CN111234778A

CN111234778A - 一种重钙粉体助磨剂及其制备方法

Info

Publication number: CN111234778A
Application number: CN202010142551.7A
Authority: CN
Inventors: 乐力; 乐毅; 杨文�; 秦广超; 董强; 黄俊俊
Original assignee: ANHUI JIANGDONG TECHNOLOGY POWDER INDUSTRY CO LTD
Current assignee: ANHUI JIANGDONG TECHNOLOGY POWDER INDUSTRY CO LTD
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明公开了一种重钙粉体助磨剂的制备方法，包括以下步骤：(1)配置质量分数为50％的KH550水溶液，常温下搅拌加入同等质量的异丙醇，搅拌均匀；(2)在水解的KH550溶液中，依次加入氯化铵和壳聚糖，搅拌均匀后水浴加热至50℃并恒温2h，再100℃保温10min，常温下减压蒸馏制备改性壳聚糖溶液；(3)在玻璃反应釜中加入2/3质量的去离子水，加热到90℃后加入乙二醇，搅拌均匀后加入硬脂酸钙粉体和改性剂，搅拌60min后加入改性壳聚糖溶液，体系温度保持为90℃；(4)在玻璃反应釜中加入剩余的去离子水和第一乳化剂，高速搅拌结合超声过程中加入硬脂酸钙溶液，搅拌30min后再加入第二乳化剂，体系温度保持为90℃，搅拌30min；(5)加入稳定剂，冷却至室温。

Description

一种重钙粉体助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及助磨剂领域，特别是一种重钙粉体助磨剂及其制备方法。

背景技术

碳酸钙粉体是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石等在机械力的作用下磨碎而成，广西区乃至国内加工企业的加工装备及其技术大多采用的是传统雷蒙磨、环辊磨、球磨机等装备技术。在研磨过程中，都会经过裂纹形成--裂纹扩展--裂纹断裂--裂纹形成的循环过程。随着粉碎过程的循环，碳酸钙的粒径在变小，微颗粒的表面会形成越来越多的不饱和价键和带有正负电荷的结构单元，使颗粒处于亚稳定的高能状态，一方面粉体的比表面积在增加，颗粒间的分子力在逐渐增加，当分子力增大到一定程度时，团聚现象开始出现；另一方面，小颗粒粉体在粉碎、输运和包装过程中容易变成扬尘，造成粉尘污染。

在粉碎过程中加入助磨剂可以减少研磨过程中颗粒之间的分子作用力，防止颗粒团聚、降低无效研磨能耗、提高设备产能。目前助磨剂产品主要是针对于水泥行业，助磨剂加入后给水泥企业带来的直接经济效益包括：单产水泥电耗，研磨体的消耗量，磨机衬板消耗量，维修费用相应下降，生产率提高，成本下降；另外水泥助磨剂的使用可以改善水泥的流动性，提高选粉机的效率，减少水泥结库现象，改善水泥粉磨的工况(粉尘污染)，水泥装卸时间和费用均会相应下降，给企业带来经济和社会效益。在无机生产领域，加入助磨剂在国内仅有少数厂家使用，但规模不大，使用多在引进的“立磨”上。助磨剂产品主要集中在乙二醇、三乙醇胺、单一阴离子表面活性剂等，一方面，由于乙二醇、三乙醇胺、阴离子表面活性剂等为短链结构，熔沸点较低，研磨局部高温常造成助磨剂的挥发分解损耗，从而降低磨粉效率；另一方面，由于乙二醇、三乙醇胺、阴离子表面活性剂等性能单一、适应性差、成本高及对无机下游产品有益性不强，导致无法在碳酸钙粉体行业广泛应用，从而制约碳酸钙粉体企业的产业升级和无机下游产业的发展；同时目前的助磨剂都是一种液体，在工业生产过程中液体储运成本较高。因此，现在无机粉体助磨剂仍有待改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种重钙粉体助磨剂及其制备方法，以解决现有技术中的不足，它能够提高超细重钙粉体粉碎效率、亲油改性且可防止扬尘、节能环保。

