專利名稱:共研磨劑在共研磨的天然和沉淀碳酸鈣的生產方法中的用途、所得懸浮液和干顏料以及 ...的制作方法
技術領域:
本發(fā)明的技術領域由在水中共研磨的天然和沉淀碳酸鈣的生產方法構成。
更特別地,該領域由在水中共研磨天然和沉淀碳酸鈣的這類方法中所用的共研磨(co-broyage)劑構成。
本發(fā)明的第一目的在于,共研磨劑在共研磨的天然和沉淀碳酸鈣的生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)天然碳酸鈣的水懸浮液,任選地包含至少一種分散劑和/或至少一種研磨助劑, (b)和沉淀碳酸鈣的水懸浮液,任選地包含至少一種分散劑, 2.階段1)的過程中制備的天然和沉淀碳酸鈣的所述水懸浮液的共研磨, 3.任選地,階段2)后獲得的共研磨的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的濃縮, 4.任選地,階段2)或3)后獲得的共研磨的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的干燥, 其特征在于 a)該共研磨劑由部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物構成,并且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%, b)并且該共研磨劑 -在階段1)和階段2)之間引入到在階段1a)制備的天然碳酸鈣的水懸浮液中和/或引入到在階段1b)制備的沉淀碳酸鈣的水懸浮液中和/或引入到這兩種懸浮液的混合物中, -和/或在共研磨階段2)中引入, -并且任選地在階段2)和階段3)之間引入, -并且任選地在階段3)中引入。
本發(fā)明的第二目的在于通過天然碳酸鈣的水懸浮液和沉淀碳酸鈣的水懸浮液的共研磨操作獲得的共研磨的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液,并且其也可以在獲自共研磨階段的水懸浮液的任選濃縮階段后獲得。
本發(fā)明的第三目的在于共研磨隨后由干燥操作獲得的天然和沉淀碳酸鈣的干顏料(pigments)。
本發(fā)明的第四目的在于共研磨的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液在造紙領域中,尤其是在紙涂布(couchage)和紙張和油漆生產中的用途。
本發(fā)明的最后一個目的在于共研磨然后干燥的天然和沉淀碳酸鈣的干顏料在造紙領域中,尤其是在紙涂布中和紙張、油漆、塑料和橡膠生產中的用途。
在整個的本申請中,申請人指出,分散劑在不涉及礦物質尺寸降低的所述礦物質分散過程中使用,而研磨劑(或共研磨劑)在涉及所述礦物質尺寸降低的研磨(或共研磨)過程中使用。
當研磨過程采用至少兩種具有不同性質的礦物質時(不同于研磨單一礦物質的研磨過程),則稱之為共研磨(和共研磨劑)。
背景技術:
碳酸鈣已經在紙、塑料、橡膠或油漆領域中使用多年。其要么是天然來源的,然后研磨,并且因此稱之為研磨的天然碳酸鈣或者依照英文表述“ground calcium carbonate(研磨碳酸鈣)”的GCC,要么是合成來源的,并且因此稱之為沉淀碳酸鈣或者依照英文表述“precipitated calcium carbonate(沉淀碳酸鈣)”的PCC。
要求以同時含有天然和沉淀碳酸鈣的水懸浮液形式供應碳酸鈣已有數年。這種要求尤其是在造紙領域中,因為GCC和PCC在由碳酸鈣水懸浮液制備的紙用涂料(sauces de couchages)中的共同存在使得造紙商能夠精確調節(jié)紙張的某些最終性質。
因此,文獻“PCC or GCC,factors determining calcium carbonatechoice in alkaline conversion(PCC或GCC,決定堿性轉化中的碳酸鈣選擇的因素)”(在1995年11月第28屆Pulp and Paper AnnualMeeting(紙漿與紙年會)之后發(fā)表),“GCC vs.PCC as the primaryfiller for uncoated and coated wood-free paper(作為未涂布和涂布的無木紙的主要填料的GCC與PCC)”(Tappi Journal(Tappi雜志)2000,83(5),第76頁)或“Chalka calcium carbonate forthe high-filled sheet(白堊用于高填充紙張的碳酸鈣)”(TAPPIProceeding(TAPPI會議錄),1992年4月5-8日,PapermakersConference(造紙商會議),Book 2,Opryland Hotel,Nashville TN,TAPPI Press,第515-520頁)提到了天然和沉淀碳酸鈣的水懸浮液用于配制紙用涂料的用途。在文獻“Coating structure with calciumcarbonate pigments and its influence on paper and print gloss(具有碳酸鈣顏料的涂層結構及其對紙和印刷光澤的影響)”(Pulp &Paper Canada,2004,105(9),第43-46頁)中,同樣討論了GCC和PCC的不同混合物對用含所述混合物的紙用涂料涂布的紙張的白度和適印性的影響。關于生產GCC和PCC的這種水懸浮液,本領域技術人員熟悉許多描述了天然碳酸鈣水懸浮液與沉淀碳酸鈣水懸浮液之間的簡單混合物的文獻。
由此,文獻WO 2004/016566描述了制備顏料組合物的方法,其包括以3∶2至1∶9的GCC∶PCC質量比在水中混合粒徑(按重量計)小于1.6微米的PCC和粒徑(按重量計)小于0.8微米的GCC。此外,要指出,可以在GCC和PCC的初始水懸浮液的制備中使用聚丙烯酸鈉基分散劑(
和
)。這種顏料組合物隨后用在能夠涂布紙張的紙用涂料的生產中,該紙張的白度和不透明性得以改進。
本領域技術人員還熟悉文獻DE 4 128 570,該文獻的目的在于可用在紙用涂料和本體(mass)填料中并產生改進的白度和不透明性能的碳酸鹽化(carbonatée)填料。這種碳酸鹽化填料的特征在于,構成該填料的粒子具有圓形或菱形的形狀,它們具有1.1至1.4的粒度分布因數(指平均直徑的比率,所述平均直徑使得50重量%和20重量%的粒子的直徑小于該平均直徑),它們具有8至19的比率R(直徑小于1微米的粒子的重量%/直徑小于0.2微米的粒子的重量%),且它們具有0.4至1.5μm的平均直徑。這種填料基于天然和/或沉淀碳酸鈣,任選地是水懸浮液形式,其可含有聚丙烯酸鈉基分散劑(如第6欄第52-55行中所示)。
本領域技術人員也熟悉文獻WO 2004/059 079,其描述了可用于生產紙用涂料的顏料化合物,其包含均具有分布因數(100×d30/d70,其中dx所指的平均直徑使得x重量%的粒子具有小于這個平均直徑的直徑)的GCC和PCC。這種組合物由不同來源的兩種碳酸鈣在水介質中的混合物產生,且所得礦物質水懸浮液可以含有分散劑;所述分散劑選自聚丙烯酸鹽(例如鈉鹽或鋁鹽)、六偏磷酸鈉、非離子多元醇化合物、磷酸、非離子型表面活性劑,或鏈烷醇胺。
最后,本領域技術人員熟悉文獻EP 1 347 835,其描述了丙烯酸的均聚物或共聚物作為礦物質的分散劑或研磨劑的用途,其中所述均聚物或共聚物具有10%至60%未中和的活性酸性點摩爾百分比,以及10%至80%的被至少一種至少雙官能的中和劑中和的活性酸性點百分比,且其中100%聚合物活性酸性點的剩余部分被單官能中和劑中和。該文獻僅描述了GCC的研磨或PCC的分散其因此沒有告知本領域技術人員與GCC和PCC的共研磨工藝有關的內容。此外,其傾向于解決與構成本申請主題的問題相距甚遠的技術問題其目的實際上是減少水懸浮液中礦物粒子表面上未吸附的研磨劑或分散劑的量,這種未吸附的研磨劑或分散劑會損害由這類懸浮液制備的紙的適印性。
因此,這4個文獻都沒有揭示通過共研磨生產天然和沉淀碳酸鈣的方法。此外,這4個文獻僅教導在GCC水懸浮液和PCC水懸浮液間的簡單混合方法中使用本領域技術人員公知的并以非?;\統(tǒng)的方式描述的分散劑。
關于生產GCC和PCC水懸浮液,本領域技術人員也熟悉許多描述了天然碳酸鈣和沉淀碳酸鈣的共研磨操作的文獻。
尤其熟悉未公開的歐洲專利申請No.05 077 111,其技術問題在于提供GCC和PCC的水懸浮液,從而改進用含有所述懸浮液的紙用涂料涂布的紙的白度(brillance)。該文獻描述了GCC和PCC的共研磨法,產生天然和沉淀碳酸鈣的水懸浮液,其中至少80重量%的粒子具有小于1微米的平均直徑且其中BET比表面積小于25平方米/克。
還熟悉未公開的歐洲專利申請No.05 077 113,其所述的方法能夠改進GCC和PCC水懸浮液生產中的能量產額。該方法尤其基于GCC和PCC的共研磨階段,從而產生分布因數(如上定義,100×d30/d70)至少等于30的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液。
還熟悉未公開的歐洲專利申請No.05 077 112,其描述了通過使用基于用氧化鈰穩(wěn)定的氧化鋯珠粒的特定研磨體,能夠在高pH值、高溫和高壓條件下研磨礦物質的研磨法。該專利申請指出,所述礦物質可以是天然和沉淀碳酸鈣,它們隨后共研磨。
這3個文獻揭示了,分散劑和/或研磨助劑可以在共研磨階段過程中或之后以最多等于礦物質干重量的2%干重量的試劑量使用。在這種情況下,沒有指出或暗示與所述試劑的化學性質有關的內容。
希望使用實施GCC和PCC共研磨階段的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液生產法的本領域技術人員面臨下列三重技術問題 -出于經濟原因,試圖提高共研磨后獲得的水懸浮液的干提取物含量,即礦物質干重量相對于懸浮液總重量的百分比這種干提取物含量越高,最終客戶得到的碳酸鈣量越高;這種干提取物含量必須高于70%,優(yōu)選高于72%,非常優(yōu)選高于74%; -出于與所述懸浮液在儲存過程中的穩(wěn)定性問題有關的原因,試圖在共研磨階段后獲得隨時間穩(wěn)定的礦物質水懸浮液;這體現為在共研磨階段后測得的(在25℃和在10RPM下)小于5,000mPa.s,優(yōu)選小于3,000mPa.s,非常優(yōu)選小于2,000mPa.s的BrookfieldTM粘度,和在共研磨階段后和攪拌后8天測得的(在25℃和在10RPM下)小于50,000mPa.s,優(yōu)選小于30,000mPa.s,非常優(yōu)選小于20,000mPa.s的BrookfieldTM粘度; -最后試圖獲得盡可能最細的碳酸鈣粒子,因為這種細度通常改進了涂布紙張的某些光學性質,例如白度;試圖獲得中位直徑小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的碳酸鈣粒子。
從這一角度看,申請人迄今提到的現有技術文獻都沒有向其告知或暗示一種解決方案,因為他想要解決的都是不同的技術問題。此外,本領域技術人員從這些文獻中獲得的與研磨助劑有關的教導仍然非?;\統(tǒng),且無論如何沒有揭示部分中和且酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物的特定應用。
