SU903438A1 - Способ подготовки наполнител или пигмента дл производства бумаги - Google Patents

Description

(S) СПОСОБ подготовки НАПОЛНИТЕЛЯ или ПИГМЕНТА дл  ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ

Изобретение касаетс  способа подготовки каолина дл  пигментных покрытий и может быть использовано в целлюлозно-бумажном производстве дл  наполнени  бумажной массы.

В насто щее врем  дл  получени  дисперсий каолина, обладающих повышенной устойчивостью при хранении, используют диспергаторы, выделенные из группы, включающей полифосфаты, полиспирты, поликислоты и их смеси.

Известен способ диспергировани  каолина с использованием в качестве диспергирующего вещества - водорастворимой соли, неполных эфиров сополимера , выбранного из группы сополимеров малеинового ангидрида с этиленом и малеинового ангидрида со стиролем. Этерифицирующие вещества выбирают из группы, в которую вход т бензиловый спирт и монобутиловый эфир-этиленгликол  С П .

Недостатком известного технологического решени   вл етс  большой расход диспергатора 0, мае.ч. на 1 мае.ч. пигмента.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ подготовки наполнител  или пигмента путем обработки каолина диспергатором в водной среде при перемешивании. В качестве диспергатора в известном способе диспергировани  нар ду с множеством перечисленных диспергаторов может быть использован пирофосфат натри  12 .

Однако в зкость каолиновой суспензии сравнительно высока . Кроме того, суспензи  недостаточно устойчива к действию кислот, щелочей и поливалентных каогул нтов, а бумага, полученна  С использованием такой суспензии (бумага,обработанна  с поверхности ), обладает недостаточным сопротивлением к проникновению воды и органических растворителей.

