專利名稱：高檔膠印油墨用納米透明碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米透明碳酸鈣的制備方法，尤其涉及一種高檔膠印油墨用納米透明碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著印刷行業(yè)向高速、多彩色方向發(fā)展，油墨中傳統(tǒng)使用的氫氧化鋁、硫酸鋇、鋁鋇白等已經(jīng)不能適應新的印刷要求。目前油墨用的高檔填料主要是高質(zhì)量的納米級沉淀碳酸鈣。它主要用來調(diào)節(jié)油墨顏色、濃度和稠度等物理性能指標，也調(diào)節(jié)墨性，使印刷性能適宜，同時也起到調(diào)節(jié)和降低油墨成本的作用。這種碳酸鈣具有粒徑小(0.02～0.04μm)，顆粒分布均勻，表面經(jīng)樹脂酸處理，與油墨樹脂相容性好等特點。它所配制的油墨具有印品光滑、網(wǎng)點完整、透明度好、光澤高、適應性強、不影響油墨干燥性能等優(yōu)點。
目前，油墨用超細碳酸鈣有半透明超細碳酸鈣和透明超細碳酸鈣兩大類，均為立方形。半透明油墨鈣平均粒徑在60nm左右，而透明油墨鈣的平均粒徑30nm左右。其中半透明超細碳酸鈣是樹脂型油墨中最普遍使用的產(chǎn)品，它易分散，具有良好的適用性，可以改善油墨流動性和流平性等；透明超細碳酸鈣用于樹脂型亮光膠印油墨中，具有高透明、高光澤、卓越的彈性和極好的印刷適用性。因此，對高檔印刷油墨用的透明碳酸鈣制備方法的研究成為該領(lǐng)域中的熱點，隨著印刷行業(yè)對油墨質(zhì)量的要求的提高，該類產(chǎn)品的用量將以年10％的速率增長，因此提供一種制備透明油墨鈣，對提高印刷品的質(zhì)量，將具有十分重要和廣泛的社會效益和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種納米級透明油墨鈣的制備方法。本發(fā)明在制備過程中根據(jù)結(jié)晶學的基本原理，控制晶體的成核及各晶面的生長速率，以達到粒徑和形貌可控，尤其是在碳化終點時，通過添加一定量的分散劑，控制納米碳酸鈣的表面電荷及空間位阻，從而保證納米碳酸鈣粒子在無團聚現(xiàn)象的情況下均勻包覆處理，在工業(yè)化裝置上生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的納米透明油墨鈣。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的(1)在一定濃度的Ca(OH)2的懸浮液中通入含有二氧化碳的窯氣進行碳化。通過Ca(OH)2懸浮液的溫度、窯氣的流量有效控制碳酸鈣晶核的成核速率；在碳化至形成一定的晶核數(shù)后，由晶核形成控制轉(zhuǎn)化為晶體生長控制，此時加入晶形調(diào)節(jié)劑控制各晶面的生長速率，從而達到形貌可控；繼續(xù)碳化至終點加入分散劑調(diào)節(jié)粒子表面電荷得均分散的立方形碳酸鈣納米顆粒。
(2)將均分散的立方形納米碳酸鈣顆粒進行液相表面包覆處理，使碳酸鈣粒子在膠印油墨中有良好的潤濕分散性和適宜的流變性。
按照上述構(gòu)思，本發(fā)明可以依次按照以下步驟來實現(xiàn)(1)將Ca(OH)2漿料配制成重量濃度為4.0～13.0％的懸浮液，在5.0～35℃下通入含有二氧化碳的氣體，如窯氣進行碳化，氣體中CO2的含量保持在14～30％之間，當碳化率達5～45％，加入晶型調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)各晶面的生長速率，繼續(xù)碳化至pH為8.0～9.0，然后加入表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)碳化至pH為6.5～7.0，生成納米級類球形碳酸鈣。