最后,申請人熟悉文獻EP 0 850 880,其描述了生產具有高干提取物含量和令人滿意的穩(wěn)定性的碳酸鈣水懸浮液的方法。該文獻解決的實際技術問題實際上是防止(如其作者所承認,在第3頁,第33-47行)與首先在水懸浮液中研磨然后與在水懸浮液的沉淀碳酸鈣混合的天然碳酸鈣的使用有關的問題所述懸浮液隨后具有太高的粘度。該文獻提出的解決方案是一種包括將含有粘度減小劑的PCC水懸浮液與已經干研磨的GCC的水懸浮液混合,添加粘度減小劑,最后研磨所得懸浮液的方法。該文獻中的實施例表明,由共研磨階段產生的碳酸鈣礦物粒子與本發(fā)明中獲得那些相比是非常粗的粒子它們的中位直徑為0.85至2.2微米。在此試圖獲得平均直徑小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的碳酸鈣粒子的本領域技術人員知道,礦物粒子這種尺寸降低的影響是,如果希望使其干提取物含量保持恒定,則會顯著提高所得懸浮液的粘度,或者反之,如果希望保持粘度恒定,則迫使其必須顯著降低這些懸浮液的干提取物含量。因此,該文獻沒有指出與本領域技術人員面臨的上述三重問題的主題有關的內容。最后,申請人想要強調,在文獻EP 0 850 880中,所提到的唯一粘度減小劑是如對比例1中所述的聚丙烯酸鈉。除了這種試劑沒有表現出本發(fā)明中使用的聚合物的化學特性的事實外,術語粘度減小劑表明其起到分散劑的作用。尤其如實施例中看出,本發(fā)明中所用的聚合物起到共研磨劑的作用。
發(fā)明內容
因此,希望使用實施GCC和PCC共研磨階段的GCC和PCC水懸浮液生產方法并面臨下列三重技術問題的本領域技術人員 -獲得高于70%,優(yōu)選高于72%,非常優(yōu)選高于74%的干提取物含量(GCC和PCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比); -對該相同懸浮液獲得在共研磨階段后測得的(在25℃和在10RPM下)小于5,000mPa.s,優(yōu)選小于3,000mPa.s,非常優(yōu)選小于2,000mPa.s的BrookfieldTM粘度,和在共研磨階段后和攪拌后8天測得的(在25℃和在10RPM下)小于50,000mPa.s,優(yōu)選小于30,000mPa.s,非常優(yōu)選小于20,000mPa.s的BrookfieldTM粘度; -在該相同懸浮液中獲得中位直徑小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的碳酸鈣粒子; 已經以完全令人驚訝的方式開發(fā)出共研磨劑在共研磨GCC和PCC的方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)GCC的水懸浮液,任選地包含至少一種分散劑和/或至少一種研磨助劑, (b)和PCC的水懸浮液,任選地包含至少一種分散劑, 2.階段1)的過程中制備的天然和沉淀碳酸鈣的所述水懸浮液的共研磨, 3.任選地,階段2)后獲得的共研磨的天然和沉淀碳酸鈣的水懸浮液的濃縮, 4.任選地,階段2)或3)后獲得的共研磨的天然和沉淀碳酸鈣的水懸浮液的干燥, 其特征在于 a)所述共研磨劑由部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物構成,并且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%, b)并且該共研磨劑 -在階段1)和階段2)之間引入到在階段1a)制備的GCC水懸浮液中和/或引入到在階段1b)制備的PCC水懸浮液中和/或引入到這兩種懸浮液的混合物中, -和/或在共研磨階段2)中引入, -并且任選地在階段2)和階段3)之間引入, -并且任選地在階段3)中引入。
共研磨劑的這種用途的特征在于,使用相對于GCC和PCC總干重的0.5-2%干重量的所述共研磨劑。
共研磨劑的這種用途的特征還在于,所述共研磨劑具有低于酸官能總量的75%,優(yōu)選低于50%,非常優(yōu)選低于20%的酸官能摩爾中和率。
該用途的特征還在于所述共研磨劑用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,鈣和鎂的氫氧化物、氧化物,氫氧化銨(ammoniaque)和它們的混合物中和,優(yōu)選用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,氫氧化銨或它們的混合物中和,非常優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
該用途的特征還在于,所述共研磨劑具有4,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選4,000克/摩爾至10,000克/摩爾的分子量。
該用途的特征還在于,所述共研磨劑具有1.5至3.5,優(yōu)選1.5至2.5的多分子性(polymolécularité)指數。
申請人:指出,在本申請中,所用聚合物的分子量及其多分子性指數使用GPC(凝膠滲透色譜法),使用配有兩個檢測器的WatersTM牌液相色譜裝置測定,這兩個檢測器一個結合了動態(tài)光散射和用ViscotekTM粘度計測量的粘度測定法,另一個是WatersTM牌折射率濃度檢測器。
這種液相色譜裝置配有由本領域技術人員適當選擇的位阻排阻柱以分離所研究的聚合物的不同分子量。
洗脫液相是水相。
具體而言,取樣1毫升聚合溶液并放在小皿上,然后在環(huán)境溫度下在小于1毫米汞真空中蒸發(fā)。將溶質在GPC洗脫劑中以0.9%稀釋,然后將該組合注入GPC裝置。GPC的洗脫劑是NaHCO3溶液0.08摩爾/升,NaNO30.1摩爾/升,三乙醇胺0.02摩爾/升,NaN30.03質量%。GPC柱含有等度(isocratique)泵(Waters 515),其流速調節(jié)在0.5毫升/分鐘,含有“Guard Column Ultrahydrogel WatersTM”型預置柱的窯爐,測得為30厘米長和7.8毫米內徑的“UltrahydrogelWatersTM”型直線柱,和RI WatersTM 410型折射率檢測器。將窯爐加熱至60℃并將折射計加熱至50℃。通過Polymer Standard Service供應的多分子性指數為1.4至1.7的一系列5個聚丙烯酸鈉標樣,與多分子性指數等于2.4且分子量等于5600克/摩爾的聚丙烯酸鈉一起,校準該GPC裝置。
該用途的特征還在于,當所述試劑是丙烯酸共聚物時,其包含至少一種非丙烯酸的單體,選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
作為丙烯酸的均聚物或共聚物的這種共研磨劑通過在已知催化體系和轉移劑存在下在適當溶劑中的溶液、直接或反相乳液、懸浮液或沉淀下的自由基共聚已知方法來獲得,或者通過受控自由基聚合方法如被稱作可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)的方法、被稱作原子轉移自由基聚合(ATRP)的方法、被稱作氮氧調控聚合(NMP)的方法或被稱作鈷肟(cobaloxime)調控自由基聚合的方法獲得。
由此衍生自聚合反應的該共研磨劑任選地可以使用本領域技術人員已知的靜態(tài)或動態(tài)法,通過一種或多種尤其屬于水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、丙酮、四氫呋喃或它們的混合物的極性溶劑,處理和分離成幾個相。在一個具體實施方案中,申請人已經觀察到,在階段1b)用于制備PCC水懸浮液的特定分散劑的選擇能夠在干提取物含量(GCC和PCC總干重量相對于懸浮液總重量的百分比)、在共研磨階段后和在攪拌后8天后(在25℃和在10rpm下)測得的BrookfieldTM粘度和在GCC和PCC粒子的中位直徑方面有利地改進來自階段2)和3)的GCC和PCC水懸浮液的最終性質。
更具體地,這意味著,在此具體實施方案中,可以改進上述段落中提到的至少一個參數,同時使其它參數保持恒定。
因此,根據該具體實施方案,本發(fā)明的共研磨劑的用途的特征在于,在階段1b)的過程中制備的PCC水懸浮液含有至少一種PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物和/或共聚物,結合了所有下列特性 -高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于酸官能總量的90%的酸官能摩爾中和率,且非常優(yōu)選完全中和; -10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -1.5至2.5的多分子性指數。
根據此實施方案,本發(fā)明的共研磨劑的用途的特征還在于,在階段1b)制備的PCC的水懸浮液中使用相對于PCC干重量的0.5%至2%,優(yōu)選0.5%至1%干重量的所述PCC分散劑。
根據此實施方案,階段1b)中制備的PCC懸浮液中所用的所述分散劑用鈉、鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化銨或者它們的混合物中和,優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
根據此實施方案,當階段1b)制備的PCC懸浮液中所用的所述分散劑是丙烯酸共聚物時,其包含至少一種非丙烯酸的單體,選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
作為丙烯酸的均聚物或共聚物的這種PCC分散劑通過在已知催化體系和轉移劑存在下在適當溶劑中的溶液、直接或反相乳液、懸浮液或沉淀下的自由基共聚已知方法來獲得,或者通過受控自由基聚合方法如被稱作可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)的方法、被稱作原子轉移自由基聚合(ATRP)的方法、被稱作氮氧調控聚合(NMP)的方法或被稱作鈷肟調控自由基聚合的方法獲得。
由此衍生自聚合反應的該分散劑任選地可以根據本領域技術人員已知的靜態(tài)或動態(tài)法,通過一種或多種尤其屬于水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、丙酮、四氫呋喃或它們的混合物的極性溶劑,處理和分離成幾個相。
本發(fā)明的第二目的在于共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于它們含有至少一種共研磨劑,該共研磨劑由部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物構成,且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的0.5-2%干重量的所述共研磨劑。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,所述共研磨劑具有低于酸官能總量的75%,優(yōu)選低于50%,非常優(yōu)選低于20%的酸官能摩爾中和率。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,所述共研磨劑用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,鈣和鎂的氫氧化物、氧化物,氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,氫氧化銨或它們的混合物中和,非常優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,所述共研磨劑具有4,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選4,000克/摩爾至10,000克/摩爾的分子量。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,所述共研磨劑具有1.5至3.5,優(yōu)選1.5至2.5的多分子性指數。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,當所述共研磨劑是丙烯酸共聚物時,其包含至少一種非丙烯酸的單體,選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
