專(zhuān)利名稱(chēng)::一種蜂窩狀碳酸鈣及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種碳酸鈣的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù):
:碳酸鈣是重要的無(wú)機(jī)材料和典型的生物礦物,廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、油墨、涂料等行業(yè)。碳酸鈣粒子的系列參數(shù)如晶形、結(jié)構(gòu)、粒度、比表面積、吸油值、化學(xué)純度等直接影響到其應(yīng)用,其中最重要的是碳酸鈣粒子的晶形與粒度,不同形態(tài)和粒度的碳酸鈣產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和功能不同。目前,對(duì)不同形態(tài)的超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品的制備研究是該行業(yè)的熱點(diǎn)。造紙行業(yè)中大量使用碳酸鈣是基于國(guó)際上造紙工業(yè)從酸性造紙工藝轉(zhuǎn)向堿性或中性造紙工藝,這樣就可以大量使用廉價(jià)的碳酸鈣代替以往的滑石和瓷土。造紙工業(yè)的這一重大技術(shù)轉(zhuǎn)向,給PCC在造紙工業(yè)中的應(yīng)用帶來(lái)空前的增長(zhǎng)機(jī)遇。由于PCC的不透光性能和對(duì)光的散射性能,使紙廠可生產(chǎn)出更高級(jí)別的不透光紙,PCC還具有比常規(guī)瓷土顏料高的白度,使用它可使紙品白度更高。白度高、不透明度性強(qiáng)對(duì)于紙張而言,從審美觀點(diǎn)上看,對(duì)消費(fèi)者有很強(qiáng)的吸引力。通常具有這種性能的紙品亦是高附加值的產(chǎn)品,PCC的高增量能力可使造紙廠在加工紙張過(guò)程中使用更多的填料,從而節(jié)省紙漿用量,降低成本。PCC作為造紙用填料,有以下優(yōu)點(diǎn):具有較高的不透光性和白度;作為填料,增量能力強(qiáng);粒徑保持均勻;顏色保持力強(qiáng)。中國(guó)專(zhuān)利CN1678793公開(kāi)了一種紙質(zhì)改進(jìn)劑。該發(fā)明提供一種提高漿板的剛性、松厚度等紙質(zhì)的內(nèi)添用添加劑。該添加劑是由聚合物乳液形成的內(nèi)添用紙質(zhì)改進(jìn)劑,該聚合物乳液含有天然類(lèi)陽(yáng)離子性聚合物(A)或合成類(lèi)陽(yáng)離子性聚合物(A)和聚合物粒子(B),且聚合物粒子(B)含有來(lái)自于乙烯基單體的結(jié)構(gòu)單元。中國(guó)專(zhuān)利CN1395543公開(kāi)了碳酸鈣的制造方法,該發(fā)明提供了一種利用苛性化操作制備霰石型碳酸鈣的方法,所述碳酸鈣用作造紙?zhí)盍?,能夠改善制品紙的松厚度、白度、不透明度、長(zhǎng)網(wǎng)磨蝕性,并提高產(chǎn)量。其中,在硫酸鹽法或蘇打法制造紙漿的苛性化操作中,在生石灰的濃度為160wt%的條件下,邊攪拌邊添加碳酸根離子濃度在0.25mol/mol(生石灰)以下、氫氧根離子濃度在3mo1/1-以下的堿性水溶液制得石灰乳,以0.0020.12g(碳酸鈉)/min/g(生石灰)的添加速度向該石灰乳中添加綠液,在30105X:的反應(yīng)溫度下進(jìn)行苛性化反應(yīng)。中國(guó)專(zhuān)利CN1668812公開(kāi)了一種紙質(zhì)改進(jìn)劑。該方法提供一種造紙用紙質(zhì)改進(jìn)劑,該改進(jìn)劑即使在高速造紙的條件下,也可以提高對(duì)紙漿原料造紙而得到的紙張的松厚度、白度、不透明度,而且還可以提高紙張強(qiáng)度。本發(fā)明提供的造紙用紙質(zhì)改進(jìn)劑是含有特定重量比的共聚物(A)和表面活性劑(B),且具有(i)標(biāo)準(zhǔn)松厚度的提高度為0.02g/cm3或以上,(ii)標(biāo)準(zhǔn)不透明度的提高度為1.0個(gè)點(diǎn)或以上,(iii)標(biāo)準(zhǔn)白度的提高度為0.5個(gè)點(diǎn)或以上這三點(diǎn)之中任意一種或多種的紙質(zhì)改進(jìn)效果;其中共聚物(A)具有來(lái)自于一種或多種溶解度參數(shù)為20.5(MPa)^或以下的非離子性單體的結(jié)構(gòu)單元,以及來(lái)自于一種或多種的陰離子性或陽(yáng)離子性單體的結(jié)構(gòu)單元。中國(guó)專(zhuān)利CN1388184公開(kāi)了天然超細(xì)顏料及其加工紙產(chǎn)品。所述天然超細(xì)顏料是一種經(jīng)過(guò)粉碎研磨加工而成的可再生的的天然植物纖維微粒,是一種純天然"綠色"有機(jī)顏料。該顏料具有良好的彈性和吸墨性;且比重低,其比重為11.5。它們的應(yīng)用能解決無(wú)機(jī)顏料或有機(jī)高分子塑料顏料的吸墨性差、油墨干燥困難、污染環(huán)境及不適合加工紙輕量化發(fā)展等問(wèn)題。