CN107604747A - 一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙及其制备工艺，所述的改性碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物80‑105份、偶联氧化淀粉20‑25份、纤维素复合物14‑19份、N‑月桂酰基‑N`‑羟乙基乙二胺乙酸盐0.1‑0.3份、助剂0.05‑0.08份、硬脂肪酸钠0.06‑0.09份、亚磷酸醋0.02‑0.05份、稳定剂0.06‑0.09份。所述改性的碳酸钙是经过石料破碎、研磨、分级、制备偶联氧化淀粉和纤维素复合物、混合等步骤制成的。本发明制备出改性的碳酸钙分散性能好，不易团聚、分散均匀，悬浮稳定性好，用做造纸填料，可以明显提高纸张的抗张强度、撕裂指数及耐破度、同时能够获得较好的松厚度，而且白度和不透明度也较好，可以替代传统造纸业中的钛白粉填料。
Description
技术领域
本发明属于粉体制备领域，具体是涉及到一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙及其制备工艺。
背景技术
碳酸钙是一种重要的、用途广泛的无机盐。根据生产方法的不同，可将碳酸钙粉体分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，是将二氧化碳通入石灰水，或用碳酸钠溶液与石灰水作用产生沉淀制得的。重质碳酸钙又称研磨碳酸钙，是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。在造纸业中，碳酸钙其主要功能是填充纸页中的空隙，提高纸页的匀度；改善纸页正面平滑度；增加纸页不透明度和白度；改善纸页适印性能；保证纸页尺寸稳定，降低生产成本。
发明内容
本发明提供了提供一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙及其制备工艺，通过对碳酸钙粉体进行改性后，得到的改性的碳酸钙、包覆率较高，结合效果好，工艺简便，应用到造纸业中，可以起到明显提高纸张的抗张强度、撕裂指数及耐破度。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物80-105份、偶联氧化淀粉20-25份、纤维素复合物14-19份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.1-0.3份、助剂0.05-0.08份、硬脂肪酸钠0.06-0.09份、亚磷酸醋0.02-0.05份、稳定剂0.06-0.09份。
进一步的，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉19.8-24.3份、氢氧化钠0.02-0.06份、过硫酸钾0.06-0.28份、三偏磷酸钠0.1-0.3份、偶联剂0.02-0.06份。
进一步的，所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应3-5h，迅速降至室温，粉碎过100-200目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、偶联剂充分混合，控温温度为55-60℃，时间为45-60min，得到偶联氧化淀粉。
进一步的，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素12.93-14.85份、碱性氯化铝0.05-0.1份、促进剂0.02-0.05份、膨润土1-4份。
进一步的，所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、促进剂、膨润土充分混合，反应条件控制在50-70℃下反应1-3h，降至室温后得到纤维素复合物。
进一步的，所述助剂为月桂基磺化琥珀酸单酯二钠。
进一步的，所述稳定剂为硬脂酰苯甲酰甲烷。
进一步的，所述偶联剂为二硬脂酰氧异丙基铝酸酯。
进一步的，所述促进剂为乙酰氧甲基三甲氧基硅烷。
同时，本发明也提供了一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为20-100μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、助剂，在50-60℃下，以1500-2000r/min的速度搅拌20-30min，再加入稳定剂，在45-60℃下，以1200-1500r/min的速度搅拌15-25min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过600-800目筛，在温度为40-50℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
本发明的有益效果在于：
1、改性的碳酸钙的性能
本发明通过用氧化淀粉后进行偶联反应，得到偶联氧化淀粉，通过助剂将纤维素复合物和偶联氧化淀粉连接在碳酸钙粉体的表面，粘附力好使碳酸钙粒子表面具有一定的疏水性，并将稳定剂引入碳酸钙表面，增强了碳酸钙与纤维素复合物及偶联氧化淀粉的的相容性，制得的改性的碳酸钙易分散、不易团聚、机械强度高，本发明在对羧甲基纤维素进行改性是，有效的引入了膨润土,使二氧化硅粘附在碳酸钙的表面，不易沉降，分散均匀，悬浮稳定性好，并且进一步增强了碳酸钙的润滑性、耐水性和耐高温性，使碳酸钙在工业中具有广泛的应用，作为造纸的填料能够提高自度、增强纸张强度，应用前景广泛。
2、在造纸上的应用
将本发明所制备出的改性的碳酸钙用做造纸填料，可以明显提高纸张的抗张强度、撕裂指数及耐破度、同时能够获得较好的松厚度，而且白度和不透明度也较好，可以替代传统造纸业中的钛白粉填料。
3、改性的碳酸钙制备工艺
本发明所述的改性的碳酸钙制备工艺，工艺简便，全程可在密闭器中反应和操作，没有粉尘溢出，造成污染，同时也没有废弃物和废水的产生，对环境友好而且生产效率高。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物80份、偶联氧化淀粉20份、纤维素复合物14份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.1份、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠0.05份、硬脂肪酸钠0.06份、亚磷酸醋0.02份、硬脂酰苯甲酰甲烷0.06份。
其中，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉19.8份、氢氧化钠0.02份、过硫酸钾0.06份、三偏磷酸钠0.1份、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯0.02份；所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应3h，迅速降至室温，粉碎过100目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯充分混合，控温温度为55-60℃，时间为45min，得到偶联氧化淀粉。
其中，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素12.93份、碱性氯化铝0.05份、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷0.02份、膨润土1份；所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷、膨润土充分混合，反应条件控制在50-55℃下反应1-h，降至室温后得到纤维素复合物。