作為丙烯酸的均聚物或共聚物的這種共研磨劑通過在已知催化體系和轉移劑存在下在適當溶劑中的溶液、直接或反相乳液、懸浮液或沉淀下的自由基共聚已知方法來獲得,或者通過受控自由基聚合方法如被稱作可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)的方法、被稱作原子轉移自由基聚合(ATRP)的方法、被稱作氮氧調控聚合(NMP)的方法或被稱作鈷肟調控自由基聚合的方法獲得。
由此衍生自聚合反應的這種共研磨劑任選地可以使用本領域技術人員已知的靜態(tài)或動態(tài)法,通過一種或多種尤其屬于水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、丙酮、四氫呋喃或它們的混合物的極性溶劑,處理和分離成幾個相。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的10%至90%,優(yōu)選20%至80%,非常優(yōu)選30%至70%的PCC干重量百分比。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,它們含有相對于懸浮液總重量的多于70%,優(yōu)選多于72%,非常優(yōu)選多于74%的PCC和GCC總干重量百分比。
但是,能夠獲得含有所述共研磨劑并具有小于懸浮液總重量的70%的GCC和PCC總干重量百分比的共研磨GCC和PCC水懸浮液的任何方式都必須被視為技術同等物。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,它們所含的GCC和PCC粒子具有大于30,優(yōu)選大于40,非常優(yōu)選大于45的分布因數(100×d30/d70,其中dx所指的平均直徑使得x重量%的粒子具有小于這個平均直徑的直徑)。
這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于它們所含的GCC和PCC粒子具有小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的中位直徑。
申請人:指出,使用MICROMERITICSTM公司出售的SedigraphTM 5100型設備,通過本領域技術人員公知的方法測定dx的值和中位直徑的值。
在一個具體實施方案中,這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,它們還含有至少一種PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物和/或共聚物,結合了所有下列特性 -其具有高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于酸官能總量的90%的酸官能摩爾中和率,且非常優(yōu)選完全中和; -其具有10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -其具有1.5至2.5的多分子性指數。
根據此實施方案,這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,它們含有相對于PCC干重量的0.5%至2%,優(yōu)選0.5%至1%干重量的所述PCC分散劑。
根據此實施方案,所述PCC分散劑用鈉、鉀的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽、氫氧化銨或者它們的混合物中和,優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
根據此實施方案,這些共研磨的GCC和PCC水懸浮液的特征還在于,當該PCC分散劑是丙烯酸共聚物時,其包含至少一種非丙烯酸的單體,選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
作為丙烯酸的均聚物或共聚物的這種分散劑通過在已知催化體系和轉移劑存在下在適當溶劑中的溶液、直接或反相乳液、懸浮液或沉淀下的自由基共聚已知方法來獲得,或者通過受控自由基聚合方法如被稱作可逆加成-斷裂鏈轉移(RAFT)的方法、被稱作原子轉移自由基聚合(ATRP)的方法、被稱作氮氧調控聚合(NMP)的方法或被稱作鈷肟調控自由基聚合的方法獲得。
由此衍生自聚合反應的該分散劑任選地可以根據本領域技術人員已知的靜態(tài)或動態(tài)法,通過一種或多種尤其屬于水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、丙酮、四氫呋喃或它們的混合物的極性溶劑,處理和分離成幾個相。
本發(fā)明的第三目的在于通過使用共研磨的GCC和PCC水懸浮液的干燥階段的本發(fā)明方法的實施方案獲得的GCC和PCC的干顏料。
申請人:指出,在此階段過程中,本領域技術人員可以使用處理劑處理共研磨的GCC和PCC粒子的表面,尤其例如使所述表面疏水的試劑,如具有8至30個碳原子的脂肪酸之類的試劑,其中該試劑尤其可以是硬脂酸。
這些共研磨的GCC和PCC的干顏料的特征還在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的10%至90%,優(yōu)選20%至80%,非常優(yōu)選30%至70%的PCC干重量百分比。
這些干顏料的特征還在于,它們含有至少一種GCC和PCC共研磨劑,其是部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物,且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%。
這些干顏料的特征還在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的0.5%干重量至2%干重量的所述GCC和PCC共研磨劑。
這些干顏料的特征還在于,所述GCC和PCC共研磨劑具有低于酸官能總量的75%,優(yōu)選低于50%,非常優(yōu)選低于20%的酸官能摩爾中和率。
這些干顏料的特征還在于,該GCC和PCC共研磨劑用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,鈣和鎂的氫氧化物、氧化物,氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,氫氧化銨或它們的混合物中和,非常優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
這些干顏料的特征還在于,該GCC和PCC共研磨劑具有4,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選4,000克/摩爾至10,000克/摩爾的分子量。
這些干顏料的特征還在于,該GCC和PCC共研磨劑具有1.5至3.5,優(yōu)選1.5至2.5的多分子性指數。
這些干顏料的特征還在于,當該GCC和PCC共研磨劑是丙烯酸共聚物時,其包含至少一種非丙烯酸的單體,選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
在一個具體實施方案中,這些干顏料的特征還在于,它們還含有至少一種PCC分散劑,該PCC分散劑是丙烯酸的均聚物和/或共聚物,結合了所有下列特性 -其具有高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且非常優(yōu)選完全中和; -其具有10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -其具有1.5至2.5的多分子性指數。
根據此實施方案,這些GCC和PCC干顏料的特征還在于,它們含有相對于PCC干重量的0.5%至2%,優(yōu)選0.5%至1%干重量的所述PCC分散劑。
根據此實施方案,所述PCC分散劑用鈉、鉀的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽、氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
根據此實施方案,這些GCC和PCC干顏料的特征還在于,當該PCC分散劑是丙烯酸共聚物時,其包含至少一種非丙烯酸的單體,選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
本發(fā)明的第四目的在于本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液在造紙,尤其在紙張涂布中和在紙張生產中,以及在油漆生產中的用途。
本發(fā)明的第五和最后一個目的在于根據本發(fā)明共研磨和干燥的GCC和PCC干顏料在造紙,尤其在紙張涂布中和在紙張生產中,在油漆、橡膠和塑料生產中的用途。
具體實施例方式 實施例 在各個實施例中,使用MICROMERITICSTM公司出售的SedigraphTM5100型設備測定礦物質水懸浮液的顆粒特性。
實施例1 此實施例例示了根據現有技術的共研磨劑或根據本發(fā)明的共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)使用研磨助劑的GCC的水懸浮液, (b)和包含分散劑的PCC的水懸浮液, 2.階段1)過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨, 3.階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液的濃縮, 其中該共研磨劑一部分在階段2)中引入,另一部分在階段3)中引入。
此實施例例示了在共研磨階段中GCC∶PCC干重比率等于50∶50的情況。
此外,此實施例還例示了根據本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
根據所述方法的階段1a),一開始先根據本領域技術人員公知的方法使用相對于GCC干重量的0.27%干重量的聚丙烯酸鹽,制備GCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于75.3%的干提取物含量(以GCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性41.9重量%的GCC粒子具有小于1微米的直徑,66.2重量%的GCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述GCC粒子的中位直徑等于1.4微米。