所述加工紙具有良好的吸墨性、挺度、松厚度;且手感豐滿舒適、書(shū)寫(xiě)筆畫(huà)流暢、字跡飽滿、表面細(xì)膩而富有彈性。中國(guó)專(zhuān)利CN1179193公開(kāi)了增加薄頁(yè)紙松厚柔軟度的方法和由此得到的產(chǎn)品。該發(fā)明公開(kāi)了一種具有提高的松厚度的薄頁(yè)紙,基于干纖維重量,該薄頁(yè)紙中含有0.015%水溶性多羥基化合物如甘油。當(dāng)在1080%的纖維濃度在造紙機(jī)上,把這些非離子多羥基化合物涂布于該濕法成網(wǎng)的薄頁(yè)紙幅上,接著干燥并起皺該紙幅時(shí),這些非離子化合物具有高的留著率。該薄頁(yè)紙可進(jìn)一步包含添加劑如淀粉以提高紙頁(yè)強(qiáng)度。紙張松厚度的提高有利于紙張的"輕量化",可以減少木漿用量。現(xiàn)有的提高紙張松厚度的技術(shù)主要是降低壓榨和壓光機(jī)的線壓,但這樣會(huì)導(dǎo)致紙張的平滑度降低;選擇適當(dāng)?shù)奶盍?,滑石粉、高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣等都會(huì)使松厚度增加,普通輕質(zhì)碳酸鈣對(duì)提高紙張松厚度有作用,但效果不顯著;高松厚化學(xué)品添加劑可以顯著提高紙張松厚度,但會(huì)帶來(lái)紙張強(qiáng)度的顯著降低,所以只能少量使用,用量太少對(duì)松厚度的提高不明顯。因?yàn)楦咚珊窕瘜W(xué)品都是陽(yáng)離子表面活性劑,表面活性劑加入后,表面活性劑極性很強(qiáng)的陽(yáng)離子一端與木漿纖維表面的陰離子產(chǎn)生作用,表面活性劑吸附到木槳纖維表面,將另一端極性很弱的碳?xì)溟L(zhǎng)鏈覆蓋在木漿纖維表面,使木漿纖維表面變成弱極性。這樣使木漿纖維相互之間作用力減弱,木漿纖維相互之間不能靠的很近,木漿纖維相互之間產(chǎn)生一定的空隙,從而提高了紙張松厚度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種蜂窩狀碳酸鈣及其制備方法和應(yīng)用,以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的蜂窩狀碳酸鈣的制備方法,包括如下步驟(1)將二氧化碳?xì)怏w或者是二氧化碳體積濃度為10~35%的混合氣體通入重量含量為520%的氫氧化鈣漿料,進(jìn)行碳化,碳化至515分鐘時(shí)加入可溶性鋯鹽溶液,碳化至2535分鐘時(shí),加入可溶性鋅鹽溶液,繼續(xù)碳化至pH為6.5~7.5;所述的可溶性鋯鹽是硫酸鋯、氧氯化鋯或硝酸鋯中的一種以上可溶性鋯鹽溶液的濃度為30270摩爾/升,可溶性鋯鹽的加入量為氫氧化鈣干重量的0.5~3.0%;所述的可溶性鋅鹽是硫酸鋅、氯化鋅或硝酸鋅中的一種以上,可溶性鋅鹽溶液的濃度為25150摩爾/升;可溶性鋅鹽加入量為氫氧化鈣干重量的0.53.0%;(2)將得到的碳酸鈣漿料過(guò)濾、洗滌,收集濾餅,加入水,散成槳料,漿料的固含量為4060%,加入碳酸鈣絕干重量0.21.0%的分散劑可溶性磷酸鈉鹽,漿料進(jìn)行噴霧干燥,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉;所述的可溶性磷酸鈉鹽是焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉中的一種以上;所述的噴霧干燥,可以是離心噴霧干燥或壓力噴霧干燥。用本發(fā)明制備的蜂窩狀碳酸鈣用作造紙?zhí)盍希梢蕴岣呒垙埖耐笟舛燃八珊穸?。本發(fā)明制備的蜂窩狀碳酸鈣有較大的孔隙率,堆積密度小,所以作為填料添加到紙張中能顯著增加紙張松厚度。同時(shí),蜂窩狀碳酸鈣的孔隙的內(nèi)表面有較高的表面能,能吸引經(jīng)打漿后細(xì)小的木漿纖維進(jìn)入蜂窩狀碳酸鈣孔隙內(nèi)部,大大增加了填料與纖維的結(jié)合力,沒(méi)有高松厚化學(xué)品所帶來(lái)的負(fù)面影響。另外蜂窩狀碳酸鈣有較大的孔隙率,也有助于紙張透氣度的提高。所以蜂窩狀碳酸鈣作為填料,可以提高紙張的透氣度及松厚度,又不降低紙張強(qiáng)度。圖1為實(shí)施例1的產(chǎn)物的電鏡照片。具體實(shí)施例方式實(shí)施例中,如無(wú)特別說(shuō)明,組分的含量均為重量百分比。實(shí)施例1稱(chēng)取22kg八水氧氯化鋯,在0.3立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入100kg水,將22kg八水氧氯化鋯加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成氧氯化鋯水溶液。稱(chēng)取28kg—水硫酸鋅,在0.3立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入100kg水,將28kg—水硫酸鋅加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硫酸鋅水溶液。