CN112004892B - 包含伯链烷醇胺的添加剂在水性矿物悬浮液中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于矿物材料的水性高固体悬浮液的添加剂的技术领域。本发明的添加剂包含特定的伯胺，并且用于提高悬浮液的pH值和/或用于提高矿物材料的润湿性。

Description

包含伯链烷醇胺的添加剂在水性矿物悬浮液中的用途
技术领域
本发明涉及用于矿物材料的水性高固体悬浮液的添加剂的技术领域。
背景技术
在制备矿物材料的水性悬浮液中，经常要求本领域技术人员选择和引入添加剂以调节这种悬浮液的一种或多种特性。这些特性包括矿物粒子的润湿性、悬浮液的pH和悬浮液的电导率。但是，对于含有这种添加剂的悬浮液的特定技术应用来说，添加剂本身的特性或性能也可能对其可适用性(applicability)和适合性(suitability)具有显著影响。最后，本领域技术人员必须记住，该添加剂应保持成本效益，并且在这种悬浮液的运输、加工和应用过程中不会导致下游的不良相互作用或影响。这些添加剂的相应特性和要求将在下文更详细地说明。
首先要考虑的是添加剂的适用性。通常期望以液体形式施加添加剂，因为这允许更好的计量和运输。由于悬浮液通常在室外用相应的添加剂进行处理，因此室外温度可能会影响添加剂的适用性。更具体地，添加剂向正容纳在例如罐车中的悬浮液中的添加常常不得不在低于10℃的温度下进行。对于像挪威这样拥有大量矿藏的北欧国家来说尤其如此。在这样的低温下，添加剂可能变成固体或高粘性，因此在将添加剂施加到悬浮液之前可能需要额外的设备和能量来加热添加剂。显然，这是一个缺点。
对于本领域已知的添加剂所观察到的另一个困难是低挥发性。矿物悬浮液通常被应用到纸涂布(表面施胶)应用中，包括单、双或三层纸和纸板表面涂料(用于包装材料)。特别是在食品领域中，可能与食品接触的包装材料及其涂料显然不应包含任何会影响食品质量或香味的物质。因此期望去除部分或全部来自例如涂料的由悬浮液引入的任何添加剂。对于具有低挥发性(高沸点)的添加剂，可观察到即使在用于施加涂料到例如纸或包装材料上的高温涂布过程中，不想要的添加剂仍完全或部分地保留在涂层中。相应的含添加剂的涂料具有污染包装食品或影响其质量的固有风险，这当然是不希望的。
选择添加剂的另一个标准涉及尤其取决于添加剂的分子量的所需的量(mg/kg)。该量通常应尽可能低。尤其被认为不太优选的是添加具有较高总有机碳含量的组分。由于已知的环境原因，这个含量应尽可能低，尤其是在水性体系中。
影响合适添加剂的选择的另一个考虑是含矿物材料的悬浮液的电导率变化(通常是增加)，这可能是由于添加添加剂而引起的。含矿物材料的悬浮液的电导率的显著变化是不利的，因为这种悬浮液的加工和运输方面通常借助于测量悬浮液的电导率来调节。例如，这种悬浮液通过给定通道或单元的流速可根据对悬浮液电导率进行的测量来控制。在Klausner F等人的题为“A Conductance Based Solids Concentration Sensor forLarge Diameter Slurry Pipelines”的出版物(J.Fluids Eng./Volume 122/Issue 4/Technical Papers)中，描述了一种基于电导率测量来测量通过给定直径的管道的浆料的固体浓度的仪器。基于这些电导率测量，可以获得显示浆料浓度从管道顶部到底部的变化以及面积平均浓度历史的图形显示。容器的填充程度同样可通过检测沿容器壁的给定高度处的电导率来管理。因此不希望添加剂的添加导致电导率值的显著变化，因为这会歪曲测量结果，并且因此歪曲从所述测量获得的信息。
另一个重要方面涉及悬浮液中所含矿物材料的润湿性。矿物粒子的润湿对于它们细致或均匀地分布在水中来说是必要的。对于高固体悬浮液来说尤其如此。润湿不足会导致粒子附聚，并明显影响粒子在流体中的分散。润湿是指附聚物中包围固体粒子的空气必须被除去或被液体取代。润湿固体所涉及的过程可用杨氏方程来描述：
Figure BDA0002736888340000031
Figure BDA0002736888340000032
其中
γs＝固体的自由表面能；
γsl＝固体/液体的界面能；
γl＝与每单位表面积的空气/液体界面相关的自由能，通常以mN/m为单位报告，并且被称为“表面张力”；和
θ＝液体与固体之间的接触角。
显然且众所周知的，具有较低表面张力的液体比具有较高表面张力的液体对矿物的润湿性更好。另一方面，具有低表面张力的液体可能具有其他缺点。通常已知的是，一些极大降低表面张力的液体可能产生并稳定泡沫，而另一些则没有这种起泡性能。在矿物悬浮液的领域中，起泡是不希望的并且应当避免。被施加用于例如提高悬浮液的pH的添加剂对矿物粒子的润湿或润湿性以及可能的(不希望的)起泡性能的可能影响至今尚未在本领域中引起任何注意。
在矿物材料悬浮液中使用的添加剂的功能包括调节悬浮液的pH。悬浮液碱化是特别需要的，以匹配引入了悬浮液的应用环境的pH，或者为添加pH敏感的添加剂做准备。升高pH的步骤还可用于消毒或支持悬浮液的消毒。调节pH可能是必要的，以避免在加工过程中与酸性环境接触时矿物材料(如碳酸钙)不希望的溶解。用在含碳酸钙材料悬浮液的水性悬浮液中并且本领域技术人员可获得的这类pH调节添加剂是众多的。
可用于提高含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH的第一组添加剂是含氢氧化物的添加剂，尤其是碱金属和碱土金属的氢氧化物。
例如，US 6,991,705涉及通过碱金属氢氧化物进料(例如氢氧化钠进料)与二氧化碳进料的组合来提高浆料悬浮液的碱度，该浆料悬浮液可包含碳酸钙。
氢氧化钾、氢氧化镁和氢氧化铵是其他此类用于将PCC悬浮液的pH控制在10至13的范围内的添加剂，如EP 1 795 502所述。示例性地，还可参考EP 2 392 622的实施例1的测试，其中使用KOH增加高固含量CaCO3悬浮液的pH。
可用于提高含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH的第二组添加剂是不含氢氧根离子但在与水反应时产生此类离子的添加剂。这样的添加剂可以是弱酸的盐，例如钠盐。这类添加剂的实例包括乙酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碱性磷酸盐(例如三聚磷酸盐、正磷酸钠和/或正磷酸钾)。
另外的可能性是采用氮基添加剂，包括例如氨、胺和酰胺，以提高含碳酸钙材料悬浮液的pH。
所有上述添加剂均按照通常的机制提高水性悬浮液的pH，这是通过在悬浮液中提供或者与水反应后生成氢氧根离子来实现的。
