CN108516572B - 一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，将石灰石加入粉碎机，粉碎得碳酸钙粗粉：再加至研磨机，并加入第一改性剂，研磨，得碳酸钙细粉；将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入第二改性剂，高速搅拌混合均匀，干燥，即得造纸用改性碳酸钙；所述第一改性剂由壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成；所述第二改性剂由无患子皂苷、壳聚糖和N‑丙基‑全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成。本发明表面改性得到的碳酸钙不仅具有良好的分散性、亲水亲油性能、触变性、加工流动性和粘结附着力，还具有良好的抗菌抑菌效果、耐老化性和耐黄变性能，可作为优异的造纸填料。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸钙改性技术领域，具体是一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法。
背景技术
碳酸钙是一种重要的无机化工产品，被广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药、化妆品、食品等工业中。但由于碳酸钙粒子粒径越小，表面上的原子数越多，则表面能越高，吸附作用越强，各个粒子间相互团聚；其次是碳酸钙作为一种无机填料，粒子表面亲水疏油，与有机高聚物的亲和性差、易形成聚集体，造成高聚物内部缺陷、力学性能变差。为了提高碳酸钙的填充性能，必须采用有效的工艺及表面改性方法对碳酸钙进行表面改性。对碳酸钙的表面改性，目前基本分为两种，一是干法改性，将成品或已干燥粉碎的碳酸钙粉体与表面处理剂在一定温度和比例下捏合固相活化反应而得，干法改性特点是工艺简单、生产成本低，但粒径大、分散性差、应用性能改善效果不明显。另一是湿法改性，在已碳酸化完成的碳酸钙这些方法特点是碳酸钙颗粒改性分布较均匀、分散性较好、应用性能明显改善，但工艺过程长、投资大、电耗能耗高。
碳酸钙是造纸的重要填料之一，但由于使用的碳酸钙粒径极小，表面能很大，在干燥和应用过程中发生硬团聚是不可避免的。在纸张涂料体系中，碳酸钙的分散及分散稳定性直接影响着涂料流变性能和涂布性能，因此解决碳酸钙在纸张涂料中的分散问题至关重要。虽然表面处理是解决碳酸钙团聚问题主要手段。但目前由于表面处理剂不足或表面处理剂在碳酸钙的表面分布不均匀，碳酸钙的团聚问题仍然存在。随着人们对健康和环保意识的不断增强，对日常生活中接触频繁的纸张提出了“抑菌、杀菌”的需求，因此提供造纸用抗菌碳酸钙是当今市场的需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种分散均匀、抗菌性强、与纸件相容性好、亲水亲油性强、加工流动性好的碳酸钙的表面处理方法。本方法得到的改性碳酸钙用作造纸填料时，使得纸张表面分散均匀，提高纸张表面的平滑度，使得在印刷时油墨与纸张表面接触程度好，提高纸张的抗菌效果。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入第一改性剂，研磨，得粒径为500-800目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入第二改性剂，高速搅拌混合均匀，干燥，即得造纸用改性碳酸钙；
所述第一改性剂由壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成；所述第二改性剂由无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成。
进一步地，所述第一改性剂的加入量为碳酸钙粗粉的2.5-3.5%。
进一步地，所述第一改性剂中壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷的重量比为1-3:1。
进一步地，所述第二改性剂的加入量为碳酸钙粗粉的1.5-3.0%。
进一步地，所述第二改性剂中无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾的重量比为1-3:1:1-2。
进一步地，步骤S2所述研磨的速率为1000-1500r/min下研磨1-2h。
进一步地，步骤S3所述高速搅拌是在转速为800-1200r/min下搅拌10-20min。
进一步地，步骤S3所述干燥是在90-100℃下干燥。
本发明是基于以下技术原理实现以上方案：
本方法先用壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷进行一次改性处理，由于壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷中的羟基、羧基、羰基、硅氧键及磷酸酯等功能基团，提高碳酸钙的亲水亲油性能，可以改善填料表面特性和与纤维的结合特性，提高碳酸钙的分散性和加工流动性，用作造纸填料时，使得纸张表面分散均匀，提高纸张表面的平滑度，且各基团相互缠绕成网络结构，可以提高填充体系的触变性能和粘结附着力，使得在印刷时油墨与纸张表面接触程度好。本发明再用无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾进行二次改性处理，能够提高碳酸钙的抗菌抑菌效果、耐老化性和耐黄变性能。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明表面改性得到的碳酸钙不仅具有良好的分散性、亲水亲油性能、触变性、加工流动性和粘结附着力，还具有良好的抗菌抑菌效果、耐老化性和耐黄变性能，可作为优异的造纸填料。
2、本发明改性得到的碳酸钙填充纸张后，不仅可提高填料与纸浆纤维的结合力和分散性，使得纸张表面分散均匀，提高纸张表面的平滑度和光泽度，使得在印刷时油墨与纸张表面接触程度好，且提高纸张的灰分含量，还可以提高纸张的抗菌抑菌效果、耐老化性和耐黄变性能。
3、本发明方法工艺简单、生产效率高、生产成本低、耗能低等优点，容易实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为碳酸钙粗粉的3%的第一改性剂，所述第一改性剂由重量比为2:1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成，在转速为1000r/min下研磨1.5h，得粒径为500目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为碳酸钙粗粉的2%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为2:1:1的无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成，在转速为800r/min下高速搅拌15min，混合均匀，在100℃下干燥，即得造纸用改性碳酸钙。
实施例2
