CN109608907A - 石头纸用改性碳酸钙的改性方法 - Google Patents

石头纸用改性碳酸钙的改性方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，将粒径为1‑10μm的碳酸钙，烘干至水分在0.3%以内，放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的2‑4%的阳离子淀粉改性剂，在70‑80℃温度下，以600‑900转/分的搅拌速率，搅拌改性8‑12min，再加入碳酸钙质量的0.5‑1%的偶联剂，以800‑1000转/分的搅拌速率，搅拌改性5‑8min，最后加入碳酸钙质量的0.2‑1%的分散剂，以900‑1200转/分的搅拌速率，搅拌2‑3min，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。解决碳酸钙的亲水性问题，使碳酸钙的活化度、吸油值、分散性得到较大改善，成为生产石头纸的填充改性材料，用于提升石头纸的产品品质。

Description

石头纸用改性碳酸钙的改性方法
技术领域
本发明提供一种改性方法，尤其是一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，属于石头纸原料加工技术领域。
背景技术
石头纸是以分布广、产量大的碳酸钙资源为主要原料，配以高分子环保材料生产的新型纸种，其最大的特点是具备普通纤维纸张和塑料制品的双重特性，具有防水、防潮、防虫、防霉、防油污、耐撕、耐折等特点，可直接接触食品，同时具有耐低温、耐高温性能，可直接进入微波炉加热，并可自然降解，属于可逆性循环利用的纸质品。
重质碳酸钙是一种以方解石、白垩、大理石等矿石为原料，采用机械粉碎方法生产的碳酸钙粉体材料，是目前应用最广、用量最大的无机非金属矿物粉体，具有能耗低、加工简单、价格低廉等特点，除可提高纸张的不透明度，增强纸张的吸墨性、柔软性、光泽度外，还能提高高聚物的物理性能、印刷性能和尺寸稳定性等性能。因此迅速成为石头纸的主要原料之一。但同时，重质碳酸钙的亲水性较强，若不进行表面改性，则在石头纸的生产加工过程中，会存在与聚合物基体相容性差、容易团聚，甚至会因团聚而形成结构缺陷。因此重质碳酸钙粉在应用到石头纸中之前，必须对其表面进行改性，完成由亲水性物质到亲油性物质的适当转变。研究结果表明：阳离子淀粉是一种较好的填料预处理助剂，但单纯利用阳离子淀粉改性，并不能取得石头纸用重质碳酸钙的改性效果。
中国专利CN102634117A公开了一种“石头纸专用母料及其制备方法”，该专利由下列质量百分比的组分组成：无机矿物粉60-85%，合成树脂10-35%，抗氧化剂0.2-0.5%，偶联剂1-2%，抗静电剂0.2-0.5%，润滑剂1-5%。通过将无机粉体加热再加入偶联剂，然后加入润滑剂，再加入合成树脂、抗氧化剂和抗静电剂，然后混合搅拌至丝团状时，再冷却后进行混炼，最后挤成条状，再切成颗粒，即得石头纸专用母料。用此方法生产的石头纸具有可降解、可回收利用、防水防潮、书写性好、印刷性好、清晰度高、机械性能好等优点，但加工工艺复杂，界面结合能低，只能生产普通文化用纸、印刷用纸，对一些功能性的纸张，则不具备生产能力。中国专利CN104419052A公开了一种“核壳粒子增韧聚乙烯抗静电母粒及其制备方法”，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂15-30%、纳米碳酸钙20-40%、TPU弹性体20-40%、顺丁烯二酸2-6%、偶氮二异丁腈1-3%、抗静电剂10-20%、偶联剂0.5-3%、抗氧剂0.1-1%。该发明采用对纳米碳酸钙预处理后与TPU弹性体为壳的核壳结构，所得的母料应用于生产聚乙烯制品中还具有加工性好、抗静电优良、使用方便、成本低和提升质量等优点，但该专利只针对抗静电母料在聚乙烯制品中的应用。
因此，有必要对现有技术加以改进。
发明内容
本发明针对上述不足，提供一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于经过下列步骤：
（1）选取粒径为1-10μm的碳酸钙，放入烘干室烘干4-5小时，控制水分在0.3%以内，得烘干的碳酸钙；
（2）将烘干的碳酸钙放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的2-4%的阳离子改性剂，在70-80℃温度下，以600-900转/分的搅拌速率，搅拌改性8-12min，得一次改性碳酸钙；
（3）在一次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.5-1%的偶联剂，以800-1000转/分的搅拌速率，搅拌改性5-8min，得二次改性碳酸钙；
（4）在二次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.2-1%的分散剂，以900-1200转/分的搅拌速率，搅拌2-3min，出料，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。
所述碳酸钙粒径为1-10μm。
所述阳离子改性剂为：聚丙烯酰胺PAM、阳离子淀粉、纤维素CMC、聚乙烯醇PVA、三聚磷酸钠等中的至少一种。
所述偶联剂为：异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、三异硬酯酰基钛酸酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯等中的至少一种。
所述分散剂为：乙撑基双硬脂酰胺EBS、硬脂酸单甘油酯GMS、三硬脂酸甘油酯HTG、油酸酰胺等中的至少一种。
与现有技术相比，本发明有如下优点及效果：
1.显著解决传统碳酸钙的亲水性问题，克服碳酸钙自身的弱点，使碳酸钙的活化度、吸油值、分散性得到较大改善，作为生产石头纸的填充改性材料，可提升石头纸的产品品质。
2.本发明工艺简单，操作控制方便，质量稳定，改性效果好，生产效率高，可规模化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
本发明使用的设备，没有特别说明的，均为常规设备。
本发明使用的原料，没有特别说明的，均为常规原料。