根据文献已知，在碱性条件下提高氢氧根离子浓度会同时地导致电导率的增加(“Analytikum”，第5版，1981年，VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie,莱比锡，第185-186页，参见“Konduktometrische Titration”)。
文献中记载碱金属和碱土金属的氢氧化物以及胺(例如乙胺)会在提高矿物材料的水性悬浮液的pH的同时导致电导率显著增加。由于上面提到的原因，这种增加是不希望的。其他胺(例如三乙醇胺)仅是强度不足的碱，不足以有效地相应提高pH。在本领域中建议使用特定的胺作为添加剂，以解决在将添加剂添加到悬浮液中时显著增加悬浮液电导率的问题。这些添加剂包括2-氨基乙醇(MEA)、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇(AEPD)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)和2-((1-甲基丙基)氨基)乙醇，它们分别在EP 2 392 622、EP 3 019 560、EP 2 281 853和EP 2 354 191中被建议作为水性悬浮液中的添加剂。
然而，上述添加剂部分具有低挥发性，在低温下为固体或太粘稠，提供差的润湿性和/或较高的有机碳含量。结果，这些添加剂在解决不希望的电导率增加问题时没有提供低有机碳含量、高挥发性、低温下的适用性和优化的润湿性能而无不希望的起泡的期望的平衡。
发明内容
鉴于前述观察，本发明的目的在于提供一种添加剂，其提供本文所述的所需性能和需求的平衡。这些性能和需求包括添加剂的用于提高pH而不显著改变悬浮液电导率的适合性，优化添加剂的润湿性能同时避免不希望的起泡，降低添加剂的有机碳含量，提供能够在施加悬浮液的过程中更容易被去除的添加剂(尤其是对于食品应用来说)，和/或提供下述这样的添加剂，该添加剂允许也是在低温下室外施加添加剂。
前述和其他目的通过如本文中并且尤其在本申请权利要求中限定的主题来解决。
本发明的第一方面在于包含伯链烷醇胺的添加剂在包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料的水性悬浮液中用于将悬浮液pH值提高了至少0.3个pH单位和/或用于提高悬浮液中该至少一种矿物材料的润湿性的用途，
其中该至少一种矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度；
其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点；
其中该悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量，
其中该伯链烷醇胺以200-10000mg/kg所述悬浮液的水相的量添加，得到pH为8.0-11.5的悬浮液。
本专利申请的发明人令人惊讶地发现，可以选择或提供用于水性矿物悬浮液的添加剂，其不仅适合于将pH值提高到8.0至11.5的期望范围，而且还提供进一步的期望或有利的性能。更确切地说，已发现特定的伯链烷醇胺可被用于有效调节含有至少一种密度为2.0-3.0g/cm3的矿物材料(如碳酸钙、高岭土、粘土、云母或滑石)的矿物悬浮液的pH值，同时避免悬浮液电导率的显著或不期望的增加。本发明涉及所谓的高固体悬浮液。本发明的高固体悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂。此外，包含所述特定的伯链烷醇胺的本发明添加剂允许在干燥期间更容易地从例如涂料组合物中去除，这进而又允许应用本发明的悬浮液，例如或在食品包装应用中。另外可选地或额外地，它提供了以更高的机器速度进行涂布的可能性，这节省了成本。本发明添加剂提供的另一重要效果涉及悬浮液中所含矿物粒子表面的润湿。通过使用本发明的添加剂，矿物粒子表面或矿物材料的润湿性得到显著提高。最后，本发明悬浮液的起泡倾向非常低，这提供了另一技术优势。
根据本发明，该添加剂必须包含满足特定物理化学性能的伯链烷醇胺。更确切地，该伯链烷醇胺必须具有至多4个碳原子，在23℃下的表面张力为30-40mN/m，熔点小于5℃且沸点小于163℃，优选160℃或更低。具有上述性能的伯链烷醇胺的选择令人惊讶地允许提供下述这样的添加剂：该添加剂提供了上述所需性能和需求的平衡。除了提高pH值和提高润湿性之外，这些需求还包括低有机碳含量，还在非常低温度下的添加剂的可加工性，在施用过程中或之后更容易从悬浮液中去除添加剂，避免或减少不期望的泡沫形成以及最终获得稳定的悬浮液电导率。
本发明的第二方面涉及一种用于提高包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料的水性悬浮液的pH的方法，其中该方法涉及以200-10000mg/kg所述悬浮液的水相的量添加包含伯链烷醇胺的液体添加剂到该悬浮液中的步骤，以使得该悬浮液的pH值提高了至少0.3个pH单位，得到8.0-11.5的悬浮液pH，其中该至少一种矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度并且其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点，并且其中该悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量。
本发明的第三方面涉及一种用于提高包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料的水性悬浮液中的该至少一种矿物材料的润湿性的方法，其中该方法涉及以200-10000mg/kg所述悬浮液的水相的量添加包含伯链烷醇胺的液体添加剂到该悬浮液中的步骤，其中该至少一种矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度并且其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点，并且其中该悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量。
第四方面涉及能够通过本文所述的本发明方法和用途获得的水性悬浮液。第五方面涉及通过本文所述的本发明方法直接获得的水性悬浮液。
当在下文中涉及本发明的优选或任选特征和实施方案时，应理解这些优选实施方案或任选特征涉及本发明的所有方面。
根据一种特别优选的实施方案，该伯链烷醇胺是1-氨基-2-丙醇，其也被称为单异丙醇胺(MIPA)。1-氨基-2-丙醇的CAS号为78-96-6。
根据本发明的一种优选实施方案的该至少一种矿物材料选自碳酸钙、高岭土、粘土、云母和滑石，并且优选选自天然碳酸钙、合成碳酸钙以及天然碳酸钙与合成碳酸钙的混合物。该天然碳酸钙可被称为GCC，而该合成碳酸钙也被称为PCC。