所說的晶型調(diào)節(jié)劑為磷酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、二糖或多糖中的一種及其混合物，優(yōu)選的為磷酸鈉、檸檬酸鈉或乳糖，加入量以CaCO3重量計為0.5％～3.0％；所說的表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑為鋁鹽、鋅鹽、鎂鹽、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸鈉或聚丙烯酸鈉中的一種或數(shù)種，優(yōu)選的為硫酸鋁、硫酸鎂或聚丙烯酸鈉，加入量以CaCO3重量計為0.1～2.0％；(2)將包覆劑配制成濃度為5～15％的水溶液，升溫至40～90℃，得包覆液待用。
所說的包覆劑為樹脂酸及其鹽，優(yōu)選的為氫化松香或歧化松香等；(3)將納米碳酸鈣漿料加熱至60～90℃之間，按納米碳酸鈣的重量計加入包覆劑的量為1.0～5.0％進行包覆處理，包覆處理時間在0.5～3.5小時間。
將包覆后的漿料過濾至含水量小于60％后直接使用或?qū)V餅在80～110℃下烘干，即獲得本發(fā)明的納米透明油墨鈣。
按上述方法合成的納米透明油墨鈣粒徑在15～40nm之間，類球型，粒徑分布GSD為1.57，比表面大于35m2/g，吸油值40g/100gCaCO3，且無團聚現(xiàn)象。用3號調(diào)墨油1.5克，本發(fā)明的樣品1克配制成油墨試樣，油墨的光澤好，透明度高，流動度32±2mm，適用于高檔膠印透明油墨用填料?？勺鳛楦邫n膠印油墨用的透明填料。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明具體的實施方式進行敘述，但實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1在1立方米的反應釜中加入0.8立方米濃度為4.0％(重量濃度)的氫氧化鈣漿料，反應起始溫度控制在8℃，通入含CO2量為17～25％(體積濃度)的窯氣進行碳化，窯氣流量為7.5m3/h，碳化0.5小時后加入0.1公斤酒石酸和0.2公斤乳糖的混合物，再繼續(xù)碳化至碳酸鈣漿料的pH值達7，然后加入0.3公斤硫酸鋁和0.2公斤硫酸鎂，得勻分散的納米碳酸鈣漿料待用。
將0.3公斤松香和0.3公斤氫化松香皂溶解于85℃的溫水中制成包覆液，然后將包覆劑加入到已升溫至90℃的納米碳酸鈣漿料中，恒溫包覆處理1小時，將漿料趁熱過濾、100℃干燥，得納米透明油墨鈣。
該產(chǎn)品平均粒徑為25納米，粒徑分布GSD為1.55，比表面大于35m2/g，吸油值43g/100gCaCO3，且無團聚現(xiàn)象。用3號調(diào)墨油按標準制樣方法配制成油墨試樣，油墨的光澤好，透明度高，流動度34，由此可見，本發(fā)明所獲得的產(chǎn)品性能十分優(yōu)異，適用于高檔膠印透明油墨用填料。
實施例2在1立方米的反應釜中加入0.75立方米濃度為13.0％(重量濃度)的氫氧化鈣漿料，反應起始溫度控制在30℃，通入含CO2量為17～25％(體積濃度)的窯氣進行碳化，當碳化率達到35％時加入0.8公斤麥芽糖再繼續(xù)碳化至碳酸鈣漿料的pH達7，然后加入0.5公斤六偏磷酸鈉和2公斤氯化鎂，得勻分散的納米碳酸鈣漿料待用。
將1.5公斤二聚松香溶解于95℃的溫水中制成包覆液，然后將包覆劑加入到已升溫至90℃的納米碳酸鈣漿料中，恒溫包覆處理0.5小時，將漿料過濾、110℃干燥，得納米透明油墨鈣。該產(chǎn)品平均粒徑為35納米，粒徑分布GSD為1.62，比表面大于32m2/g，吸油值35g/100gCaCO3，且無團聚現(xiàn)象。用3號調(diào)墨油配制成油墨試樣，油墨的光澤好，透明度高，流動度31，適用于高檔膠印透明油墨用填料。
實施例3在1立方米的反應釜中加入0.8立方米濃度為8.0％(重量濃度)的氫氧化鈣漿料，反應起始溫度控制在20℃，通入含CO2量為17～25％(體積濃度)的窯氣進行碳化，窯氣流量為6.0m3/h，碳化2小時后加入1公斤六偏磷酸鈉和0.2公斤乳糖。再繼續(xù)碳化至碳酸鈣漿料的pH達7，然后加入0.25公斤十二烷基苯磺酸鈉和3公斤硫酸鋁，得勻分散的納米碳酸鈣漿料待用。
將1.2公斤歧化松香和0.3公斤硬脂酸溶解于85℃的溫水中制成包覆液，然后將包覆劑加入到已升溫至90℃的納米碳酸鈣漿料中，恒溫包覆處理1.5小時，將漿料趁熱過濾、100℃干燥，得納米透明油墨鈣。