所述通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为20-50μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、硬脂酰苯甲酰甲烷，在50-55℃下，以1500r/min的速度搅拌20min，再加入硬脂酰苯甲酰甲烷，在45-50℃下，以1200r/min的速度搅拌15min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过600目筛，在温度为40-45℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
实施例2
一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物90份、偶联氧化淀粉22份、纤维素复合物16份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.2份、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠0.07份、硬脂肪酸钠0.08份、亚磷酸醋0.04份、硬脂酰苯甲酰甲烷0.07份。
其中，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉21.57份、氢氧化钠0.04份、过硫酸钾0.15份、三偏磷酸钠0.2份、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯0.04份；所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应4h，迅速降至室温，粉碎过100-200目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯充分混合，控温温度为55-60℃，时间为52min，得到偶联氧化淀粉。
其中，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素13.895份、碱性氯化铝0.07份、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷0.035份、膨润土2份；所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷、膨润土充分混合，反应条件控制在55-60℃下反应2h，降至室温后得到纤维素复合物。
所述通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为50-80μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、硬脂酰苯甲酰甲烷，在53-58℃下，以1800r/min的速度搅拌25min，再加入硬脂酰苯甲酰甲烷，在50-55℃下，以1450r/min的速度搅拌20min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过700目筛，在温度为42-48℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
实施例3
一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物105份、偶联氧化淀粉25份、纤维素复合物19份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.3份、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠0.08份、硬脂肪酸钠0.09份、亚磷酸醋0.05份、硬脂酰苯甲酰甲烷0.09份。
其中，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉24.3份、氢氧化钠0.06份、过硫酸钾0.28份、三偏磷酸钠0.3份、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯0.06份；所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应5h，迅速降至室温，粉碎过200目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯充分混合，控温温度为55-60℃，时间为60min，得到偶联氧化淀粉。
其中，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素14.85份、碱性氯化铝0.1份、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷0.05份、膨润土4份；所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷、膨润土充分混合，反应条件控制在65-70℃下反应3h，降至室温后得到纤维素复合物。
所述通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为80-100μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、硬脂酰苯甲酰甲烷，在55-600℃下，以2000r/min的速度搅拌30min，再加入硬脂酰苯甲酰甲烷，在55-60℃下，以1500r/min的速度搅拌25min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过800目筛，在温度为45-50℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
实施例4
一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物90份、偶联氧化淀粉25份、纤维素复合物14份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.1份、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠0.08份、硬脂肪酸钠0.06份、亚磷酸醋0.02份、硬脂酰苯甲酰甲烷0.09份。
其中，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉24.3份、氢氧化钠0.06份、过硫酸钾0.28份、三偏磷酸钠0.3份、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯0.02-0.06份；所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应3h，迅速降至室温，粉碎过200目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯充分混合，控温温度为55-60℃，时间为60min，得到偶联氧化淀粉。