本申请的发明人发现，本发明的添加剂允许期望的pH值调节(提高)，但是避免了悬浮液电导率的显著和不期望的增加。特别优选地，由添加剂的添加引起的悬浮液电导率变化小于100μS/cm/pH单位，优选小于70μS/cm/pH单位并且更优选小于50μS/cm/pH单位。在添加添加剂之前，本发明悬浮液可具有100-3000μS/cm并且优选200-1400μS/cm的电导率。
为了提供良好的可加工性(运输、施加)，在用添加剂处理后的本发明悬浮液优选提供在25℃下为50-1500mPas的悬浮液粘度。
该伯链烷醇胺优选以一定的量添加到所述悬浮液中，以将该悬浮液的pH提高了至少0.4个pH单位并且优选提高了至少0.7个pH单位。
该添加剂优选由1-氨基-2-丙醇和水组成，其中该添加剂优选包含基于该添加剂的重量计为至少90％重量、更优选至少95％重量并且最优选至少99％重量的1-氨基-2-丙醇。根据另一实施方案，该添加剂是1-氨基-2-丙醇。
根据一种优选实施方案的本发明的高固体悬浮液包含基于悬浮液总重量计为50-82％重量、优选65-80％重量的至少一种矿物材料。该矿物材料量优选代表悬浮液中的总固体含量。
根据本发明，可以在研磨所述至少一种矿物材料的步骤之前、期间或之后，优选在之后添加该添加剂。优选地，该添加剂以液体形式添加至该悬浮液中。
该矿物材料改善的润湿性可通过该悬浮液的水相的低表面张力来反映。换句话说，该水相的表面张力低于没有添加剂的情况。根据本发明的一种优选实施方案，该悬浮液的水相具有在23℃下为55-65mN/m的表面张力，并且优选具有在23℃下为55-60mN/m的表面张力。
通过本发明获得的悬浮液可优选被用于或添加到油漆组合物、纸涂料组合物中或用作纸填料组合物。
在本文件的通篇中使用的以下术语应具有下文所述的含义。
在本发明含义中的术语“悬浮液”或“浆料”是指一种混合物，其包含在液体介质(例如水)中的至少一种不溶性固体，以及任选的另外添加剂，且通常包含大量的固体，并且因而与形成其的液体介质相比更为粘稠(更高粘度)且可具有更高的密度。
在本发明含义中的术语“矿物材料”是指在标准环境温度和压力(SATP)下，即在25℃的温度和100kPa的绝对压力下为固体的天然存在或合成产生的物质。天然存在的物质是无机的并且具有晶体结构或者是无定形的。该矿物材料包括“涂料矿物”和“填料矿物”。
在本文含义中的术语“研磨天然碳酸钙”(GNCC)是指从天然含碳酸钙矿物(如白垩、石灰石、大理石或白云石)得到的颗粒材料，其已经在湿式和/或干式粉碎步骤(如轧碎和/或研磨)中进行了处理，并且任选地已经经历了进一步的步骤如筛选和/或分级(例如借助于旋风器或分级器)。
“沉淀碳酸钙”(PCC)为合成材料，其通过在水性环境中在二氧化碳与氢氧化钙(熟石灰)反应之后沉淀而获得。另外可选地，沉淀碳酸钙还可以通过在水性环境中使钙盐和碳酸盐如氯化钙和碳酸钠反应而获得。PCC可具有球霰石、方解石或文石晶形。PCC被描述于例如以下文献中：EP 2 447 213 A1、EP 2 524 898 A1、EP 2 371 766 A1、EP 2 840 065 A1或WO 2013/142473 A1。
出于本发明的目的，应根据下文实施例部分中定义的测量方法来测量pH。
根据本发明的术语“电导率”或“悬浮液电导率”应表示根据在下文实施例部分中定义的测量方法测量的水性悬浮液的电导率。
根据本发明的“悬浮液粘度”是根据在下文实施例部分中定义的测量方法确定的。
本文所指的术语“总固体含量”和“总干重”可以互换使用。该总固体含量或总干重可按在下文实施例部分中所述来确定。这些术语意在包括在相应测量方法的条件下获得的任何残余组分，例如粘结剂、金属络合物、颜料、添加剂等。本领域技术人员将认识到，余量是液体介质，通常是水。悬浮液的总固体含量(也称为“干重”)按在下文实施例部分中定义来确定。
根据本发明的术语“固体”是指在标准环境温度和压力(SATP)下为固体的材料，该标准环境温度和压力(SATP)是指298.15K(25℃)的温度和精确地为100kPa的绝对压力。该固体可呈粉末、片剂、粒料、薄片等形式。因此，术语“液体介质”或“液体”是指在标准环境温度和压力(SATP)下为液体的材料，该标准环境温度和压力(SATP)是指298.15K(25℃)的温度和精确地为100kPa的绝对压力。
根据本发明的伯链烷醇胺的“熔点”(m.p.)和“沸点”(b.p.)是指伯链烷醇胺本身(纯链烷醇胺)。本文给出的“熔点”和“沸点”的值是在标准环境温度和压力(SATP)下获得或测量的值，该标准环境温度和压力(SATP)对应于298.15K(25℃)的温度和100kPa的绝对压力。
根据本发明的伯链烷醇胺的“表面张力”是指伯链烷醇胺本身(纯链烷醇胺)，即纯度至少为99％重量(水分小于1％重量)的伯链烷醇胺，并且如在下文实验部分中所述在23℃下测量。
根据本发明的矿物材料的“提高的润湿性”通过矿物材料悬浮液的水相的表面张力的降低来反映。该表面张力如在下文实验部分中所述进行测量。
“干”材料(例如干碳酸钙)可以由其总水分含量定义，除非另有说明，否则其总水分含量小于或等于1.0％重量，更优选小于或等于0.5％重量，甚至更优选小于或等于0.2％重量，并且最优选0.03-0.07％重量，基于经干燥的材料的总重量计。
除非另有说明，否则术语“重量分子量Mw”是指使用实验部分中所述的尺寸排阻色谱法(SEC)确定的重均分子量。
除非另有说明，否则术语“多分散指数Ip”是指重均分子量Mw除以数均分子量Mn，因此它对应于聚合物内不同大分子的分子量分布。
除非另有说明，否则术语“干燥”是指下述这样的过程：根据该过程，水从待干燥的材料中被去除，使得达到所得的“经干燥的”材料在120℃下的恒定重量，其中质量(样品大小为5g)在30秒周期内变化不超过1mg。
本文的颗粒矿物材料的“粒子尺寸”由其粒子尺寸分布dx(重量)描述。其中，值dx(重量)表示下述这样的直径：相对于该直径，x％重量的粒子具有小于dx(重量)的直径。这意味着例如d20(重量)值是指下述这样的粒子尺寸：其中所有粒子的20％重量小于该粒子尺寸。d50(重量)值因而是重量中值粒子尺寸，也即所有粒子的50％重量大于该粒子尺寸，并且被称作重量基顶切(top cut)的d98(重量)值是指下述这样的粒子尺寸：其中所有粒子的98％重量小于该粒子尺寸。重量基中值粒子尺寸d50(重量)和顶切d98(重量)通过沉降法(其为重力场中的沉降行为分析)来测量。该测量使用美国Micromeritics InstrumentCorporation的SedigraphTM 5100进行。方法及仪器为本领域技术人员所知且通常用于确定粒子尺寸分布。该测量在0.1％重量的Na4P2O7的水溶液中进行。样品使用高速搅拌器和超声处理进行分散。
