅酸盐的干重量比为20:80至80:20。
8.一种用于制备根据权利要求1至7中任一项所述的水悬浮液中矿物材料的分散和/或助磨试剂的方法，其包括以下阶段：
a)将碱添加到硅酸盐溶液中，所述硅酸盐选自式Na2O·nSiO2的硅酸钠，n为1至4，偏硅酸钠Na2SiO3，硅酸钾K2O·nSiO2，n为1至4，偏硅酸钾K2SiO3以及这些化合物的混合物，
b)将用钠、钾、锂和/或胺部分或完全中和的(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物引入到前述混合物中，
所述碱以相对于(甲基)丙烯酸的均聚物或共聚物的总摩尔数过量至少2摩尔％的量加入。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其在5℃至50℃的温度下搅拌进行。
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