实施例1
一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于经过下列步骤：
（1）选取粒径为1μm的碳酸钙，放入烘干室烘干4小时，控制水分在0.3%以内，得烘干的碳酸钙；
（2）将烘干的碳酸钙放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的2%的聚丙烯酰胺，在70℃温度下，以900转/分的搅拌速率，搅拌改性12min，得一次改性碳酸钙；
（3）在一次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.5%的异丙基二油酸酰氧基钛酸酯，以1000转/分的搅拌速率，搅拌改性8min，得二次改性碳酸钙；
（4）在二次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.2-1%的乙撑基双硬脂酰胺EBS，以1200转/分的搅拌速率，搅拌3min，出料，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。
所得改性碳酸钙的活化度、吸油值、分散性均有较大改善，故按常规配入石头纸中生产出的石头纸，具有组织均匀，吸水率低、平滑度好、不透明度高等特点。经按照安徽省地方标准《石头纸》DB34/T 1451-2011检测，各项指标均优于优等品要求，检测结果为表1。
表1
实施例2
一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于经过下列步骤：
（1）选取粒径为10μm的碳酸钙，放入烘干室烘干5小时，控制水分在0.3%以内，得烘干的碳酸钙；
（2）将烘干的碳酸钙放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的2%的纤维素CMC和2%的阳离子淀粉，在80℃温度下，以600转/分的搅拌速率，搅拌改性8min，得一次改性碳酸钙；
（3）在一次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.5%的三异硬酯酰基钛酸酯和0.5%的二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以800转/分的搅拌速率，搅拌改性5min，得二次改性碳酸钙；
（4）在二次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.5%的硬脂酸单甘油酯GMS和0.5%的油酸酰胺，以900转/分的搅拌速率，搅拌2min，出料，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。
由于所得改性碳酸钙的活化度、吸油值、分散性均有较大改善，故按常规配入石头纸中生产出的石头纸，具有组织均匀，吸水率低、平滑度好、不透明度高等特点。经按照《石头纸》DB34/T 1451-2011检测，各项指标均优于优等品要求，检测结果为表2。
表2
实施例3
一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于经过下列步骤：
（1）选取粒径为5μm的碳酸钙，放入烘干室烘干4小时，控制水分在0.3%以内，得烘干的碳酸钙；
（2）将烘干的碳酸钙放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的2%的聚乙烯醇PVA和1%的聚丙烯酰胺PAM和1%的阳离子淀粉，在75℃温度下，以800转/分的搅拌速率，搅拌改性10min，得一次改性碳酸钙；
（3）在一次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.8%的三异硬酯酰基钛酸酯，以900转/分的搅拌速率，搅拌改性6min，得二次改性碳酸钙；
（4）在二次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.3%的乙撑基双硬脂酰胺EBS和0.2%的硬脂酸单甘油酯GMS，以1000转/分的搅拌速率，搅拌2min，出料，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。
由于所得改性碳酸钙的活化度、吸油值、分散性均有较大改善，故按常规配入石头纸中生产出的石头纸，具有组织均匀，吸水率低、平滑度好、不透明度高等特点。经按照安徽省地方标准《石头纸》DB34/T 1451-2011检测，各项指标均优于优等品要求，检测结果为表3。
表3
实施例4
一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于经过下列步骤：
（1）选取粒径为6μm的碳酸钙，放入烘干室烘干5小时，控制水分在0.3%以内，得烘干的碳酸钙；
（2）将烘干的碳酸钙放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的1%的纤维素CMC、1%的聚乙烯醇PVA和1%三聚磷酸钠，在75℃温度下，以700转/分的搅拌速率，搅拌改性9min，得一次改性碳酸钙；
（3）在一次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.2%的异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、0.3%三异硬酯酰基钛酸酯和0.2%二硬脂酰氧异丙基铝酸酯，以850转/分的搅拌速率，搅拌改性7min，得二次改性碳酸钙；
（4）在二次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.6%的硬脂酸单甘油酯GMS，以1100转/分的搅拌速率，搅拌2min，出料，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。
由于所得改性碳酸钙的活化度、吸油值、分散性均有较大改善，故按常规配入石头纸中生产出的石头纸，具有组织均匀，吸水率低、平滑度好、不透明度高等特点。经按照安徽省地方标准《石头纸》DB34/T 1451-2011检测，各项指标均优于优等品要求，检测结果为表4。
表4
。