根據所述方法的階段1b),還根據本領域技術人員公知的方法制備PCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于51.8%的干提取物含量(以PCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性74.5重量%的PCC粒子具有小于1微米的直徑,96.6重量%的PCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述PCC粒子的中位直徑等于0.71微米; -含有0.5%干重量(相對于PCC的干重量)的分散劑,其是丙烯酸均聚物,用氫氧化鈉完全中和,分子量等于10,000克/摩爾,且多分子性指數等于3.1;該試劑因此不符合本發(fā)明的使用特別有利的分散劑(這類試劑的定義已經在本申請的說明中給出)分散PCC的具體實施方案。
根據所述方法的階段2),隨后將兩種懸浮液共研磨。在此階段中,GCC∶PCC干重量比率等于50∶50。在此階段中,引入相對于GCC和PCC總干重量等于0.4%干重量的共研磨劑。
根據所述方法的階段3),通過引入與共研磨階段中所用的相同的試劑,濃縮階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液;在濃縮階段過程中使用的所述試劑的量相對于GCC和PCC總干重量等于0.4%干重量。
試驗No.1 此試驗例示了現有技術。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,被氫氧化鈉完全中和,分子量等于10,000克/摩爾且多分子性指數等于3.1。
試驗No.2 此試驗例示了現有技術。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,80摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于10,000克/摩爾且多分子性指數等于3.1。
試驗No.3 此試驗例示了現有技術。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,40摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和且45摩爾%的酸官能被氫氧化鈣中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.4 此試驗例示了現有技術。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,50摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和且35摩爾%的酸官能被氫氧化鎂中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
試驗No.5 此試驗例示了本發(fā)明。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,14摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.6 此試驗例示了本發(fā)明。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,40摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和且10摩爾%的酸官能被氫氧化鈣中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.7 此試驗例示了本發(fā)明。
其使用的共研磨劑是丙烯酸與2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸(這兩種成分的質量比等于85∶15)的共聚物,30摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和且20摩爾%的酸官能被氫氧化鈣中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.35。
試驗No.8 此試驗例示了本發(fā)明。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,37摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
對于各個試驗No.1至8,隨后根據本領域技術人員公知的方法測量下列 -直徑小于1微米的GCC和PCC粒子在階段3)后獲得的最終懸浮液中的重量百分比,標作%<1微米; -在階段3)后獲得的最終懸浮液中的GCC和PCC粒子的中位直徑,標作d50; -在階段3)后獲得的最終懸浮液的干提取物含量,標作ES; -根據本領域技術人員公知的方法在10RPM和在25℃下測得的,在階段3)后獲得的最終懸浮液的BrookfieldTM粘度,t=0時測得的標作VB(t0),在攪拌后t=8天時測得的標作VB(t8)。
所有這些結果與所用共研磨劑的主要特性一起顯示在表1中。
表1 所用共研磨劑的特性,其中 -“類型”是指所述試劑的化學類型,具體而言,aa是指丙烯酸均聚物,aa/amps是指丙烯酸與2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸的共聚物,這兩種成分的質量比等于85∶15; -“中和”是指中和的酸官能(數量)的摩爾百分比和中和離子的類型(與數量相對應的化學符號) -“Mw”是指所述試劑的質量分子量; -“Ip”是指所述試劑的多分子性指數; 在濃縮階段后獲得的GCC和PCC水懸浮液的特性,其中 -“%<1微米”是指直徑小于1微米的GCC和PCC粒子的重量百分比; -“d50”是指GCC和PCC粒子的中位直徑; -“ES(%)”是指懸浮液的干提取物含量(GCC和PCC總干重量相對于懸浮液總重量的百分比); -“VB(t0)”和“VB(t8)”分別是指在t=0時和在攪拌后t=8天時在10RPM和在25℃下測得的BrookfieldTM粘度。
這些結果因此表明,只有本發(fā)明的共研磨劑能夠解決本領域技術人員面臨的技術問題,即 -對于共研磨的GCC和PCC的最終懸浮液,獲得高于70%,優(yōu)選高于72%,非常優(yōu)選高于74%的干提取物含量(礦物粒子干重量與懸浮液總重量的百分比); -對該相同懸浮液獲得在共研磨階段后測得的(在25℃和在10RPM下)小于5,000mPa.s,優(yōu)選小于3,000mPa.s,非常優(yōu)選小于2,000mPa.s的BrookfieldTM粘度,和在共研磨階段后和攪拌后8天測得的(在25℃和在10RPM下)小于50,000mPa.s,優(yōu)選小于30,000mPa.s,非常優(yōu)選小于20,000mPa.s的BrookfieldTM粘度; -在該相同懸浮液中獲得中位直徑小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的碳酸鈣粒子。
實施例2 此實施例例示了根據現有技術的共研磨劑或根據本發(fā)明的共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)使用研磨助劑的GCC的水懸浮液, (b)和包含分散劑的PCC的水懸浮液, 2.階段1)過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨, 3.階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液的濃縮, 其中該共研磨劑一部分在階段2)中引入,另一部分在階段3)中引入。
此實施例例示了在共研磨階段中GCC∶PCC干重比率等于70∶30的情況。
此外,此實施例還例示了根據本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
根據所述方法的階段1a),一開始先根據本領域技術人員公知的方法使用相對于GCC干重量的0.27%干重量的聚丙烯酸鹽,制備GCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于75.3%的干提取物含量(以GCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性41.9重量%的GCC粒子具有小于1微米的直徑,66.2重量%的GCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述GCC粒子的中位直徑等于1.4微米。
根據所述方法的階段1b),還根據本領域技術人員公知的方法制備PCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于51.8%的干提取物含量(以PCC粒子干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性74.5重量%的PCC粒子具有小于1微米的平均直徑,96.6重量%的PCC粒子具有小于2微米的平均直徑,且所述PCC粒子的中位直徑等于0.71微米; -含有0.5%干重量(相對于PCC的干重量)的分散劑,其是丙烯酸均聚物,用氫氧化鈉完全中和,分子量等于10,000克/摩爾,且多分子性指數等于3.1;該試劑因此不符合本發(fā)明的使用特別有利的分散劑(這類試劑的定義已經在本申請的說明中給出)分散PCC的具體實施方案。
根據所述方法的階段2),隨后將兩種懸浮液共研磨。在此階段中,GCC∶PCC干重量比率等于70∶30。在此階段中,引入等于所用GCC和PCC總干重量的0.4%干重量的共研磨劑。
根據所述方法的階段3),通過引入與共研磨階段中所用的相同的試劑,濃縮階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液;在濃縮階段中使用的所述試劑的量相對于GCC和PCC總干重量等于0.4%干重量。
試驗No.9 此試驗例示了現有技術。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,被氫氧化鈉完全中和,分子量等于10,000克/摩爾且多分子性指數等于3.1。
試驗No.10 此試驗例示了現有技術。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,80摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于10,000克/摩爾且多分子性指數等于3.1。
試驗No.11 此試驗例示了本發(fā)明。
其使用的共研磨劑是丙烯酸均聚物,40摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和且10摩爾%的酸官能被氫氧化鈣中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