該產(chǎn)品平均粒徑為30納米，粒徑分布GSD為1.60，比表面大于38m2/g，吸油值42g/100gCaCO3，且無團聚現(xiàn)象。用3號調(diào)墨油配制成油墨試樣，油墨的光澤好，透明度高，流動度34，適用于高檔膠印透明油墨用填料。
權(quán)利要求
1.高檔膠印油墨用納米透明碳酸鈣的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)在Ca(OH)2的懸浮液中通入含有二氧化碳的氣體碳化至碳化率5～45％，加入晶型調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)碳化至pH為8.0～9.0，然后加入表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑，碳化至pH為6.5～7.0，生成納米級類球形碳酸鈣；所說的晶型調(diào)節(jié)劑為磷酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、二糖或多糖中的一種及其混合物，加入量以CaCO3重量計為0.5％～3.0％；所說的表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑為鋁鹽、鋅鹽、鎂鹽、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸鈉或聚丙烯酸鈉中的一種或一種以上，加入量以CaCO3重量計為0.1～2.0％；(2)將包覆劑配制成水溶液，所說的包覆劑為樹脂酸及其鹽；(3)將納米碳酸鈣漿料加熱至60～90℃之間，按納米碳酸鈣的重量計加入包覆劑的量為1.0～5.0％，包覆處理時間為0.5～3.5小時；將包覆后的漿料過濾直接使用或?qū)V餅烘干，即獲得納米透明油墨鈣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的晶型調(diào)節(jié)劑為磷酸鈉、檸檬酸鈉或乳糖，所說的表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑為硫酸鋁、硫酸鎂或聚丙烯酸鈉，所說的包覆劑為松香、氫化松香或歧化松香。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，氣體中CO2的含量為14～30％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Ca(OH)2漿料配制成重量濃度為4.0～13.0％的懸浮液。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將包覆劑配制成濃度為5～15％的水溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Ca(OH)2漿料配制成重量濃度為4.0～13.0％的懸浮液，氣體中CO2的含量為14～30％，將包覆劑配制成濃度為5～15％的水溶液，濾餅在80～110℃下烘干。
7.如權(quán)利要求3～6任一所述的方法，其特征在于，晶型調(diào)節(jié)劑為磷酸鈉、檸檬酸鈉或乳糖，表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑為硫酸鋁、硫酸鎂或聚丙烯酸鈉，包覆劑為松香、氫化松香或歧化松香。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高檔膠印油墨用納米透明碳酸鈣的制備方法。該方法在Ca(OH)
文檔編號C09C3/00GK1332207SQ0112640
公開日2002年1月23日 申請日期2001年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者顧達, 姚成, 范瑾, 楊永和, 高春明, 詹業(yè)平, 倪海兵, 李偉, 凌高峰 申請人:上海卓越納米新材料股份有限公司