在整个本文件中，术语“比表面积”(以m2/g为单位)是指通过使用BET法(使用氮气作为吸附气体)确定的比表面积。
在谈论单数名词时使用不定冠词或定冠词如“a”、“an”或“the”的情况下，这包括了该名词的复数，除非任何其他情况下另外具体指出。
当在本说明书和权利要求书中使用术语“包括或包含(comprising)”时，其并不排除其他要素。出于本发明的目的，术语“由……构成(consisting of)”被认为是术语“包括或包含(comprising)”的优选实施方案。如果在下文中定义一个组集(group)包括至少一定数目的实施方案，则这也被理解为公开了一个组集，其优选仅由这些实施方案构成。
诸如“能获得(obtainable)”或“能定义(definable)”及“获得(的)(obtained)”或“定义(的)(defined)”的术语可互换使用。这例如意味着，除非上下文另外明确指出，否则术语“获得(的)”并不意味着指示例如一种实施方案必须通过例如术语“获得(的)”之后的步骤序列来获得，虽然术语“获得(的)”或“定义(的)”总是包括此类限制性理解作为优选实施方案。
无论何处使用术语“包括或包含(including)”或者“具有(having)”，这些术语被认为等同于如上定义的“包括或包含(comprising)”。
本发明涉及特定添加剂用于含矿物材料的悬浮液的用途。更确切地，本发明涉及用于提高高固体悬浮液的pH值和/或用于提高悬浮液中矿物材料的润湿性的添加剂。由矿物材料如碳酸钙、滑石、高岭土、粘土或云母制成的高固体悬浮液通常包含分散剂，以便获得稳定的悬浮液，其例如可被泵送或运输。根据本发明，该分散剂是部分或全部中和的聚羧酸盐分散剂，其优选用一价、二价和/或三价阳离子、优选用无机阳离子中和。合适的聚羧酸盐包括丙烯酸、甲基丙烯酸和/或马来酸的均聚物和共聚物，以及天然聚合物如羧甲基纤维素(CMC)。根据本发明的一种优选的实施方案，该聚羧酸盐分散剂是部分或完全中和的聚丙烯酸的均聚物或共聚物的盐或其共混物，其中中和剂优选为无机的。
根据本发明的聚羧酸盐分散剂的添加量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量，更优选0.5-1.2％重量。优选调节聚羧酸盐分散剂的量，使得最终产品(研磨后)中的聚羧酸盐分散剂的含量为0.1-2mg/m2矿物材料，更优选0.5-1.5mg/m2矿物材料。因此，根据一种优选的实施方案，该聚羧酸盐分散剂的添加量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量，更优选0.5-1.2％重量的量，使得最终产品中的聚羧酸盐分散剂的含量为0.1-2mg/m2矿物材料，更优选0.5-1.5mg/m2矿物材料。本发明的发明人发现，本发明的添加剂允许在含有聚羧酸盐分散剂的高固体矿物材料悬浮液中达到几种不同的技术上有利的性能的平衡。
根据本发明的伯链烷醇胺优选具有在伯链烷醇胺方面的大于97％重量、优选大于98％重量、更优选大于99％重量的化学纯度。
根据本发明的悬浮液中所含的矿物材料包含至少一种密度为2.0-3.0g/cm3的矿物材料，例如碳酸钙、滑石、高岭土、粘土或云母。碳酸钙(PCC和/或GCC和/或MCC)和高岭土是特别优选的矿物材料。该密度是矿物材料本身的密度(即不是堆积密度或粉末密度)。
相应的矿物材料悬浮液的固体含量可以通过已知方式调节。根据本发明的高固体悬浮液包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料，优选基于悬浮液总重量计为50-82％重量的至少一种矿物材料，更优选65-80％重量。根据本发明的包含颗粒形式的矿物材料和本发明分散剂的相应水性悬浮液利用特定添加剂进行处理。根据本发明的所述添加剂用于将悬浮液pH提高了至少0.3个pH单位和/或用于提高该至少一种矿物材料在悬浮液中的润湿性。本发明添加剂的添加量是每kg所述悬浮液的水相为200-10000mg，使得达到8.0-11.5的悬浮液pH。该添加剂优选以一定量被添加到所述悬浮液中，以使悬浮液的pH提高了至少0.4个pH单位，优选提高了至少0.7个pH单位或甚至提高超过1个pH单位。
使用本发明添加剂的一个非常重要的优点在于发现添加剂的添加不会导致电导率的显著或不期望的增加。更确切地，本申请的发明人已经发现，本发明添加剂避免了悬浮液电导率的显著和不期望的增加。通过添加根据本发明的添加剂引起的悬浮液电导率变化小于100μS/cm/pH单位，优选小于70μS/cm/pH单位，更优选小于50μS/cm/pH/单位。在添加该添加剂之前，本发明悬浮液可具有电导率为100-3000μS/cm，并且优选200-1400μS/cm。
在向所述悬浮液中添加链烷醇胺之后，可将悬浮液引入到配备有基于电导率的调节装置的单元中。例如，可以将悬浮液引入容器或单元中，直至达到通过测量悬浮液电导率确定的水平。该悬浮液可额外地或另外可选地通过具有根据悬浮液电导率调节的悬浮液通过量的通道。在这方面，“通道(passage)”可涉及通过量的受限区域，以及涉及没有任何限制定义的通过量，即在该过程的一次通过之后。
在用添加剂处理后的本发明悬浮液优选提供在25℃下为50-1500mPas的悬浮液粘度，以确保良好的可加工性。该粘度应允许所需的运输步骤(泵送)和悬浮液在生产现场的所需应用。
本发明的一个非常重要的方面涉及添加剂的选择。本申请的发明人出人意料地发现，通过选择提供特定性能的添加剂，可以同时满足多种需求或期望。除了上述提高pH值(同时保持电导率)之外，还可以实现悬浮液中所含矿物材料的改善的润湿性。有利地，尽管通过降低悬浮液水相的表面张力显著改善了润湿性，但未观察到起泡问题。额外地，也可在室外条件下，尤其是在低温下引入添加剂。尤其是在挪威等北方国家，用添加剂处理悬浮液是在室外进行的，例如装火车车皮时。在约5-10℃或甚至高达30℃的温度下为固体的添加剂显然必须进行预处理或加热，以便以液体形式计量加入到悬浮液中。根据本发明的添加剂的另一选择标准涉及本发明悬浮液的最终应用。更准确地说，含矿物材料的悬浮液非常常见地被用在纸应用中，尤其是纸涂料应用中。在此情况下，重要的是要注意，与其他化合物一起的悬浮液作为涂料组合物被施加到例如纸板或纸上，通常是以液体形式，并且然后进行干燥。该涂料组合物的施加和干燥非常常见地一次接一次立即进行，即基本上同时进行。显然，在涂布过程中必须除去水相。通常还希望也除去添加剂，这些添加剂对于由所述方法得到的涂层的性能而言是不需要的。对于食品包装应用来说尤其如此，在食品包装应用中必须确保尽可能多地去除可能会由于迁移到食品中或由于气味而引起质量问题的添加剂。因此，根据本发明考虑的添加剂的一个选择标准涉及挥发性，即涉及添加剂例如在涂布过程中被去除的能力。