對于各個試驗No.9至11,隨后根據本領域技術人員公知的方法測量下列 -直徑小于1微米的GCC和PCC粒子在階段3)后獲得的最終懸浮液中的重量百分比,標作%<1微米; -在階段3)后獲得的最終懸浮液中的GCC和PCC粒子的中位直徑,標作d50; -在階段3)后獲得的最終懸浮液的干提取物含量,標作ES; -在10RPM和在25℃下測得的,在階段3)后獲得的最終懸浮液的BrookfieldTM粘度,t=0時測得的標作VB(t0),在攪拌后t=8天時測得的標作VB(t8)。
所有這些結果與所用共研磨劑的主要特性一起顯示在表2中。
表2 所用共研磨劑的特性,其中 -“類型”是指所述試劑的化學類型,aa是指丙烯酸均聚物; -“中和”是指中和的酸官能(數量)的摩爾百分比和中和離子的類型(與數量相對應的化學符號) -“Mw”是指所述試劑的質量分子量; -“Ip”是指所述試劑的多分子性指數; 在濃縮階段后獲得的天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的特性,其中 -“%<1微米”是指直徑小于1微米的GCC和PCC粒子的重量百分比; -“d50”是指GCC和PCC粒子的中位直徑; -“ES(%)”是指懸浮液的干提取物含量(GCC和PCC總干重量相對于懸浮液總重量的百分比); -“VB(t0)”和“VB(t8)”分別是指在t=0時和在攪拌后t=8天時在10RPM和在25℃下測得的BrookfieldTM粘度。
這些結果因此表明,只有本發(fā)明的共研磨劑能夠解決本領域技術人員面臨的技術問題,即 -對于共研磨的GCC和PCC的最終懸浮液,獲得高于70%,優(yōu)選高于72%,非常優(yōu)選高于74%的干提取物含量(GCC和PCC干重量與懸浮液總重量的百分比); -對該相同懸浮液獲得在共研磨階段后測得的(在25℃和在10RPM下)小于5,000mPa.s,優(yōu)選小于3,000mPa.s,非常優(yōu)選小于2,000mPa.s的BrookfieldTM粘度,和在共研磨階段后和攪拌后8天測得的(在25℃和在10RPM下)小于50,000mPa.s,優(yōu)選小于30,000mPa.s,非常優(yōu)選小于20,000mPa.s的BrookfieldTM粘度; -在該相同懸浮液中獲得中位直徑小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的碳酸鈣粒子。
實施例3 此實施例例示了根據本發(fā)明的共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)使用研磨助劑的GCC的水懸浮液, (b)和包含分散劑的PCC的水懸浮液, 2.階段1)過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨, 3.階段2)后獲得的共研磨天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的濃縮, 其中該共研磨劑一部分在階段2)中引入,另一部分在階段3)中引入。
此實施例例示了在共研磨階段中GCC∶PCC干重比率等于50∶50的情況。
在試驗15和16以及17和18的情況下,此實施例例示了優(yōu)選實施方案,其在PCC懸浮液制備階段1b)過程中使用PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物,結合了所有下列特性 -高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且所述試劑非常優(yōu)選完全中和; -10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -1.5至2.5的多分子性指數。
最后,此實施例還例示了根據本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
根據所述方法的階段1a),一開始先根據本領域技術人員公知的方法使用相對于GCC干重量的0.2 7%干重量的聚丙烯酸鹽,制備GCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于75.3%的干提取物含量(以GCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性41.9重量%的GCC粒子具有小于1微米的直徑,66.2重量%的GCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述GCC粒子的中位直徑等于1.4微米。
根據所述方法的階段1b),還根據本領域技術人員公知的方法制備PCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于51.8%的干提取物含量(以PCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性74.5重量%的PCC粒子具有小于1微米的直徑,96.6重量%的PCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述PCC粒子的中位直徑等于0.71微米; -含有分散劑(其在試驗15和16以及17和18的情況下例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案),所述試劑的含量相對于PCC干重量等于0.5%干重量。
根據所述方法的階段2),隨后根據本領域技術人員公知的方法將兩種懸浮液共研磨。
在此階段中,GCC∶PCC干重量比率等于50∶50。
在此階段中,引入相對于GCC和PCC總干重量等于0.4%干重量的共研磨劑。
根據所述方法的階段3),通過引入與共研磨階段中所用的相同的試劑,濃縮階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液;在濃縮階段中使用的所述試劑的量相對于GCC和PCC總干重量等于0.5%干重量。
試驗No.12 此試驗例示了本發(fā)明,但不是使用如這個實施例引言中所述的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其50摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和且50摩爾%的酸官能被氫氧化鎂中和,其分子量等于5,700克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,37%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
試驗No.13 此試驗例示了本發(fā)明,但不是使用如這個實施例引言中所述的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于4,500克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,14%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.14 此試驗例示了本發(fā)明,但不是使用如這個實施例引言中所述的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,500克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,14%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.15 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,14%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.16 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
其還在階段2)和3)中使用研磨劑,該研磨劑是丙烯酸均聚物,26%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,800克/摩爾且多分子性指數等于2.15。
試驗No.17 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其90摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,14%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
試驗No.18 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于13,000克/摩爾且多分子性指數等于2.2。
其還在階段2)和3)中使用研磨劑,該研磨劑是丙烯酸均聚物,26%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,800克/摩爾且多分子性指數等于2.15。
對于各個試驗No.12至18,隨后根據本領域技術人員公知的方法測量下列 -直徑小于1微米的GCC和PCC粒子在階段3)后獲得的最終懸浮液中的重量百分比,標作%<1微米; -在階段3)后獲得的最終懸浮液中的GCC和PCC粒子的中位直徑,標作d50; -在階段3)后獲得的最終懸浮液的干提取物含量,標作ES; -在10RPM和在25℃下測得的,在階段3)后獲得的最終懸浮液的BrookfieldTM粘度,t=0時測得的標作VB(t0),在攪拌后t=8天時測得的標作VB(t8)。
所有這些結果、用于GCC和PCC共研磨的共研磨劑的主要特性和用于分散PCC的分散劑的特性顯示在表3中。
表3 所用GCC和PCC共研磨劑的特性和所用PCC分散劑的特性,其中 -“類型”是指所述試劑的化學類型,aa是指丙烯酸均聚物; -“中和”是指中和的酸官能(數量)的摩爾百分比和中和離子的類型(與數量相對應的化學符號) -“Mw”是指所述試劑的質量分子量; -“Ip”是指所述試劑的多分子性指數; 在濃縮階段后獲得的GCC和PCC水懸浮液的特性,其中 -“%<1微米”是指直徑小于1微米的GCC和PCC粒子的重量百分比; -“d50”是指天然和沉淀碳酸鈣粒子的中位直徑; -“ES(%)”是指懸浮液的干提取物含量(GCC和PCC粒子的干重量百分比); -“VB(t0)”和“VB(t8)”分別是指在t=0時和在攪拌后t=8天時在10RPM和在25℃下測得的BrookfieldTM粘度。
這些結果因此表明,本發(fā)明的共研磨劑能夠解決本領域技術人員面臨的技術問題,即 -對于共研磨的GCC和PCC的最終懸浮液,獲得高于70%,優(yōu)選高于72%,非常優(yōu)選高于74%的干提取物含量(礦物粒子重量相對于懸浮液總重量的百分比); -對該相同懸浮液獲得在共研磨階段后測得的(在25℃和在10RPM下)小于5,000mPa.s,優(yōu)選小于3,000mPa.s,非常優(yōu)選小于2,000mPa.s的BrookfieldTM粘度,和在共研磨階段后和攪拌后8天測得的(在25℃和在10RPM下)小于50,000mPa.s,優(yōu)選小于30,000mPa.s,非常優(yōu)選小于20,000mPa.s的BrookfieldTM粘度; -在該相同懸浮液中獲得中位直徑小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的碳酸鈣粒子。