其中，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素12.93份、碱性氯化铝0.05份、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷0.02份、膨润土1份；所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷、膨润土充分混合，反应条件控制在50-55℃下反应1.5h，降至室温后得到纤维素复合物。
所述通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为20-50μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、硬脂酰苯甲酰甲烷，在50-55℃下，以2000r/min的速度搅拌20min，再加入硬脂酰苯甲酰甲烷，在55-60℃下，以1200/min的速度搅拌15min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过800目筛，在温度为40-45℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
实施例5
一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物104份、偶联氧化淀粉21份、纤维素复合物18份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.15份、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠0.07份、硬脂肪酸钠0.07份、亚磷酸醋0.045份、硬脂酰苯甲酰甲烷0.07份。
其中，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉20.44份、氢氧化钠0.03份、过硫酸钾0.28份、三偏磷酸钠0.2份、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯0.05份；所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应2.8h，迅速降至室温，粉碎过200目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯充分混合，控温温度为55-60℃，时间为55min，得到偶联氧化淀粉。
其中，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素13.93份、碱性氯化铝0.05份、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷0.02份、膨润土4份；所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、乙酰氧甲基三甲氧基硅烷、膨润土充分混合，反应条件控制在60-65℃下反应1.2h，降至室温后得到纤维素复合物。
所述通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为50-100μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、硬脂酰苯甲酰甲烷，在50-55℃下，以1900r/min的速度搅拌29min，再加入硬脂酰苯甲酰甲烷，在45-50℃下，以1300r/min的速度搅拌16min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过700目筛，在温度为45-50℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
对比例1
改性的碳酸钙的原料组分和制备工艺与实施例2基本一致，不同点在于本对比例中偶联氧化淀粉的原料组分中缺少过氢氧化钠、过硫酸钾，制备方法中不加入所缺少的原料组分。
对比例2
改性的碳酸钙的原料组分和制备工艺与实施例2基本一致，不同点在于本对比例中偶联氧化淀粉的原料组分中缺少缺少三偏磷酸钠、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，制备方法中不加入所缺少的原料组分。
对比例3
改性的碳酸钙的原料组分和制备工艺与实施例2基本一致，不同点在于本对比例中纤维素复合物的原料组分中缺少碱性氯化铝，制备方法中不加入所缺少的原料组分。
对比例4
改性的碳酸钙的原料组分和制备工艺与实施例2基本一致，不同点在于本对比例中纤维素复合物的原料组分中缺少乙酰氧甲基三甲氧基硅烷，制备方法中不加入所缺少的原料组分。
对比例5
改性的碳酸钙的原料组分和制备工艺与实施例2基本一致，不同点在于本对比例中的改性的碳酸钙的原料组分中缺少本发明所述的助剂，制备工艺中不加入所缺少的原料组分。
对比例6
改性的碳酸钙的原料组分和制备工艺与实施例2基本一致，不同点在于本对比例中的改性的碳酸钙的原料组分中缺少本发明所述的稳定剂，制备工艺中不加入所缺少的原料组分。
对比例7
本对比例的改性的碳酸钙制备工艺：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为80μm的碳酸钙粉体；
S3：将所得的碳酸钙粉体用超微粉碎机粉碎过700目筛，在温度为45-50℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
对比例8
本对比例所述的改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙粉体40份、钛白粉15份、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯0.2份、膨润土1份、助剂0.09份、稳定剂0.12份。
其中，所述助剂，以重量份为单位，包括以下原料：N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.04份、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠0.05份。
其中，所述稳定剂，以重量份为单位，包括以下原料：亚磷酸醋0.04份、硬脂肪酸钠0.04份、硬脂酰苯甲酰甲烷0.04份。
本对比例所述的改性的碳酸钙的制备工艺，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为80μm的碳酸钙粉；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，再加入钛白粉、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、助剂，在55-60℃下，以1800r/min的速度搅拌25min，再加入稳定剂，在50-55℃下，以1350r/min的速度搅拌20min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过700目筛，在温度为45-50℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
实验结果分析
1、改性的碳酸钙性能测试
对实施例和对比例所制得的改性的碳酸钙进行了性能测试，相关结果汇总如下表1所述
表1
对表1中的数据进行分析，可得：