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为碳酸钙粗粉的2.5%的第一改性剂，所述第一改性剂由重量比为1:1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成，在转速为1200r/min下研磨2h，得粒径为600目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为碳酸钙粗粉的2.5%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:1:2的无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成，在转速为1000r/min下高速搅拌20min，混合均匀，在95℃下干燥，即得造纸用改性碳酸钙。
实施例3
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为碳酸钙粗粉的3.5%的第一改性剂，所述第一改性剂由重量比为3:1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成，在转速为1500r/min下研磨1h，得粒径为800目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为碳酸钙粗粉的2.0%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为3:1:1的无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成，在转速为1200r/min下高速搅拌10min，混合均匀，在90℃下干燥，即得造纸用改性碳酸钙。
实施例4
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为碳酸钙粗粉的3.2%的第一改性剂，所述第一改性剂由重量比为2:1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成，在转速为1200r/min下研磨1.5h，得粒径为600目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为碳酸钙粗粉的3.0%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:1:1的无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成，在转速为1000r/min下高速搅拌15min，混合均匀，在100℃下干燥，即得造纸用改性碳酸钙。
实施例5
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为碳酸钙粗粉的2.8%的第一改性剂，所述第一改性剂由重量比为1:1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成，在转速为1000r/min下研磨2h，得粒径为600目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为碳酸钙粗粉的2.0%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为2:1:2的无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成，在转速为1200r/min下高速搅拌10min，混合均匀，在95℃下干燥，即得造纸用改性碳酸钙。
实施例6
一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为碳酸钙粗粉的3.0%的第一改性剂，所述第一改性剂由重量比为2:1的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成，在转速为1500r/min下研磨1h，得粒径为500目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为碳酸钙粗粉的2.5%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:1:1的无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成，在转速为1000r/min下高速搅拌20min，混合均匀，在100℃下干燥，即得造纸用改性碳酸钙。
将实施例1-6得到的改性碳酸钙应用在造纸的生产。在打浆度为56°SR 的针叶木浆中分别添加实施例1-6制备的改性碳酸钙填料，改性碳酸钙的添加量为对绝干纸浆质量的50%，搅拌混合20分钟，然后加入双元助留剂阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉，填加量分别为绝干浆的0.05％和1％，使用快速纸页成形器抄片，按照抄片工艺抄造手抄片，手抄片定量为 80g/m2。根据常规方法分别测定纸张的白度、灰分、抗张指数、耐破指数、撕裂指数及24h对大肠杆菌杀菌率，测试结果如表1所示。
表1：本发明改性碳酸钙应用在造纸的性能测试结果
从上述测试结果得知，本发明应用在纸张填料时，可以增加填料与纤维纸件的结合力，提高纸张的灰分含量和抗菌型。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
S2:将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入第一改性剂，研磨，得粒径为500-800目的碳酸钙细粉；
S3:将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入第二改性剂，高速搅拌混合均匀，干燥，即得造纸用改性碳酸钙；
所述第一改性剂由壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷组成；所述第二改性剂由无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾组成；
所述第一改性剂的加入量为碳酸钙粗粉的2.5-3.5％；所述第一改性剂中壬基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯钠盐和三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷的重量比为1-3；
所述第二改性剂的加入量为碳酸钙粗粉的1.5-3.0％；所述第二改性剂中无患子皂苷、壳聚糖和N-丙基-全氟辛基磺酰氨谷氨酸钾的重量比为1-3:1:1-2。
2.根据权利要求1所述造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，其特征在于：步骤S2所述研磨的速率为1000-1500r/min下研磨1-2h。
3.根据权利要求1所述造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，其特征在于：步骤S3所述高速搅拌是在转速为800-1200r/min下搅拌10-20min。
4.根据权利要求3所述造纸专用抗菌碳酸钙的表面处理方法，其特征在于：步骤S3所述干燥是在90-100℃下干燥。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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