這些結果還表明,與不使用本發(fā)明的該實施方案獲得的懸浮液相比,使用特定的PCC分散劑能夠改進根據本發(fā)明的該實施方案的共研磨GCC和PCC懸浮液的BrookfieldTM粘度值,同時保持小于或等于0.3微米的d50值和大于或等于懸浮液總重量的74%的干提取物值,該分散劑是丙烯酸均聚物,結合了所有下列特性 -高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且所述試劑非常優(yōu)選完全中和; -10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -1.5至2.5的多分子性指數。
申請人:補充說明,本領域技術人員可以選擇在階段3)后獲得的GCC和PCC最終懸浮液中加入粘度調節(jié)劑。這尤其可以是鋯基化合物,例如AZC(碳酸銨鋯)或KZC(碳酸鉀鋯)型化合物,這類化合物的商業(yè)實例是例如MEL CHEMICALSTM公司出售的ZirmelTM和BacoteTM產品。
實施例4 此實施例例示了根據本發(fā)明的共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)使用研磨助劑的GCC的水懸浮液, (b)和包含分散劑的PCC的水懸浮液, 2.階段1)過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨, 3.階段2)后獲得的共研磨天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的濃縮, 其中所述共研磨劑一部分在階段2)中引入,另一部分在階段3)中引入。
此實施例例示了在共研磨階段中GCC∶PCC干重比率等于50∶50的情況。
此實施例還例示了優(yōu)選實施方案,其在PCC懸浮液制備階段1b)過程中使用PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物,結合了所有下列特性 -高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且所述試劑非常優(yōu)選完全中和; -10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -1.5至2.5的多分子性指數。
最后,此實施例還例示了根據本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
根據所述方法的階段1a),一開始先根據本領域技術人員公知的方法使用相對于GCC干重量的0.27%干重量的聚丙烯酸鹽,制備GCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于74.6%的干提取物含量(以GCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性40.3重量%的GCC粒子具有小于1微米的直徑,61.6重量%的GCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述GCC粒子的中位直徑等于1.4微米。
根據所述方法的階段1b),還根據本領域技術人員公知的方法制備PCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于14.1%的干提取物含量(以PCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性83.3重量%的PCC粒子具有小于1微米的直徑,97.8重量%的PCC粒子具有小于2微米的直徑,且所述PCC粒子的中位直徑等于0.58微米; -含有分散劑(其例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案),所述試劑的含量相對于PCC干重量為0.54%干重量。
根據所述方法的階段2),隨后根據本領域技術人員公知的方法將兩種懸浮液共研磨。
在此階段中,GCC∶PCC干重量比率等于50∶50。
在此階段中,引入相對于GCC和PCC總干重量等于0.5%干重量的共研磨劑。
根據所述方法的階段3),通過引入與共研磨階段中所用的相同的試劑,濃縮階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液;在濃縮階段中使用的所述試劑的量相對于GCC和PCC總干重量等于0.15%干重量。
試驗No.19 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鉀中和,分子量等于10,000克/摩爾且多分子性指數等于2.29。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,37%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,800克/摩爾且多分子性指數等于2.15。
試驗No.20 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
其還在階段2)和3)中使用研磨劑,該研磨劑是丙烯酸均聚物,37%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,800克/摩爾且多分子性指數等于2.15。
試驗No.21 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,37%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于4,900克/摩爾且多分子性指數等于2.13。
對于各個試驗No.19至21,隨后測量與對前述實施例測量的相同的參數。所有這些結果、用于GCC和PCC共研磨的共研磨劑的主要特性和用于分散PCC的分散劑的特性顯示在表4中。
表4 GCC和PCC共研磨劑、PCC分散劑、在濃縮階段后獲得的GCC和PCC水懸浮液的特性,其中縮寫如前述實施例中所定義。
這些結果因此表明,本發(fā)明的共研磨劑與本發(fā)明的特定PCC分散劑結合,能夠解決本領域技術人員面臨的如上所述的技術問題。
這些組合能夠顯著改進根據本發(fā)明的該實施方案的共研磨的GCC和PCC懸浮液的BrookfieldTM粘度,同時保持小于或等于0.3微米的d50值和等于懸浮液總重量的74%的干提取物值。
實施例5 此實施例例示了在階段2)中引入的根據本發(fā)明的共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)使用研磨助劑的GCC的水懸浮液, (b)和包含分散劑的PCC的水懸浮液, 2.階段1)過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨, 3.階段2)后獲得的共研磨天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的濃縮, 此實施例例示了在共研磨階段中GCC∶PCC干重比率等于50∶50的情況。
此實施例還例示了優(yōu)選實施方案,其在PCC懸浮液制備階段1b)中使用PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物,結合了所有下列特性 -高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且所述試劑非常優(yōu)選完全中和; -10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -1.5至2.5的多分子性指數。
最后,此實施例還例示了根據本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
根據所述方法的階段1a),一開始先根據本領域技術人員公知的方法使用相對于GCC干重量的0.27%干重量的聚丙烯酸鹽,制備GCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于74.5%的干提取物含量(以GCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性43.2重量%的GCC粒子具有小于1微米的直徑,且所述GCC粒子的中位直徑等于1.2微米。
根據所述方法的階段1b),還根據本領域技術人員公知的方法制備PCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于51.5%的干提取物含量(以PCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性65.6重量%的PCC粒子具有小于1微米的直徑,且所述PCC粒子的中位直徑等于0.82微米; -含有分散劑(其例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案),所述試劑的含量相對于PCC干重量為0.70%干重量。
根據所述方法的階段2),隨后根據本領域技術人員公知的方法將兩種懸浮液共研磨。
在此階段中,GCC∶PCC干重量比率等于50∶50。
在此階段中,引入相對于GCC和PCC總干重量等于0.8%干重量的共研磨劑。
根據所述方法的階段3),濃縮階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
試驗No.22 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
其還在階段2)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,未中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.16。
試驗No.23 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
其還在階段2)中使用共研磨劑,該共研磨劑是38%的酸官能被氫氧化鈉中和的混合物,包含 -83%干重量的分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4的丙烯酸均聚物, -17%干重量的通過RAFT聚合法(根據如文獻FR 2 821 620中所述的方法)獲得的,分子量等于7,600克/摩爾且多分子性指數等于1.68的丙烯酸均聚物。
試驗No.24 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.4。
其還在階段2)中使用共研磨劑,該共研磨劑是混合物,包含 -50%干重量的未中和的、分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.16的丙烯酸均聚物, -50%干重量的38%的酸官能被氫氧化鈉中和的混合物,所述混合物包含 -83%干重量的分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.4的丙烯酸均聚物, -17%干重量的通過RAFT聚合法(根據如文獻FR 2 821 620中所述的方法)獲得的,分子量等于7,600克/摩爾且多分子性指數等于1.68的丙烯酸均聚物。