將8000kg重量固含量為10%的氫氧化鈣漿料加入到12立方米的帶攪拌的碳化塔中,向碳化塔中通入二氧化碳體積濃度為24%的混合氣體,在碳化進(jìn)行7分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述氧氯化鋯水溶液122kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體碳化,在碳化進(jìn)行25分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硫酸鋅水溶液128kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體,當(dāng)碳化進(jìn)行62分鐘時(shí),pH為6.5,停止碳化。將碳酸鈣漿料用100平方米的板框壓濾機(jī)過(guò)濾、洗滌,得到碳酸鈣固含量為52。/。濾餅2030kg。將濾餅加入到3立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中,加入2kg焦磷酸鈉分散劑,攪拌分散制成固含量為52%漿料。用螺桿泵將漿料送入水分蒸發(fā)量為300kg/hr的離心噴霧干燥系統(tǒng)中進(jìn)行干燥,離心噴霧干燥系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)溫度為32(TC,出風(fēng)溫度為91°C,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉986kg。電鏡照片見(jiàn)圖l。稱(chēng)取19kg四水硫酸鋯,在0.5立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入200kg水,將19kg四水硫酸鋯加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硫酸鋯水溶液。稱(chēng)取14kg七水硫酸鋅,在0.5立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入200kg水,將14kg七水硫酸鋅加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硫酸鋅水溶液。將8000kg重量固含量為8%的氫氧化鈣槳料加入到12立方米的帶攪拌的碳化塔中,向碳化塔中通入二氧化碳體積濃度為25%的混合氣體,在碳化進(jìn)行15分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硫酸鋯水溶液219kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體碳化,在碳化進(jìn)行35分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硫酸鋅水溶液214kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體,當(dāng)碳化進(jìn)行65分鐘時(shí),pH為6.7,停止碳化。將碳酸鈣漿料用100平方米的板框壓濾機(jī)過(guò)濾、洗滌,得到碳酸鈣固含量為55%濾餅1510kg。將濾餅加入到2立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中,加入6kg多聚磷酸鈉分散劑,攪拌分散制成固含量為55%漿料。用螺桿泵將漿料送入水分蒸發(fā)量為200kg/hr的離心噴霧干燥系統(tǒng)中進(jìn)行干燥,離心噴霧干燥系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)溫度為340°C,出風(fēng)溫度為9rC,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉785kg。實(shí)施例3稱(chēng)取48kg四水硫酸鋯,在0.5立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入200kg水,將48kg四水硫酸鋯加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硫酸鋯水溶液。稱(chēng)取36kg氯化鋅,在0.5立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入200kg水,將36kg氯化鋅加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成氯化鋅水溶液。將8000kg重量固含量為20%的氫氧化鈣漿料加入到12立方米的帶攪拌的碳化塔中,向碳化塔中通入二氧化碳體積濃度為10%的混合氣體,在碳化進(jìn)行10分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硫酸鋯水溶液248kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體碳化,在碳化進(jìn)行30分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述氯化鋅水溶液236kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體,當(dāng)碳化進(jìn)行60分鐘時(shí),pH為7.1,停止碳化。