本申请的发明人提供了几种特定的选择标准，它们最终确保了前述期望性能和需求的平衡。第一个选择标准涉及添加剂的化学性质。根据本发明，该添加剂必须包含伯链烷醇胺。所述链烷醇胺必须满足几个特定的理化参数：其必须具有小于5℃的溶点和小于163℃、优选160℃或更低的沸点。此外，它必须具有在23℃为30-40mN/m的表面张力，以确保在包括低温在内的宽温度范围内的所需适用性以及所需挥发性，同时提供悬浮液中所含的矿物材料的提高的润湿性。另一个要求涉及通过添加添加剂而被引入到悬浮液中的有机碳的量。显然，相应的量应尽可能低。因此，根据本发明仅使用具有至多4个碳原子的伯链烷醇胺。
根据本发明的基本概念，该添加剂特别用于提高pH值，如本文所定义。额外地或另外可选地，该添加剂可特别地用于提高悬浮液中矿物材料的润湿性。所得的含有本发明分散剂和本发明添加剂的悬浮液优选提供100-3000μS/cm、优选200-1400μS/cm的电导率，以及在25℃下为50-1500mPas的悬浮液粘度。
根据本发明的一种特别优选的实施方案，该伯链烷醇胺是1-氨基-2-丙醇，其也被称为单异丙醇胺(MIPA)。1-氨基-2-丙醇的CAS号为78-96-6。该添加剂优选由1-氨基-2-丙醇和水分组成，其中该添加剂优选包含基于该添加剂的重量计为至少95％重量、更优选至少99％重量的1-氨基-2-丙醇。本发明人发现，1-氨基-2-丙醇令人惊讶地提供了如上所述和所解释的重要性能的所需平衡。不希望受任何理论的束缚，看来与分散剂的本发明组合例如支持所得悬浮液的“非起泡”性能。
在向所述悬浮液中添加链烷醇胺之后，可将悬浮液引入到配备有基于电导率的调节装置的单元中。例如，可以将悬浮液引入容器或单元中，直至达到通过测量悬浮液电导率确定的水平。该悬浮液可额外地或另外可选地通过具有根据悬浮液电导率调节的悬浮液通过量的通道。在这方面，“通道”可涉及通过量的受限区域，以及涉及没有任何限制定义的通过量，即在该过程的一次通过之后。
在寒冷的季节，例如在挪威的冬季，重要的是该添加剂在低于5℃下、例如在0℃左右仍然是液体，因为添加剂通常由泵(例如蠕动泵)计量加入，并通过长管运输或输送。由于低温的凝固会导致错误的剂量，甚至损害计量系统本身。由于这一事实，泵和管道必须隔热并且-取决于添加剂的选择-被加热。将管道或运输/计量系统加热到高于10℃或甚至更高的温度所需的能耗非常昂贵。这种添加剂的公路或铁路运输也是如此。由于显见的原因，必须避免添加剂在轨道车、公路和/或船舶油轮中的凝固。
可以使用纸涂料。在典型的过程中，湿纸张在被传送到高温气浮和/或干燥辊之前先在红外干燥器之间经过。不超过160℃的低沸点允许从纸表面更有效地除去不再需要的添加剂，特别是如果该添加剂不与水形成共沸体系的话。
原则上，涂布包括以下阶段：将涂料组合物施涂到原纸上，计量涂料，干燥涂料并且可能的使表面光滑，例如通过压延进行。
预计量或施涂前计量例如在计量施胶压机(MSP)中和在门辊压机中进行。同时计量或计量和施涂在短驻留时间涂布机(SDTA)和常规施胶压机中同时进行。后计量或施涂后计量在刮刀式涂布机、棒式涂布机和气刀式涂布机中进行。可以双面进行涂布，即同时涂布纸的两面，或一次只涂布一面。打印纸通常在两面都进行类似的涂布，并且纸板通常仅在一面上进行涂布。单涂层是指每个纸面仅施加一个涂层，在多涂层中，每个纸面施加多个涂层。最常见的多涂层是双涂层。如果涂布是在机器上完成的，则该涂布通常紧接在原纸生产之后。在涂布期间，将液体从涂料组合物中除去，其然后粘附至原纸。降低涂布色料的液相的表面张力有助于润湿性。换句话说，水相表面张力的降低改善了例如矿物材料的润湿，还改善了原纸纤维的润湿，从而有助于原纸上涂层的均匀性，特别是在包含木材的原纸(例如，包含疏水性木质素的木材粒子)中，并且因此有助于涂层的光泽度和可印刷性。
根据本发明的第四和第五方面，提供一种水性悬浮液，其中所述悬浮液能通过本发明的方法获得或通过本发明的方法直接获得。通过本发明的方法能获得的或通过本发明的方法直接获得的水性悬浮液的水相优选具有在23℃下为53-65mN/m的表面张力和/或该矿物悬浮液中的固体具有阴离子电荷密度。通过本发明的方法能获得的或通过本发明的方法直接获得的矿物材料悬浮液中的固体的电荷优选为-20至-200μVal/g。
本发明的水性悬浮液因而可包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料，其中该矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度，
伯链烷醇胺，其量是每kg所述悬浮液的水相为200-10000mg，其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点，以及
至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量，
其中该水性悬浮液具有8.0-11.5的pH，
其中该水性悬浮液的水相具有在23℃下为53-65mN/m的表面张力，和
其中该矿物悬浮液中的固体具有的阴离子电荷密度为-20至-200μVal/g。
应理解，关于本文的本发明用途和本发明方法所描述的优选实施方案或任选特征也涉及发明的水性悬浮液。因此，例如优选地，该矿物材料选自碳酸钙、高岭土、粘土、云母和滑石，并且优选选自天然碳酸钙(GCC)、合成碳酸钙(PCC)和天然碳酸钙与合成碳酸钙的混合物。此外，例如优选地，该伯链烷醇胺是1-氨基-2-丙醇。通过本发明的方法能获得的或通过本发明的方法直接获得的本发明悬浮液在添加伯链烷醇胺之后优选具有100-3000μS/cm、优选200-1400μS/cm的电导率。此外优选地，本发明的悬浮液在添加添加剂之后具有在25℃下为50-1500mPas的悬浮液粘度。
具体实施方式
实施例
基于以下旨在说明本发明实施方案的实施例，可以更好地理解本发明的范围和益处。
以下测量方法用于提供以下数据，并考虑根据本发明使用：
pH测量
任何pH值在25℃下使用Mettler-Toledo Seven Easy pH计和Mettler-ToledoInLab Expert Pro pH电极来测量。使用在25℃下具有4、7和10的pH值的市售缓冲溶液(来自Aldrich)首先进行仪器的三点校准(根据分段法)。报告的pH值为仪器检测的终点值(信号与在最后6秒内的平均值相差小于0.1mV)。
电导率测量
悬浮液的电导率在25℃下在使用Pendraulik齿盘搅拌器以1500rpm搅拌悬浮液之后立即使用配备相应的Mettler Toledo电导率膨胀单元以及Mettler Toledo InLab 731电导率探针的Mettler Toledo Seven Multi Instrumentation来测量。首先在相关电导率范围内使用可商业获得的电导率校正溶液(来自Mettler Toledo)来校正仪器。温度对电导率的影响通过线性校正模式进行自动校正。测量的电导率以20℃的参考温度记载。记载的电导率值为通过仪器检测的终点值(当测量的电导率与在最后6秒内的平均值相差小于0.4％时，则为终点)。