Цель изобретени  - улучшение качества бумаги за счет повышени  степени дисперсности и устойчивости дис3 9 siepcH к кислотам, щелочам и полива ncHtSfesr коагул нтам. Поставленна  цель достигаетс  что согласно способу подготовки нагюлнител  или пигмента дл  произ аодствз бумаги путем обработки каопнна диспергатором в водной среде при перемешивании, в качестве диспер гатора используют водорастворимую соль сополимера стирола и малеиново го ангидрида, этерифицированного спиртом нормгзльного или разветвленного строени  с числом атомов углерода 2-15 или смесью указанных спиртов , при этом расход диспергаторз составл ет 0,002-0,02 мае,ч,.на 1 мас.м. каолина. Степень замещени  карбоксильных групп сополимера может находитьс  в пределах 0,,7. но преимущественное значение 0,0,1. Соотношение сомономеров в основной цепи указанного сополимера равно 1:1, а моле кул рна  масса продукта предпочтител но должна находитьс  в пределах 0,2 ,0.10 . Зтерифицирующие спирты пред почтительно брать с числом атомов углерода 2-12. В качестве этерифицирующего спирта нормального строени  могут быть использованы, например, этиловый, протиловый, бутиловый, амиловый, гексиловый, гептиловый, нониловый спирты. В качестве этерифицирующего спир та разветвленного строени  могут быть использованы спирты, например изопропиловый, изобутилоаый трет-бутиловый , изоамиловый, изогексиловый, изогептиловый, изонониловый. Пример 1. Берут 100 мае.ч. каолина, заливают раствором дисперга тора, вз тым в расчетном количестве. Через 10 мин после первой пропитки каолина раствором диспергатора довод т рН смеси при помощи раствора едкого натра до 11,8 и перемешивают на пропеллерной мешалке при скорости 80-90 20 мин. Полученную дисперсию используют в прои.зводстве бумаги . Параллельно при же услови х ведут обработку каолина пирофосфатом натри . Раствор пирофосфата натри  берут в тех же соотношени х как по изобретению. В зкость полученных суспензий, концентраци , расход дислергатора по предлагаемому и известному способам приведены в табл,1. 8 Сравнительные показатели в зкости суспензий каолина, диспергированного по предлагаемому и известному способам при расходе диспергаторов 0, мае.ч. на 100 мае,ч. каолина приведены в табл,2. Снижение степени замещени  карбоксильных групп в сополимере стирола и малеинового ангидрида ниже 0,2 приводит к приближению свойств диспергатора к неэтерифицированному сополимеру и к снижению его устойчивости в кислой среде и под действием (Коагул нтов. К аналогичным последстви м привод т снижение числа атомов углерода е этерифицирующем спирте ниже двух. Повышение .степени замещени  карбоксильных групп выше 0,7 приводит к образованию эфиров, нерастворимых в водной среде и не  вл клцихс  по этой причине диспергаторами, К таким же результатам приводит увеличение числа атомов углерода в этерифицирующем спирте выше 16. Снижение расхода диспергатора ниже 0,2 ч, на 100 каолина приводит к уменьшению диспергирующего воздействи . Увеличение расхода диспергатора более 2ч. на . 100 ч, каолина приводит к обильному пенообразованию в процессе приготовлени  дисперсии. Соотношение сомономеров основной цепи 1:1 определ етс  чередующимс  характером их полимеризации . Молекул рна  масса неполных эфиров сополимера стирола и малеинового ангидрида может измен тьс  и в более широком диапазоне без потери продукТОМ диспергирующих свойств, указанный диапазон выбран с целью удобства синтеза названного диспергатора. Как видно из.табл,1, результаты полученные по примеру 1,свидетельствуют о том, что при оптимальных услови х реализации,а именно при использовании сополимера стирола и малеинового ангидрида, этерифицированного фракцией спиртов с числом атомов углерода 2-15 и расходе указанного сополимера 0,2-2,0 мае.ч, на 100 мае.ч каолина при рН 11,,, в зкость полученных предлагаемым способом ниже в зкости суспензий, приготовленных путем обработки каолина известным диспергатором (таким как пирофосфат натри ). Пример 2. Берут шесть навесок мелкодисперсного каолина массой 5Э 200 г кажда . В три из них заливают по 200 ч, раствора аммонийной соли сополимера стирола и малеинового ан гидрида, этерифицированного спиртом нормального или разветвленного стро ени  с числом атомов углерода 6-8, соответствующих концентраци м (0,2% 0,k%, 2,0%), и перемешивают через 10 мин при скорости вращени  пропеллерной мешалки 80-90 в течение 20 мин. Остальные навески заливают раство ром пирофосфата натри  по 200 г в каждую при соответствующих концентраци х (0,2%, 0,k%, 2,0%) и диспергируют при тех же услови х, что и первые три навески. Каждую из шести полученных суспензий дел т на две части и в одну из частей добавл ют сульфат алюмини  до рН 3,0. Замер ют средний размер частиц во всех образцах суспензии и готов т составы дл  поверхностной обработки бумаги, включающие поливиниловый спирт и диспергированный као ЛИН при соотношении 70:30, 50:50, 30:70. Полученную пасту нанос т на бумагу-основу. После сушки бумагу подвергают физико-механическим испытани м . Результаты испытаний бумаги обработанной с поверхности составом, содержащим суспензию каолина и поливиниловый спирт при соотношении 50:50, приведены в табл.3, а результаты испытаний бумаги, обработанной с поверхности составом, содержащим суспензию каолина и поливиниловый спирт при соотношени х 70:30 и 30:70 приведены в табл.. данных табл.3 и Ц видно, что за счет более качественного диспергировани  каолина предлагаемым способом (это видно из приведенных значений размеров частиц в суспензи х ) удаетс  в равных услови х получать наиболее качественные покрыти  при содержании каолина до 50% от мас сы покрыти . Добавление сульфата алюмини  в суспензию каолина, обработанную пирофосфатом натри , пока-зывает полное преимущество предлагаемого способа обработки каолина по сравнению с известным во всем исследованном диапазоне концентраций каоПример 3- Берут Ц навески каолина массой 100 ч. кажда  и в каждую заливают по 100 ч. 0,%-ного раствора следующих диспергаторов: В аммонийной соли сополимера стирола и малеинового ангидрида, этерифицированного этанолом со степенью замещени  0,4, аммонийной соли сополимера стирола и малеинового ангидрида , этерифицированного смесью спиртов с числом атомов углерода 6-8 со степенью замещени  0,k, аммонийной соли не этерифицированного сополимера стирола и малеинового ангидрида, пирофосфата натри . После 10 минутного замачивани  каолина в растворе диспергатора каждый образей перемешивают а пропеллерной неша ке при скорости 8090 20 мин.В зкость полученных дисперсий замер ют на вискозиметре Реотест при скорости сдвига 10 при скорости сдвига 100 с и температуре . Каждую из суспсЧ зий раздел ют на две части и в одной из частей довод т рН до 1,8±0,5 при помощи сол ной кислоты. Замер ют в зкость кислых суспензий в тех же услови х, что и у нейтральных суспензий . В другую порцию суспензии ввод т сульфат алюмини  до рН 0,3 и также замер ют в зкость этих суспензий на вис озиметре при скорости сдвига 100 с и температуре . Частное от делени  значени  в зкости в кислой среде на значение в зкости в исходной суспензии характеризует устойчивость диспергировани  суспензий каолина в кислой среде. Частное от деление значени  в зкости при добавлении сульфата алюмини  на значение в зкости исходной суспензии характеризует устойчивость диспергировани  суспензий каолина к действию поливалентных коагул нтов. Результаты испытаний диспергаторов на устойчивость суспензий при изменении среды приведены в табл.5. Из таблицы 5 видно, что уровень в зкости суспензий каолина, обработанных предлагаемым способом, эфиров сополимера стирола и малеинового ангидрида увеличиваетс  при подкислении в 1,6 раза, а при введении сульфата алюмини  в 2,3 раза, в то врем  как обработка каолина не этерифицированным сополимером увеличивает в зкость соответственно в 3,2 и 6,8 раза, а пирофосфат натри  увеличивает в зкость.соответственно в 80,8 и 52,7 раза. Приведенные примеры свидетельствут о высокой эффективности предлагаемого способа обработки каолина как