本发明提供了一种重钙粉体助磨剂，包括以下组分：硬脂酸钙、改性剂、氯化铵、乙二醇、第一乳化剂、第二乳化剂、去离子水、壳聚糖、硬脂酸、KH550和稳定剂。

优选的是，所述改性剂是硬脂酸、油酸酰胺、石蜡和油酸中的至少一种。

优选的是，所述第一乳化剂是三乙醇胺，所述第二乳化剂是膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

优选的是，所述的稳定剂是十六烷、十六醇中的至少一种。

一种重钙粉体助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)配置质量分数为50％的KH550水溶液，常温下搅拌5min后，加入同等质量的异丙醇，搅拌均匀即制备水解的KH550溶液；

(2)在水解的KH550溶液中，依次加入氯化铵和壳聚糖，搅拌均匀后水浴加热至50℃并恒温2h，再100℃保温10min，然后常温下减压蒸馏制备质量分数为40％的改性壳聚糖溶液；

(3)在玻璃反应釜中加入2/3质量的去离子水，加热到90℃后加入乙二醇，搅拌均匀后加入硬脂酸钙粉体和改性剂，搅拌60min后加入改性壳聚糖溶液，体系温度保持为90℃，即制得硬脂酸钙溶液；

(4)在玻璃反应釜中加入剩余的去离子水和第一乳化剂，高速搅拌结合超声过程中加入硬脂酸钙溶液，搅拌30min后再加入第二乳化剂，体系温度保持为90℃，搅拌30min；

(5)将上述溶液继续搅拌并加入稳定剂，冷却至室温即得重钙粉体助磨剂。

优选的是，步骤(2)中所述氯化铵、壳聚糖和KH550的质量比为0.001:0.73:1。

优选的是，改性壳聚糖溶液和硬脂酸钙的质量比为(0.001-0.1):1。

优选的是，所述乙二醇、第一乳化剂、第二乳化剂、稳定剂、改性剂和硬脂酸钙的质量比为0.05-0.3:0.05-0.2:0.005-0.02:0.001-0.01:0.1-4:1。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明制备的助磨剂中含有大量活性物质，对无机粉体助磨效果好且可防止扬尘；另外，可同时实现助磨和改性。

附图说明

图1是本发明实施例1的改性碳酸钙粉体的图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种重钙粉体助磨剂，包括以下组分：硬脂酸钙、改性剂、氯化铵、乙二醇、第一乳化剂、第二乳化剂、去离子水、壳聚糖、硬脂酸、KH550和稳定剂。

所述改性剂是硬脂酸、油酸酰胺、石蜡和油酸中的至少一种。

所述第一乳化剂是三乙醇胺，所述第二乳化剂是膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

所述的稳定剂是十六烷、十六醇中的至少一种。

一种重钙粉体助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤(2)中所述氯化铵、壳聚糖和KH550的质量比为0.001:0.73:1。

改性壳聚糖溶液和硬脂酸钙的质量比为(0.001-0.1):1。

所述乙二醇、第一乳化剂、第二乳化剂、稳定剂、改性剂和硬脂酸钙的质量比为0.05-0.3:0.05-0.2:0.005-0.02:0.001-0.01:0.1-4:1。

本发明采用机械搅拌结合超声辅助乳化工艺制备“核壳”结构的助磨剂，这种工艺制备的“核壳”结构尺寸小。“核”是改性的吸附有壳聚糖的硬脂酸钙和改性剂，“壳”是三乙醇胺和阴离子表面活性剂组成的复合乳化剂，并且这种“核壳”结构表面还吸附有乙二醇。