颗粒材料的粒子尺寸分布(直径<X的粒子的质量％)及重量中值颗粒直径(d50)经由沉降法(即重力场中的沉降行为分析)确定。使用SedigraphTM 5100在25℃下进行测量。方法及仪器为本领域技术人员所知且通常用于确定填料和矿物的颗粒尺寸。在0.1％重量Na4P2O7的水溶液中进行测量。使用高速搅拌器及超声分散样品。
粘度测量
布氏粘度在搅拌1分钟之后(如果没有其他指示)通过如下方式测量：使用RVT型BrookfieldTM粘度计，在室温和100rpm(每分钟转数)的转速下，利用合适的盘式转子2、3或4(25℃下)
悬浮液中材料的重量固体(％重量)
重量固体通过将固体材料的重量除以水性悬浮液的总重量来确定。通过称量通过蒸发悬浮液的水相并将获得的材料干燥至恒定重量而获得的固体材料来确定固体材料的重量。添加剂的添加量由mg/kg悬浮液水相来定义。为了评价每kg悬浮液水相的添加剂量，首先通过从悬浮液的总重量中减去固体重量来确定以kg计的水相重量。
液体添加剂的密度
如本文所示的密度通过使用比重瓶来确定。比重瓶是已知重量的玻璃烧瓶。为了确定其确切体积，将其用已知密度的校准液(在本案中是水)填充。通过称重所容纳的水，可以用已知的水密度计算出确切的体积。在第三步中，简单的计算即可提供有关确切体积的信息(体积＝重量/密度)。当之后确定添加剂的未知密度时，只是以不同的方式使用相同的公式(密度＝重量/体积)。
通过首先在冰箱中将添加剂和比重瓶在3-5℃下调理24小时来确定5℃下的密度。
悬浮液水相的起泡
起泡倾向通过如下方式测量：在15ml(1对1ml校准的)聚苯乙烯管中加入10ml悬浮液的水相，用PE盖将其封闭并将其用力摇动(用手)30秒。从管的刻度可读取10秒后、1分钟后和10分钟后的泡沫高度。
表面张力
表面张力以一式三份在23℃(±1℃)下在Krüss“Force Tensiometer–K100”(序列号30001438)上利用平板法(Wilhelmy-Method)(平板PL01/38371)进行测量。伯链烷醇胺的表面张力在至少99％重量(小于1％重量的水分)的浓度下测量。
比表面积
使用BET方法(使用氮气作为吸附气体)来确定比表面积(以m2/g为单位)，该BET方法是本领域技术人员众所周知的(ISO 9277：2010)。然后，通过将比表面积与相应样品的质量(以g为单位)相乘可以得出矿物材料的总表面积(以m2为单位)。
“重量分子量Mw”是指使用下述尺寸排阻色谱(SEC)法确定的分子量的重量平均：
将对应于90mg干物质的聚合物溶液的测试部分引入到10ml烧瓶中。加入具有额外0.04％重量的二甲基甲酰胺的流动相，直到达到10g的总质量。该流动相在pH 9下的组成如下：NaHCO3：0.05mol/l，NaNO3：0.1mol/l，三乙醇胺：0.02mol/l，0.03％重量的NaN3。
SEC设备由以下装置构成：WatersTM515型等度泵(其流动速率设定为0.8ml/min)，WatersTM717+样品变换器，含“Guard Column Ultrahydrogel WatersTM”型的前置管柱(其长为6cm且内径为40mm)、后接“Ultrahydrogel WatersTM”型的线性管柱(其长为30cm且内径为7.8mm)的窑炉。借助于WatersTM410型差示折光计实现检测。将窑炉加热至60℃的温度，且将折光计加热至45℃的温度。SEC利用以下物质进行校准：一系列由Polymer StandardService提供的最大分子量为2000至1*106g/mol并且多分散指数为1.4至1.7的聚丙烯酸钠标准物，并且还使用重均分子量为5600g/mol且多分散指数等于2.4的聚丙烯酸钠。
校准图为直线型的且考虑使用流动速率标记物(二甲基甲酰胺)所获得的校正。
通过使用PSS WinGPC Scientific v.4.02应用来实现层析图的获取和处理。所获得的层析图在对应于分子量高于65g/mol的区域中进行积分。
悬浮液的电荷测量
原理：
使用自动滴定仪(Mettler TX系列，例如T7)，在强力搅拌下用过量的阳离子聚合物(poly-DADMAC)处理悬浮液样品，将其过滤，在pH 4.65(乙酸盐/乙酸)下缓冲，然后使用阴离子聚合物(KPVS)返滴定过量的poly-DADMAC。端点由光学电极检测，该光学电极测量/检测poly-DADMAC/KPVS沉淀物的浊度/混浊度。
试剂：
0.01M的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液(poly-DADMAC)，中等分子量为200,000-350,000，(Sigma-Aldrich Art。409022-1L)；
0.01M聚乙烯基硫酸钾(KPVS)水溶液(SERVA Feinbiochemica Heidelberg)。
用Poly-DADMAC预先滴定样品(缓慢计量10mL)
称取1.0g悬浮液样品，并用去离子水悬浮到大约30mL的最终体积。计量加入10ml的0.01M的poly-DADMAC水溶液。为确保poly-DADMAC的阳离子基团与样品的阴离子分散剂的反应尽可能完全，在搅拌下将其相当缓慢地计量加入(每10s为0.1mL)。因此，整个预先滴定大约需要17分钟。
预先滴定样品的过滤
在过滤之前，poly-DADMAC必须尽可能完全地反应，并且固体成分应充分沉淀，使得过滤是可能的。在进行过滤之前，这大约需要30-60分钟。该过滤在0.8μm膜滤器上进行。如果滤液混浊，则必须使用0.45μm或0.2μm的膜滤器。
样品的(返-)滴定
为了获得可再现的值，在返滴定过程中应消耗大约5mL的滴定溶液。如果消耗量<2mL或>8mL，则必须以校正的称重量重复进行测定。pH值为大约8的清澈的经过滤的样品使用0.1摩尔的酸/乙酸盐缓冲液调节至pH值为4.65。使用滴定仪，使用0.01M的试剂KPVS和来自Mettler的Phototrode DP5检测等当点来确定过量的poly-DADMAC的量。使用清水调节Phototrode到大约1200-1800mV。确定poly-DADMAC溶液对KPVS的因子(KPVS f＝1.00)。
计算
Figure BDA0002736888340000211
其中：
m sample＝样品的称重量[g]
FS＝固体含量[％]
VPDADMAC＝poly-DADMAC的体积[ml]
VKPVS＝KPVS体积[mL]
tPDADMAC＝滴定poly-DADMAC(针对KPVS的因子)
Qatro＝矿物材料悬浮液中固体的电荷[μVal/g]。
熔点(m.p.)/沸点(b.p.)