將碳酸鈣漿料用IOO平方米的板框壓濾機(jī)過(guò)濾、洗滌,得到碳酸鈣固含量為50。/。濾餅4100kg。將濾餅加入到5立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中,加入20kg六偏磷酸鈉分散劑,攪拌分散制成固含量為50%漿料。用螺桿泵將漿料送入水分蒸發(fā)量為600kg/hr的離心噴霧干燥系統(tǒng)中進(jìn)行干燥,離心噴霧干燥系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)溫度為350。C,出風(fēng)溫度為94°C,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉1960kg。實(shí)施例4稱(chēng)取12kg八水氧氯化鋯,在0.3立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入100kg水,將12kg八水氧氯化鋯加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成氧氯化鋯水溶液。稱(chēng)取12kg六水硝酸鋅,在0.3立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入100kg水,將12kg六水硝酸鋅加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硝酸鋅水溶液。將8000kg重量固含量為5%的氫氧化鈣漿料加入到12立方米的帶攪拌的碳化塔中,向碳化塔中通入二氧化碳體積濃度為34%的混合氣體,在碳化進(jìn)行12分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述氧氯化鋯水溶液112kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體碳化,在碳化進(jìn)行28分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硝酸鋅水溶液112kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體,當(dāng)碳化進(jìn)行69分鐘時(shí),pH為7.0,停止碳化。將碳酸鈣漿料用60平方米的板框壓濾機(jī)過(guò)濾、洗滌,得到碳酸鈣固含量為53M濾餅942kg。將濾餅加入到2立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中,加入4kg多聚磷酸鈉分散劑,再加水?dāng)嚢璺稚⒅瞥晒毯繛?0%漿料。用螺桿泵將漿料送入水分蒸發(fā)量為200kg/hr的壓力噴霧干燥系統(tǒng)中進(jìn)行干燥,壓力噴霧干燥系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)溫度為320'C,出風(fēng)溫度為93°C,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉476kg。實(shí)施例5稱(chēng)取6kg五水硝酸鋯,在0.1立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入50kg水,將6kg五水硝酸鋯加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硝酸鋯水溶液。稱(chēng)取7kg六水硝酸鋅,在0.1立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中加入50kg水,將7kg六水硝酸鋅加入到反應(yīng)釜中,攪拌溶解制成硝酸鋅水溶液。將8000kg重量固含量為15%的氫氧化鈣漿料加入到12立方米的帶攪拌的碳化塔中,向碳化塔中通入二氧化碳體積濃度為21%的混合氣體,在碳化進(jìn)行9分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硝酸鋯水溶液56kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體碳化,在碳化進(jìn)行31分鐘時(shí),向碳化塔中加入上述硝酸鋅水溶液57kg,繼續(xù)向碳化塔中通入二氧化碳混合氣體,當(dāng)碳化進(jìn)行63分鐘時(shí),pH為7.3,停止碳化。將碳酸鈣漿料用IOO平方米的板框壓濾機(jī)過(guò)濾、洗滌,得到碳酸鈣固含量為5P/。濾餅2910kg。將濾餅加入到5立方米帶攪拌的反應(yīng)釜中,加入15kg聚丙烯酸鈉分散劑,攪拌分散制成固含量為51%漿料。