Claims (5)

1.一种石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于经过下列步骤：
（1）选取粒径为1-10μm的碳酸钙，放入烘干室烘干4-5小时，控制水分在0.3%以内，得烘干的碳酸钙；
（2）将烘干的碳酸钙放入搅拌机中，加入碳酸钙质量的2-4%的阳离子淀粉改性剂，在70-80℃温度下，以600-900转/分的搅拌速率，搅拌改性8-12min，得一次改性碳酸钙；
（3）在一次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.5-1%的偶联剂，以800-1000转/分的搅拌速率，搅拌改性5-8min，得二次改性碳酸钙；
（4）在二次改性碳酸钙中，加入碳酸钙质量的0.2-1%的分散剂，以900-1200转/分的搅拌速率，搅拌2-3min，出料，冷却，筛分，得石头纸用改性碳酸钙。
2.如权利要求1所述的石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于所述碳酸钙粒径为1-10μm。
3.如权利要求1所述的石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于所述阳离子改性剂为：聚丙烯酰胺PAM、阳离子淀粉、纤维素CMC、聚乙烯醇PVA、三聚磷酸钠中的至少一种。
4.如权利要求1所述的石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于所述偶联剂为：异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、三异硬酯酰基钛酸酯和二硬脂酰氧异丙基铝酸酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的石头纸用改性碳酸钙的改性方法，其特征在于所述分散剂为：乙撑基双硬脂酰胺EBS、硬脂酸单甘油酯GMS、三硬脂酸甘油酯HTG、油酸酰胺中的至少一种。
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