(1)助磨效率好：当助磨剂加入到磨机内，首先是乙二醇润湿和吸附到碳酸钙矿石表面的裂纹处，不仅屏蔽因为价键断裂而产生的静电荷，从而防止团聚的发生，还有利于“核壳”结构吸附到裂纹处，达到初步助磨效果；但随着助磨时间的增加，磨机内温度增加，伴随着溶剂的蒸发和磨机撞击力、剪切力左右，一方面“核壳”结构在被磨细的细颗粒表面形成了一单分子吸附薄膜，因而减少了细颗粒间的聚合以及细颗粒与研磨体和衬板间的粘糊，从而提高了粉磨效率；另一方面，“壳”中活性基团(三乙醇胺和阴离子表面活性剂)与矿石中金属正离子结合，起到屏蔽价键力的作用，同时易渗透固体内部挤开颗粒裂缝，消弱晶粒间的结合力，从而降低固体的硬度。

另外，本发明制备的助磨剂有效成份分子量较大，熔沸点较高，研磨局部高温不能造成助磨剂的挥发分解损耗，较单一组份助磨剂具有较高稳定性。

(2)具有除尘功能：但在本发明中，采用KH550和氯化铵改性壳聚糖，在壳聚糖中接枝氨基和“C-C”长链，改善壳聚糖的水溶性，提高壳聚糖的吸附桥架作用。

重钙粉体在粉碎过程不可避免产出一些小颗粒，进而在重钙粉体制备、输运和应用过程中产生扬尘。本发明制备助磨剂助磨生产的重钙粉体中，表面吸附大量的改性壳聚糖颗粒，其易同小颗粒重钙粉体发生碰撞并吸附小颗粒，形成较大的粒子团而出现聚沉，有效防止重钙粉体和硬脂酸钙扬尘。

(3)应用方便：当本发明制备的“核壳”结构在被磨细的细颗粒表面形成了一单分子吸附薄膜，在破碎过程中，其“核”中硬脂酸钙和改性剂以共价键、氢键包覆在粉体表面，使重钙粉体表面亲油，在助磨的同时也实现了其表面改性，制备的重钙粉体可直接加入高分子材料中。

本发明的实施例1：

一种重钙粉体助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

(2)再在水解的KH550溶液中，依次加入氯化铵和壳聚糖，搅拌均匀后水浴加热至50℃并恒温2h，再100℃保温10min，常温下减压蒸馏制备质量分数为40％的改性壳聚糖溶液；

(3)然后在玻璃反应釜中加入2/3质量的去离子水，加热到90℃后加入乙二醇，搅拌均匀后加入硬脂酸钙粉体和硬脂酸，搅拌60min后加入改性壳聚糖溶液，体系温度保持为90℃，即制得硬脂酸钙溶液；

(4)在玻璃反应釜中加入剩余的去离子水和三乙醇胺，高速搅拌结合超声过程中加入硬脂酸钙溶液，搅拌30min后再加入膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，体系温度保持为90℃，搅拌30min，其中氯化铵、壳聚糖和KH550的质量比为0.001：0.73：1；乙二醇、三乙醇胺、膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷、硬脂酸和硬脂酸钙的质量比为0.05：0.05：0.005：0.001：0.1：1；改性壳聚糖溶液和硬脂酸钙的质量比为0.001：1；

(5)将上述溶液继续搅拌并加入十六烷，冷却至室温即得重钙粉体助磨剂。

本实施例的重钙粉体专用助磨剂固含量为40％。

采用自乳化工艺制备助磨剂助磨生产1250目重钙粉体，使用前加入100％的水稀释搅拌均匀，加入矿石质量的0.01％。可调高生产效率12.5％，且生产过程的扬尘明显减少；另外加入助磨剂可提高重钙粉体的流动性(安息角降低50％，如图1所示)；助磨生产的重钙粉体不改性，直接用于PVC发泡板的填料，制备的板材性能优异。

本发明的实施例2

一种重钙粉体助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

(3)然后在玻璃反应釜中加入2/3质量的去离子水，加热到90℃后加入乙二醇，搅拌均匀后加入硬脂酸钙粉体和油酸酰胺，搅拌60min后加入改性壳聚糖溶液，体系温度保持为90℃，即制得硬脂酸钙溶液；