對于各個試驗No.22至24,隨后測量與對前述實施例測量的相同的參數。所有這些結果顯示在表5中。
表5 在濃縮階段后獲得的GCC和PCC水懸浮液的特性,其中縮寫如前述實施例中所定義。
這些結果因此表明,本發(fā)明的共研磨劑與本發(fā)明的特定PCC分散劑結合,能夠解決本領域技術人員面臨的如上所述的技術問題。
實施例6 此實施例例示了在階段2)和階段3)中引入的根據本發(fā)明的共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段 1.制備 (a)使用研磨助劑的GCC的水懸浮液, (b)和包含分散劑的PCC的水懸浮液, 2.階段1)過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨, 3.階段2)后獲得的共研磨天然和沉淀碳酸鈣水懸浮液的濃縮, 此實施例例示了在共研磨階段中GCC∶PCC干重比率等于50∶50的情況。
此實施例還例示了優(yōu)選實施方案,其在PCC懸浮液制備階段1b)中使用PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物,結合了所有下列特性 -高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且所述試劑非常優(yōu)選完全中和; -10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量; -1.5至2.5的多分子性指數。
最后,此實施例還例示了根據本發(fā)明的共研磨的GCC和PCC水懸浮液。
根據所述方法的階段1a),一開始先根據本領域技術人員公知的方法使用相對于GCC干重量的0.27%干重量的聚丙烯酸鹽,制備GCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于74.6%的干提取物含量(以GCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性40.3重量%的GCC粒子具有小于1微米的直徑,且所述GCC粒子的中位直徑等于1.4微米。
根據所述方法的階段1b),還根據本領域技術人員公知的方法制備PCC的水懸浮液。
該懸浮液 -具有等于13.1%的干提取物含量(以PCC干重量相對于懸浮液總重量的百分比表示); -具有如下顆粒特性19.9重量%的PCC粒子具有小于1微米的直徑,且所述PCC粒子的中位直徑等于1.43微米; -含有分散劑(其例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案),所述試劑的含量相對于PCC干重量等于0.54%干重量。
根據所述方法的階段2),隨后根據本領域技術人員公知的方法將兩種懸浮液共研磨。
在此階段中,GCC∶PCC干重量比率等于50∶50。
在此階段中,引入相對于GCC和PCC總干重量等于0.50%干重量的共研磨劑,然后在階段3)中引入0.15%的相同試劑或另一試劑。
根據所述方法的階段3),在0.15%干重量的與階段2)中所用的相同的共研磨劑存在下,濃縮GCC和PCC水懸浮液。
試驗No.25 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.3。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,未中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.09。
試驗No.26 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用通過RAFT聚合法(根據如文獻FR 2 821 620中所述的方法)獲得的(丙烯酸∶甲基丙烯酸)(90∶10按重量計)共聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于1.8。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是丙烯酸均聚物,未中和,分子量等于5,600克/摩爾且多分子性指數等于2.09。
試驗No.27 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.3。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是(丙烯酸∶乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯)(90∶10按重量計)共聚物,其40摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,000克/摩爾且多分子性指數等于2.45。
試驗No.28 此試驗例示了本發(fā)明,并顯示了使用如這個實施例引言中所定義的特定PCC分散劑的優(yōu)選實施方案。
其在PCC懸浮液的制備階段1b)中使用丙烯酸均聚物,其100摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于12,000克/摩爾且多分子性指數等于2.3。
其還在階段2)和3)中使用共研磨劑,該共研磨劑是(丙烯酸∶甲基丙烯酸)(90∶10按重量計)共聚物,其40摩爾%的酸官能被氫氧化鈉中和,分子量等于5,000克/摩爾且多分子性指數等于2.45。
對于各個試驗No.25至28,隨后測量與對前述實施例測量的相同的參數。所有這些結果、用于GCC和PCC共研磨的共研磨劑的主要特性和用于分散PCC的分散劑的特性顯示在表6中。
表6 GCC和PCC共研磨劑、PCC分散劑、在濃縮階段后獲得的GCC和PCC水懸浮液的特性,其中縮寫如前述實施例中所定義,且其中 -aa/ama共聚物(丙烯酸∶甲基丙烯酸)(90∶10按重量計) -aa/po4maeg共聚物(丙烯酸∶乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯)(90∶10按重量計) 這些結果因此表明,本發(fā)明的共研磨劑與本發(fā)明的特定PCC分散劑結合,能夠解決本領域技術人員面臨的如上所述的技術問題。
權利要求
1.共研磨劑在共研磨的GCC和PCC生產方法中的用途,該方法包括下列階段
1.制備
(a)GCC的水懸浮液,任選地包含至少一種分散劑和/或至少一種研磨助劑,
(b)和PCC的水懸浮液,任選地包含至少一種分散劑,
2.階段1)的過程中制備的GCC和PCC的所述水懸浮液的共研磨,
3.任選地,階段2)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液的濃縮,
4.任選地,階段2)或3)后獲得的共研磨的GCC和PCC水懸浮液的干燥,
其特征在于
a)所述共研磨劑由部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物構成,并且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%,
b)并且該共研磨劑
-在階段1)和階段2)之間引入到在階段1a)制備的GCC水懸浮液中和/或引入到在階段1b)制備的PCC水懸浮液中和/或引入到這兩種懸浮液的混合物中,
-和/或在共研磨階段2)中引入,
-并且任選地在階段2)和階段3)之間引入,
-并且任選地在階段3)中引入。
2.根據權利要求1的用途,其特征在于,使用相對于GCC和PCC總干重的0.5-2%干重量的共研磨劑。
3.根據權利要求1或2的用途,其特征在于,共研磨劑具有低于酸官能總量的75%,優(yōu)選低于50%,非常優(yōu)選低于20%的酸官能摩爾中和率。
4.根據權利要求1至3之一的用途,其特征在于,共研磨劑用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,鈣和鎂的氫氧化物、氧化物,氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,氫氧化銨或它們的混合物中和,非常優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
5.根據權利要求1至4之一的用途,其特征在于,共研磨劑具有4,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選4,000克/摩爾至10,000克/摩爾的分子量。
6.根據權利要求1至5之一的用途,其特征在于,共研磨劑具有1.5至3.5,優(yōu)選1.5至2.5的多分子性指數。
7.根據權利要求1至6之一的用途,其特征在于,當共研磨劑是丙烯酸共聚物時,該共研磨劑包含至少一種非丙烯酸的單體,其選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
8.根據權利要求1至7之一的用途,其特征在于在階段1b)的過程中制備的PCC水懸浮液含有至少一種PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物和/或共聚物,結合了所有下列特性
-高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于酸官能總量的90%的酸官能摩爾中和率,且非常優(yōu)選完全中和;
-10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量;
-1.5至2.5的多分子性指數。
9.根據權利要求8的用途,其特征在于,在階段1b)制備的PCC的水懸浮液中使用相對于PCC干重量的0.5%至2%,優(yōu)選0.5%至1%干重量的PCC分散劑。
10.根據權利要求8或9的用途,其特征在于,該PCC分散劑用鈉、鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化銨或者它們的混合物中和,優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
11.根據權利要求8至10之一的用途,其特征在于,在階段1b)制備的PCC懸浮液中所用的分散劑是丙烯酸共聚物時,該分散劑包含至少一種非丙烯酸的單體,其選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
12.共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于它們含有至少一種GCC和PCC共研磨劑,該共研磨劑由部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物構成,且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%。
13.根據權利要求12的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的0.5-2%干重量的GCC和PCC共研磨劑。