熔点和沸点根据“Basics:Laborpraxis,Band 2:Messmethoden,Kapitel 6.1.1ffund 8.2.2ff；6.Auflage,Springer Verlag 2017”确定。使用的设备是Büchi MeltingPoint B-540，用于测量熔点和沸点。
在下文中将对测试进行描述：
下面列出了要使用和要对比的添加剂。指出了哪些添加剂是本发明的添加剂，哪些添加剂代表了对比例。熔点(m.p.)和沸点(b.p.)取自文献(
Figure BDA0002736888340000221
Chemie-Lexikon，8.Ausgabe，1979和CRC Handbook of Chemistry and Physics，第82版，2001-2002)，或采用如上所述的方法进行测量。针对每种添加剂指出了数据的来源(
Figure BDA0002736888340000222
或“测量的”)。
MEA的表面张力取自CRC Handbook of Chemistry and Physics，第82版，2001-2002。MIPA和AMP的表面张力采用如上所述的方法进行测量。
对比：
2-氨基乙醇-MEA，CAS 141-43-5(水分<1％重量)
m.p.为10℃
Figure BDA0002736888340000223
b.p.为171℃
Figure BDA0002736888340000224
表面张力：48.3mN/m；CRC Handbook of Chemistry and Physics，第82版，2001-2002。
对比：
2-氨基-2-甲基-1-丙醇-AMP，CAS 124-68-5(水分<1％重量)
m.p.为29-30℃(测量的)
b.p.为167℃(测量的)
表面张力：23℃下为固体(无法测量)
在40℃下测量：<30mN/m(30.0/29.4/29.7)
本发明：
1-氨基-2-丙醇-MIPA，CAS 78-96-6(水分<1％重量)
m.p.为-1℃，
Figure BDA0002736888340000231
b.p.为158-159℃(测量的)
表面张力：23℃下36mN/m(36.5/36.4/36.4)
实施例1
这个实施例涉及使用比重瓶在+5℃的温度(模拟冷的室外条件)下测量各添加剂的密度和粘度。
添加剂在+5℃下的密度
MEA：固体
AMP：固体
MIPA：在+5℃下的密度为0.957g/ml
添加剂在+5℃下的布氏粘度
MEA：固体，无法在+5℃下测量/布氏粘度>>1000mPas
AMP：固体，无法在+5℃下测量/布氏粘度>>1000mPas
MIPA：布氏粘度在+5℃下<500mPas，易于泵送
实施例2
这个实施例使用石灰石的天然碳酸钙(Avignon，法国来源)，其通过如下方式获得：首先干磨至40-50μm的d50，然后在水中湿磨该干磨的产品，其中添加相对于干碳酸钙为1.05％重量的钠和镁中和的聚丙烯酸盐(Mw＝6000g/mol，Mn＝2300g/mol)“PAANaMg”。湿磨在1.4升立式磨碎机中在再循环下以重量固体含量为76.1％重量来进行，直到：
98％重量的粒子直径<2μm，
85％重量的粒子直径<1μm
27％重量的粒子直径＜0.2μm。
比表面积(BET)为14.1g/m2。
每m2干燥矿物含有0.75mg聚羧酸盐分散剂。
矿物材料悬浮液中固体的阴离子电荷为–111μVal./G。
将0.4kg这种悬浮液引入直径为8cm的1升烧杯中。将Pendraulik齿盘搅拌器引入烧杯中，以使搅拌盘位于烧杯底部上方约1cm处。初始悬浮液电导率和pH值记录在下表1中。在5000rpm的搅拌下，在一分钟的时间周期内将所指示量的MIPA添加到悬浮液中。在完全添加之后，将悬浮液再搅拌5分钟。储存1小时后测定悬浮液pH、电导率和粘度。24小时后再次测量6000ppm样品的pH和电导率。
表1
Figure BDA0002736888340000241
MIPA与PAA分散剂的重量比为1:20(500ppm MIPA)至1:2.5(6000ppm MIPA)。
图1、2和3反映了相应的结果。
实施例3
使用0.4kg固体含量为72-73％重量的
Figure BDA0002736888340000242
90SENK高岭土浆料(OMYA/KaMin，Macon，GA 31217，美国)，其具有以下物理性能：
表2
<5μm ％重量 0 99.2
<2μm ％ 0 98.6
<1μm ％ 0 97.3
<0.5μm ％ 0 89.3
<0.2μm ％ 0 53.8
中值(D<sub>50</sub>) μm 0.00 0.206
比表面积 m<sup>2</sup>/g 21.20
该悬浮液包含基于干燥高岭土为约0.5％重量的聚丙烯酸钠分散剂，导致每m2干燥矿物为0.23mg的聚羧酸盐分散剂。将0.4kg该悬浮液引入直径为8cm的1升烧杯中。将Pendraulik齿盘搅拌器引入烧杯中，以使搅拌盘位于烧杯底部上方约1cm处。初始悬浮液电导率和pH值记录在下表3中。在5000rpm的搅拌下，在一分钟的时间周期内将所指示量的MIPA添加到悬浮液中。在完全添加之后，将悬浮液再搅拌5分钟。储存1小时后测定悬浮液pH、电导率和粘度。
表3
Figure BDA0002736888340000251
实施例4
这个实施例使用Dolomitic Marble的天然碳酸钙(
Figure BDA0002736888340000252
奥地利来源)，其通过如下方式获得：首先干磨至40-50μm的d50，然后在水中湿磨该干磨的产品，其中添加基于矿物材料的干重计为0.75％重量的钠和镁中和的聚丙烯酸盐(Mw＝6000g/mol，Mn＝2300g/mol)。湿磨在1.4升立式磨碎机中在该磨机内的再循环下以重量固体含量为78％重量来进行，直到约95％重量的粒子直径<2μm。所得的物理性能如下：
研磨后的固体含量：78.1％重量
97％重量的粒子直径<2μm，
80％重量的粒子直径<1μm
24％重量的粒子直径＜0.2μm。
比表面积(BET)为15.7g/m2，导致每m2矿物材料为0.48mg聚羧酸盐分散剂。
矿物材料悬浮液中固体的阴离子电荷为-80μVal./g。
将每kg悬浮液水相为2100mg的不同链烷醇胺添加剂添加到510ml的悬浮液水相中(对应于～835g悬浮液)。对于一个样品，没有使用添加剂。将悬浮液置于使用压缩空气的300系列LPLT压滤机的API低压低温(LPLT)压滤机(基础LPLT压滤机组装部件号207127)的过滤单元中。在杯子的底部，使用与LPLT压滤机一起使用的滤纸
Figure BDA0002736888340000262
(部件号206051)。封闭杯子，并在45psi的压力下过滤悬浮液，直到获得35-40ml的滤液。
将获得的滤液用于以下所述的起泡测试并且用于确定实施例5中的表面张力。
起泡测试