7,9

в направлении достижени  оптимальных реологических свойств суспензий (минимальна  в зкость суспензий, максимальна  седиментационна  устойчивость и устойчивость к воздействию кислот и коагул нтов) так и дл  использовани  обработанного этим способом каолина в покрыти х бумаги. Указанным способом можно получить концентрированные дисперсии, которые при концентрации каолина в пределах имеют характер течени , близкий к Ньютоновскому, в диапазоне скоростей сдвига 10-10 С .Опти-мальное значение рН при диспергировании составл ет 11,8±0,5 в зкость полученных суспензий не превосход т в зкость суспензий, приготовленных в присутствии пирофосфата натри  в качестве диспергатора. Однако предлагаемый способ обладает важным преимущеотвом по сравнению с существующими , которое заключаетс  в том, что эффект диспергировани , достигаемый этим способом, сохран етс  при подкислении дисперсий (до рН 1,) и при добавлении в дисперсию поливалентных коагул нтов (например, сульфата алюмини  до рН или тиАммонийна  соль эфира сополи . мера стирола и малеинового ангидрида

Аммонийна  соль эфира сополимера стирола и малеинового

ангидрида

Пирофосфат натри 

Аммонийна  соль эфира сополимера стирола и малеинового ангидрида

ЗВ8

тановой кислоты при рН 1,0-2,0) в большей степени, чем в дисперси х, полученных другими способами.

Еще одним преимуществом данного 5 способа диспергировани   вл етс  полное разделение исходного каолина на составл ющие частицы, сохран ющиес  при смешивании композиции приготовленной дисперсии каолина с конценo трированными растворами св зующих, например поливинилового спирта (ПВС) или крахмала. Этот эффект наблюдаетс  даже в случае высокодисперсного фракционированного каолина со средним диаметром частиц менее 1 мкм (способ диспергировани  каолина путем обработки его пирофосфатом натри  в случае высокодисперсного каолина не позвол ет достигнуть полного 20 разделени  частиц).

Устойчивость каолиновых дисперсий, полученных предлагаемым способом, в кислой среде и в присутствии поливалентных коагул нтов позвол ет обес25 лечить транспортировку и хранение этих дисперсий без промежуточного высушивани  каолина, что может обеспечить значительный экономический эффект в бумажной промышленности.

Таблица 1

O.i 45,9

О,А

О.

38,6

6-8 , 1 О,г

kh,k

6-8

0,2

Пирофосфат натри 

Na соль эфира сополимера стирола и малеинового ангидрида

На соль эфира сополимера стирола и малеийового ангидрида

Пирофосфат натри 

Калийна  соль эфира сополимера стирола и малеинового ангидрида

Пирофосфат натри 

Аммонийна  соль эфира сополи0 ,.Э

0,.2

12-15

2,089,3

6-8

2,080,5

55,t

О, «4

6-8 60, « 0,1

s с: ю

«

О Г4 ОО - О

01

-

«А О% - О О - о о оО 1Л 1А

О

ш

л

1Л

«л

«А

1Л О

О ОО

S П СО

(

чО 00

оо

ш

г

09

о 1Л

« Г (Т

о

КА

А

1Л

(А

13

903+38

I Таблица k

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ подготовки наполнителя или пигмента для производства бумаги путем обработки каолина диспергатором в водной среде при перемешивании, отличающийся» тем, что, с целью улучшения качества бумаги за счет повышения степени дисперсности и устойчивости дисперсий к кислотам, щелочам и поливалентным коагулянтам, в качестве диспергатора используют водорастворимую соль сополимера стирола и малеинового ангид рида, этерифицированного спиртом нормального или разветвленного строения с числом атомов углерода 2-15 или смесью указанных спиртов, при этом расход диспергатора составляет 0,002-0,02 мас.ч. на 1 мае.часть каолина.