用螺桿泵將漿料送入水分蒸發(fā)量為500kg/hr的離心噴霧干燥系統(tǒng)中進(jìn)行干燥,離心噴霧干燥系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)溫度為30(TC,出風(fēng)溫度為9rC,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉1435kg。應(yīng)用實(shí)施例用1880長(zhǎng)網(wǎng)多缸文化紙機(jī),以蜂窩狀碳酸鈣代替普通輕鈣用于雙膠紙生產(chǎn),考察對(duì)紙張性能的影響。紙張松厚度測(cè)定方法參考GB/T451.2-2002《紙和紙板定量的測(cè)定法》,GB/T451.3-2002《紙和紙板厚度的測(cè)定法》,松厚度為紙張的厚度除以紙張的定量;按GB/T453-2002檢測(cè)紙樣強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)條件紙機(jī)類(lèi)型,1880長(zhǎng)網(wǎng)多缸文化紙機(jī);生產(chǎn)紙種,70g/r^雙膠紙;填料,蜂窩狀碳酸鈣;普通輕鈣<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對(duì)比樣1為普通輕鈣,對(duì)比樣2為專(zhuān)利CN1678793制備的紙質(zhì)改進(jìn)劑。與對(duì)比樣1相比,本發(fā)明蜂窩狀碳酸鈣松厚度和不透明度比對(duì)比樣1高,抗張強(qiáng)度與對(duì)比樣1基本相同;與對(duì)比樣2相比,本發(fā)明蜂窩狀碳酸鈣松厚度比對(duì)比樣2低,不透明度與對(duì)比樣2基本相同,抗張強(qiáng)度比對(duì)比樣2高。權(quán)利要求1.蜂窩狀碳酸鈣的制備方法,其特征在于,包括如下步驟(1)將二氧化碳?xì)怏w或者是二氧化碳體積濃度為10~35%的混合氣體通入氫氧化鈣漿料,進(jìn)行碳化,碳化至5~15分鐘時(shí)加入可溶性鋯鹽溶液,碳化至25~35分鐘時(shí),加入可溶性鋅鹽溶液,繼續(xù)碳化至pH為6.5~7.5;(2)將得到的碳酸鈣漿料過(guò)濾、洗滌,收集濾餅,加入水,分散成漿料,加入碳酸鈣絕干重量0.2~1.0%的可溶性磷酸鈉鹽,漿料進(jìn)行噴霧干燥,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述的可溶性鋯鹽是硫酸鋯、氧氯化鋯或硝酸鋯中的一種以上,可溶性鋯鹽溶液的濃度為30270克/升。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,可溶性鋯鹽的加入量為氫氧化鈣干重量的0.5~3.0%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述的可溶性鋅鹽是硫酸鋅、氯化鋅或硝酸鋅中的一種以上,可溶性鋅鹽溶液的濃度為25150克/升。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,可溶性鋅鹽加入量為氫氧化鈣干重量的0.53.0%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述的可溶性磷酸鈉鹽是焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉中的一種以上。7.根據(jù)權(quán)利要求16任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述的噴霧干燥是離心噴霧干燥或壓力噴霧干燥。8.根據(jù)權(quán)利要求17任一項(xiàng)所述的方法制備的蜂窩狀碳酸鈣。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蜂窩狀碳酸鈣的應(yīng)用,其特征在于,用作造紙?zhí)盍稀H恼景l(fā)明公開(kāi)了一種蜂窩狀碳酸鈣及其制備方法和應(yīng)用,制備方法包括如下步驟(1)將二氧化碳?xì)怏w通入氫氧化鈣漿料,進(jìn)行碳化,碳化至5~15分鐘時(shí)加入可溶性鋯鹽溶液,碳化至25~35分鐘時(shí),加入可溶性鋅鹽溶液,繼續(xù)碳化至pH為6.5~7.5;(2)將得到的碳酸鈣漿料過(guò)濾、洗滌,收集濾餅,加入水,分散成漿料,加入碳酸鈣絕干重量0.2~1.0%的可溶性磷酸鈉鹽,干燥,得到蜂窩狀碳酸鈣干粉。本發(fā)明的蜂窩狀碳酸鈣有較大的孔隙率,作為填料,能顯著增加紙張松厚度,可大大增加填料與纖維的結(jié)合力,既可以提高紙張的透氣度及松厚度,又不降低紙張強(qiáng)度。文檔編號(hào)C01F11/00GK101314478SQ20081003981公開(kāi)日2008年12月3日申請(qǐng)日期2008年6月30日優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日發(fā)明者施曉旦,王彥華申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司