各悬浮液的起泡倾向对于高湍流应用来说是一个重要的参数，并且使用如上所述获得的滤液进行研究。通过如下方式来评价起泡：在20ml的刻度管(1ml刻度)中添加10ml的各水相/滤液，关闭管并用手剧烈摇动1分钟。在10秒钟后、1分钟后和10分钟后确定生成的泡沫的高度(通过获取管的刻度读数来进行)。结果显示在下表3中。
表4
Figure BDA0002736888340000261
从表4可以看出，本发明的添加剂MIPA具有出乎意料的低起泡倾向，而例如MEA则显示出显著的起泡性能。
实施例5
为了研究添加剂的润湿性能，测量了包含不同添加剂的各悬浮液的水相的表面张力。较低的表面张力表明矿物材料表面具有较好的润湿性。为了测量表面张力，使用实施例4的各样品的滤液/水相。表面张力以一式三份在23℃±1℃下在Krüss“ForceTensiometer–K100”(序列号30001438)上利用平板法(Wilhelmy-Method)(平板PL01/38371)进行测量。
程序控制：
检测速度：10mm/min
检测灵敏度：0.005g
浸入深度：2.00mm
采集：线性
最大测量时间：60秒。
对于每次测量，重复测量过程，直到获得稳定的值(在5个后续测量内偏差小于0.1mN/m)(通常需要5至20次重复)。
平均值：3
标准偏差：0.1mN/m
在测量之前，用去离子水进行质量测试(QTI)。
结果显示在下表5中。
表5
Figure BDA0002736888340000281
本发明的MIPA-添加剂显著降低了悬浮液的水相的表面张力，因此提供了对矿物材料表面的改善的润湿性。

Claims (20)

1.包含伯链烷醇胺的添加剂在包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料的水性悬浮液中用于将悬浮液pH值提高了至少0.3个pH单位和/或用于提高悬浮液中该至少一种矿物材料的润湿性的用途，
其中该至少一种矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度；
其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点；
其中该悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量，
其中该伯链烷醇胺以200-10000mg/kg所述悬浮液的水相的量添加，并且
其中伯链烷醇胺与聚羧酸盐分散剂的重量比为1:2至1:25，得到8.0-11.5的悬浮液pH。
2.根据权利要求1的用途，
其特征在于，该伯链烷醇胺是1-氨基-2-丙醇。
3.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，该至少一种矿物材料选自碳酸钙、高岭土、粘土、云母和滑石。
4.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，由该添加剂的添加引起的悬浮液电导率变化小于100μS/cm/pH单位。
5.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，在添加该添加剂之前，所述悬浮液具有100-3000μS/cm的电导率。
6.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，在添加该添加剂之后的悬浮液粘度是在25℃下为50-1500mPas。
7.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，所述伯链烷醇胺以一定的量添加到所述悬浮液中，以将该悬浮液的pH提高了至少0.4个pH单位。
8.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，该添加剂由1-氨基-2-丙醇和水组成。
9.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，水性悬浮液包含基于悬浮液总重量计为50-82％重量的至少一种矿物材料。
10.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，在研磨所述至少一种矿物材料的步骤之前、期间或之后添加所述添加剂。
11.根据权利要求1或2的用途，
其特征在于，该悬浮液的水相具有在23℃下为55-65mN/m的表面张力。
12.用于提高包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料的水性悬浮液的pH的方法，
其特征在于，该方法涉及以200-10000mg/kg所述悬浮液的水相的量添加包含伯链烷醇胺的液体添加剂到该悬浮液中的步骤，以使得该悬浮液的pH值提高了至少0.3个pH单位，得到8.0-11.5的悬浮液pH，其中该至少一种矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度并且其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点，并且其中该悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量。
13.用于提高包含基于悬浮液总重量计为48-84％重量的至少一种矿物材料的水性悬浮液中的该至少一种矿物材料的润湿性的方法，
其特征在于，该方法涉及以200-10000mg/kg所述悬浮液的水相的量添加包含伯链烷醇胺的液体添加剂到该悬浮液中的步骤，其中该至少一种矿物材料具有2.0-3.0g/cm3的密度并且其中该伯链烷醇胺具有至多4个碳原子，具有在23℃下30-40mN/m的表面张力，具有小于5℃的熔点和小于163℃的沸点，并且其中该悬浮液包含至少一种聚羧酸盐分散剂，其量基于干矿物材料计为0.1-1.5％重量。
14.根据权利要求12或13的方法，
其特征在于，该悬浮液的pH提高了至少0.3个pH单位，得到8.0-11.5的悬浮液pH，并且该水性悬浮液中该至少一种矿物材料的润湿性得到提高。
15.根据权利要求12或13的方法，
其特征在于，该至少一种矿物材料选自碳酸钙、高岭土、粘土、云母和滑石。
16.根据权利要求12或13的方法，
其特征在于，该伯链烷醇胺是1-氨基-2-丙醇。
17.根据权利要求12或13的方法，
其特征在于，由该添加剂的添加引起的悬浮液电导率变化小于100μS/cm/pH单位。
18.根据权利要求12或13的方法，
其特征在于，获得的悬浮液被添加到油漆组合物、纸涂料组合物或纸组合物中。
19.能够通过根据权利要求12-17中任一项的方法获得的水性悬浮液。
20.根据权利要求19的水性悬浮液，
其中所获得的悬浮液的水相具有在23℃下为53-65mN/m的表面张力和/或该矿物悬浮液中的固体具有阴离子电荷密度。
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