14.根據權利要求12或13的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑具有低于酸官能總量的75%,優(yōu)選低于50%,非常優(yōu)選低于20%的酸官能摩爾中和率。
15.根據權利要求12至14之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,鈣和鎂的氫氧化物、氧化物,氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,氫氧化銨或它們的混合物中和,非常優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
16.根據權利要求12至15之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑具有4,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選4,000克/摩爾至10,000克/摩爾的分子量。
17.根據權利要求12至16之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑具有1.5至3.5,優(yōu)選1.5至2.5的多分子性指數。
18.根據權利要求12至16之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,當GCC和PCC共研磨劑是丙烯酸共聚物時,該共研磨劑包含至少一種非丙烯酸的單體,其選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
19.根據權利要求12至18之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的10%至90%,優(yōu)選20%至80%,非常優(yōu)選30%至70%的PCC干重量百分比。
20.根據權利要求12至19之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們含有相對于懸浮液總重量的多于70%,優(yōu)選多于72%,非常優(yōu)選多于74%的PCC和GCC總干重量百分比。
21.根據權利要求12至20之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們所含的GCC和PCC粒子具有大于30,優(yōu)選大于40,非常優(yōu)選大于45的分布因數(100×d30/d70,其中dx所指的平均直徑使得x重量%的粒子具有小于這個平均直徑的直徑)。
22.根據權利要求12至21之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們所含的GCC和PCC粒子具有小于0.7微米,優(yōu)選小于0.5微米,非常優(yōu)選小于0.3微米的中位直徑。
23.根據權利要求12至22之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們含有至少一種PCC分散劑,其是丙烯酸的均聚物和/或共聚物,結合了所有下列特性
-高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于酸官能總量的90%的酸官能摩爾中和率,且非常優(yōu)選完全中和;
-10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量;
-1.5至2.5的多分子性指數。
24.根據權利要求23的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,它們含有相對于PCC干重量的0.5%至2%,優(yōu)選0.5%至1%干重量的所述PCC分散劑。
25.根據權利要求23或24之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,PCC分散劑用鈉、鉀的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽、氫氧化銨或者它們的混合物中和,優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
26.根據權利要求23至25之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液,其特征在于,當PCC分散劑是丙烯酸共聚物時,該分散劑包含至少一種非丙烯酸的單體,其選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
27.共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,它們含有至少一種GCC和PCC共研磨劑,該共研磨劑是部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物,且其酸官能的摩爾中和率低于酸官能總量的75%。
28.根據權利要求27的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的10%至90%,優(yōu)選20%至80%,非常優(yōu)選30%至70%的PCC干重量百分比。
29.根據權利要求27或28的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,它們含有相對于GCC和PCC總干重量的0.5-2%干重量的所述GCC和PCC共研磨劑。
30.根據權利要求27至29之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑具有低于酸官能總量的75%,優(yōu)選低于50%,非常優(yōu)選低于20%的酸官能摩爾中和率。
31.根據權利要求27至30之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,鈣和鎂的氫氧化物、氧化物,氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用鈉和鉀的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽,氫氧化銨或它們的混合物中和,非常優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
32.根據權利要求27至31之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑具有4,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選4,000克/摩爾至10,000克/摩爾的分子量。
33.根據權利要求27至32之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,GCC和PCC共研磨劑具有1.5至3.5,優(yōu)選1.5至2.5的多分子性指數。
34.根據權利要求27至33之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,當該GCC和PCC共研磨劑是丙烯酸共聚物時,該共研磨劑包含至少一種非丙烯酸的單體,其選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
35.根據權利要求27至34之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,它們還含有至少一種PCC分散劑,該PCC分散劑是丙烯酸的均聚物和/或共聚物,結合了所有下列特性
-其具有高于酸官能總量的80%,優(yōu)選高于90%的酸官能摩爾中和率,且非常優(yōu)選完全中和;
-其具有10,000克/摩爾至15,000克/摩爾,優(yōu)選12,000克/摩爾至14,000克/摩爾的分子量;
-其具有1.5至2.5的多分子性指數。
36.根據權利要求35的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,它們含有相對于PCC干重量的0.5%至2%,優(yōu)選0.5%至1%干重量的所述PCC分散劑。
37.根據權利要求35或36的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,PCC分散劑用鈉、鉀的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽、氫氧化銨或它們的混合物中和,優(yōu)選用氫氧化鈉中和。
38.根據權利要求35至37之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料,其特征在于,當該PCC分散劑是丙烯酸共聚物時,該分散劑包含至少一種非丙烯酸的單體,其選自具有烯屬不飽和度并具有單羧基官能團的單體如甲基丙烯酸,或者二酸半酯如馬來酸或衣康酸的C1至C4單酯,或者它們的混合物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有二羧基官能團的單體例如巴豆酸,異巴豆酸,肉桂酸,衣康酸,馬來酸,或者羧酸酐,如馬來酸酐,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磺酸官能團的單體如2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙烷-磺酸,甲代烯丙基磺酸鈉,乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸,或者選自具有烯屬不飽和度并具有磷酸官能團的單體例如乙烯基磷酸,乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯,乙二醇丙烯酸酯磷酸酯,丙二醇丙烯酸酯磷酸酯和它們的乙氧基化物,或者選自具有烯屬不飽和度并具有膦酸官能團的單體如乙烯基膦酸,或者它們的混合物。
39.權利要求12至26之一的共研磨的GCC和PCC水懸浮液在造紙,尤其在紙張涂布中和在紙張生產中,以及在油漆生產中的用途。
40.根據權利要求27至38之一的共研磨的GCC和PCC的干顏料在造紙,尤其在紙張涂布中和在紙張生產中,在油漆、橡膠和塑料生產中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及在生產在水中共研磨的GCC和PCC的方法中共研磨劑的用途,其特征在于a)該試劑由部分中和的丙烯酸的至少一種均聚物和/或至少一種共聚物構成,其摩爾中和率低于酸官能總量的75%,b)并且該共研磨劑在GCC和PCC水溶液制備階段中和/或在共研磨階段中和任選地在共研磨階段和另外的濃縮階段之間,以及任選地在這個另外的濃縮階段中引入。本發(fā)明還涉及所獲得的GCC和PCC水懸浮液以及GCC和PCC干顏料,以及這些產品在紙、油漆、橡膠和塑料中的用途。
文檔編號C01F11/18GK101351510SQ200680050126
公開日2009年1月21日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權日2005年12月30日
發(fā)明者C·雅克梅, J·蒙戈安 申請人:可泰克斯有限合伙公司