(4)在玻璃反应釜中加入剩余的去离子水和三乙醇胺，高速搅拌结合超声过程中加入硬脂酸钙溶液，搅拌30min后再加入膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，体系温度保持为90℃，搅拌30min，其中氯化铵、壳聚糖和KH550的质量比为0.001：0.73：1；乙二醇、三乙醇胺、膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六醇、油酸酰胺和硬脂酸钙的质量比为0.3：0.2：0.02：0.01：4：1；改性壳聚糖溶液和硬脂酸钙的质量比为0.1：1；

(5)将上述溶液继续搅拌并加入十六醇，冷却至室温即得重钙粉体助磨剂。

本实施例的重钙粉体专用助磨剂固含量为40％。

采用自乳化工艺制备助磨剂助磨生产2500目重钙粉体，使用前加入2000％的水稀释搅拌均匀，加入矿石质量的1％。可调高生产效率17.5％，且生产过程的扬尘明显减少；另外加入助磨剂可提高重钙粉体的流动性(安息角降低22％)；助磨生产的重钙粉体不改性，直接用于PE的填料，吹塑法制备的塑料袋性能优异。

本发明的实施例3

一种重钙粉体助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

(3)然后在玻璃反应釜中加入2/3质量的去离子水，加热到90℃后加入乙二醇，搅拌均匀后加入硬脂酸钙粉体和石蜡，搅拌60min后加入改性壳聚糖溶液，体系温度保持为90℃，即制得硬脂酸钙溶液；

(4)在玻璃反应釜中加入剩余的去离子水和三乙醇胺，高速搅拌结合超声过程中加入硬脂酸钙溶液，搅拌30min后再加入膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，体系温度保持为90℃，搅拌30min，其中氯化铵、壳聚糖和KH550的质量比为0.001：0.73：1；乙二醇、三乙醇胺、膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷、石蜡和硬脂酸钙的质量比为0.1：0.1：0.001：0.005：2：1；改性壳聚糖溶液和硬脂酸钙的质量比为0.05：1；

本实施例的重钙粉体专用助磨剂固含量为40％。

采用自乳化工艺制备助磨剂助磨生产2000目重钙粉体，使用前加入1000％的水稀释搅拌均匀，加入矿石质量的0.2％。可调高生产效率11.5％，且生产过程的扬尘明显减少；另外加入助磨剂可提高重钙粉体的流动性(安息角降低21％)；助磨生产的重钙粉体不改性，直接用于PP填料，注塑制备的板材性能优异。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种重钙粉体助磨剂，其特征在于：包括以下组分：硬脂酸钙、改性剂、氯化铵、乙二醇、第一乳化剂、第二乳化剂、去离子水、壳聚糖、硬脂酸、KH550和稳定剂。

2.根据权利要求1所述的重钙粉体助磨剂，其特征在于：所述改性剂是硬脂酸、油酸酰胺、石蜡和油酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的重钙粉体助磨剂，其特征在于：所述第一乳化剂是三乙醇胺，所述第二乳化剂是膏状脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

4.根据权利要求1所述的重钙粉体助磨剂，其特征在于：所述的稳定剂是十六烷、十六醇中的至少一种。

5.一种重钙粉体助磨剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的重钙粉体助磨剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述氯化铵、壳聚糖和KH550的质量比为0.001:0.73:1。

7.根据权利要求5所述的重钙粉体助磨剂的制备方法，其特征在于：改性壳聚糖溶液和硬脂酸钙的质量比为(0.001-0.1):1。

8.根据权利要求5所述的重钙粉体助磨剂的制备方法，其特征在于：所述乙二醇、第一乳化剂、第二乳化剂、稳定剂、改性剂和硬脂酸钙的质量比为(0.05-0.3):(0.05-0.2):(0.005-0.02):(0.001-0.01):(0.1-4):1。