(1)实施例2和对比例5、对比例6及对比例7的数据表明，本发明所制备出的改性的碳酸钙相单纯依靠机械研磨得到的碳酸钙(对比例7)，在粒度D90方面，体积更小；在粘度和吸油值方面明显减小，而沉降体积明显降低，说明本发明所述的改性的碳酸钙亲油疏水，与聚合物相容性好，并且堆积密度变小，说明碳酸钙分散性能好，不易团聚；本发明的所制备出的改性的碳酸钙优于使用钛白粉通过偶联反应制备出的改性的碳酸钙(对比例8)
(2)实施例2和对比例1、对比例2及对比例7的数据表明，在加入改性成功的偶联氧化淀粉后，可以明显的降低改性的碳酸钙的粘度和吸油值，D90和沉降体积数值明显减小；而在偶联氧化淀粉制备过程中，加入氢氧化钠及过硫酸钾的目的是将淀粉在碱性的条件下进行氧化，加入二硬脂酰氧异丙基铝酸酯的目的是，通过以二硬脂酰氧异丙基铝酸酯为偶联剂，将氧化淀粉连接起来，形成新的较大的淀粉体系，有利于更好的覆盖和粘连在改性的碳酸钙晶体上。
(3)实施例2和对比例3、对比例4及对比例7的数据表明，在加入改性成功的纤维素复合物后，可以明显的降低改性的碳酸钙的粘度和吸油值，D90和沉降体积数值明显减小；在纤维素复合物的制备过程中，主要是在碱性氯化铝的催化下，乙酰氧甲基三甲氧基硅烷可以将羧甲基纤维素中的羟基打开，可以和甲基等结合起来，同时接入膨润土，形成纤维素复合物，而纤维素复合物中的羟基在高速搅拌过程中发生水解，表面产生具有碱性的疏油的含羟基的光滑层，能够很好的覆盖住碳酸钙粉体，提高碳酸钙在粘度和吸油值方面的性能。
(4)助剂和稳定剂的同时加入能够将偶联氧化淀粉和纤维素复合物很好的覆盖在碳酸钙粉体上，是的改性后的碳酸钙粉体在性能检测方面优于未改性或改性不完全的碳酸钙。原因在于，助剂和稳定剂有效的增加了偶联氧化淀粉、纤维素复合物的粘连力，减小碳酸钙粉体表明的张力，能够很好的覆盖在碳酸钙粉体上面，同时由于纤维素复合物表面具有光滑层，有助于机械研磨的进行。
2、改性的碳酸钙在造业中的应用
按照常规造纸工艺，使用实施例和对比例所制备的改性的碳酸钙作为填料，来制备纸张，其余填料一致，纸张中的灰分一致，对所制备出的纸张进行了检测，检测结果如表2所述：
表2
对表2中的数据进行分析，可得：
实施例2和对比例7、对比例8的数据表明，本发明所制备出的改性的碳酸钙作为填料后，检测结果的数值优于传统造纸业中的钛白粉填料，明显提高纸张的抗张强度、撕裂指数及耐破度、同时能够获得较好的松厚度，而且白度和不透明度也较好。
实施例2和对比例1-5的数据表明，改性成功的碳酸钙造纸过程中对成纸张的性能产生了影响，与未改性的成功的碳酸钙相比，可明显提高加填纸的抗张指数和耐破指数，同时可较好地保留成纸高松厚度的特性和维持纸张尺寸稳定性。
Claims (10)
1.一种通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述改性的碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙破碎物80-105份、偶联氧化淀粉20-25份、纤维素复合物14-19份、N-月桂酰基-N`-羟乙基乙二胺乙酸盐0.1-0.3份、助剂0.05-0.08份、硬脂肪酸钠0.06-0.09份、亚磷酸醋0.02-0.05份、稳定剂0.06-0.09份。
2.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述偶联氧化淀粉，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉19.8-24.3份、氢氧化钠0.02-0.06份、过硫酸钾0.06-0.28份、三偏磷酸钠0.1-0.3份、偶联剂0.02-0.06份。
3.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述偶联氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉和氢氧化钠、过硫酸钾投入反应器中，升温到75-80℃，反应3-5h，迅速降至室温，粉碎过100-200目筛，制得氧化淀粉，将所得氧化淀粉和三偏磷酸钠、偶联剂充分混合，控温温度为55-60℃，时间为45-60min，得到偶联氧化淀粉。
4.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述纤维素复合物，以重量份为单位，包括以下原料：羧甲基纤维素12.93-14.85份、碱性氯化铝0.05-0.1份、促进剂0.02-0.05份、膨润土1-4份。
5.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述纤维素复合物的制备方法，包括以下步骤：将羧甲基纤维素、碱性氯化铝、促进剂、膨润土充分混合，反应条件控制在50-70℃下反应1-3h，降至室温后得到纤维素复合物。
6.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述助剂为月桂基磺化琥珀酸单酯二钠。
7.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酰苯甲酰甲烷。
8.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述偶联剂为二硬脂酰氧异丙基铝酸酯。
9.根据权利要求1所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙，其特征在于，所述促进剂为乙酰氧甲基三甲氧基硅烷。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的通过淀粉和纤维素来改性的碳酸钙的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选取从材料场运来的大理石、石灰石等清洗后除去杂质物，把石料进行晾干除去表面水分，然后用破碎机对石料进行破碎，制得碳酸钙破碎物；
S2：将步骤S1制得的碳酸钙破碎物输送进入立磨机研磨，制得碳酸钙细石粉，将所得碳酸钙细石粉用分级机进行分级，制得粒径为20-100μm的碳酸钙粉体；
S3：将步骤S2制得的碳酸钙粉体加入到高速混合机中，加入偶联氧化淀粉、纤维素复合物、助剂，在50-60℃下，以1500-2000r/min的速度搅拌20-30min，再加入稳定剂，在45-60℃下，以1200-1500r/min的速度搅拌15-25min，降至室温后，将所得的混合物超微粉碎机粉碎过600-800目筛，在温度为40-50℃下干燥至含水量≤0.25％，制得改性的碳酸钙。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108867161A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-11-23 | 桂林永福恒达实业有限公司 | 一种适于造纸的微粉碳酸钙的制备方法 |
| CN110565432A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-13 | 泉州市东紫环保科技有限公司 | 一种用作中性纸填料的改性重钙粉体及其制备方法 |
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2017
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 张可喜等编: "《淀粉的改性及其应用》", 30 June 2008 * |
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