專利名稱：濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于造紙材料領域，具體涉及一種用于濕法研磨超細碳酸鈣的分散劑及其制備方法與應用。
背景技術：
隨著造紙表面涂布技術的飛速發(fā)展，對涂布顏料的要求越來越高，特別是受歐洲高碳酸鈣配比的配方影響，涂布級超細碳酸鈣的粒度從10年前的小于2μπι的粒子占總數(shù)的90%，到現(xiàn)在市場上經常見到的98級(占98% )，甚至100%全部小于2 μ m,同時還要求其流動性好，分散液粘度低，如粒度2 μ m達到95%以上，固含量> 75%,初始粘度< 250cp， 回粘度< 350cp (回粘度是指靜置Ih后檢測的粘度)。有的廠家，采用全碳酸鈣為顏料，這就要求更高品質的研磨碳酸鈣，要求碳酸鈣的粒徑分布盡量的窄，小于1 μ m達到90%以上。 如此高的粒度要求和流動性要求，碳酸鈣漿料制備過程中必須添加合適的分散劑。分散劑的作用原理是，加入分散劑后，顆粒表面吸附了聚電解質。此類聚電解質是一個大分子，由可電離的基團單位構成。通過吸附分散劑(如聚丙烯酸鈉)，顆粒不僅獲得了較厚的吸附層，提高了空間位阻，而且骨架大離子所帶的電荷密度較高，因此其雙電層作用增強，通過靜電、位阻所用，所以粘度迅速減小。隨著研磨的進行，碳酸鈣顆粒在與研磨介質互相碰撞中分裂并變得越來越細，比表面積也迅速增加，產生了越來越多的未被聚電解質包覆的斷面，這部分空間位阻和靜電作用相對薄弱，容易絮聚并引發(fā)粘度升高。這就需要不斷補充分散劑，以保證有足夠的聚電解質包覆碳酸鈣粒子。為了保證研磨后期分散劑對碳酸鈣顆粒的包覆效果，針對后段研磨的特性，必須開發(fā)出有別于前段研磨分散劑的新型分散劑，特點是相對分子質量小，吸附能力弱，對粒子細小的包覆作用也很明顯，潤濕作用也比前段的強，對于大量出現(xiàn)的GCC顆粒斷面，能發(fā)揮很好的潤濕分散作用。同時具有一定的耐高溫特性，隨著研磨時間延長，大量的能量轉換為熱能，使GCC漿料的溫度升高時分散劑作用能維持。常用的滿足90級碳酸鈣制備要求的聚丙烯酸鈉分散劑在更細粒度分散液制備過程中不能滿足要求，即使增加用量也不能滿足要求，因而必須開發(fā)超細研磨碳酸鈣漿料的專用分散劑。

發(fā)明內容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種用于濕法研磨超細碳酸鈣的分散劑的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法所制備得到的分散劑。本發(fā)明的再一目的在于提供上述分散劑的應用，其可用于改善超細重質碳酸鈣的分散性能，特別是明顯降低分散液的粘度。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，包括以下步驟
(1)取氧化劑溶于水中，配制成氧化劑溶液；再稱取總量為氧化劑質量10-12倍的單體混合物，備用；(2)配制還原劑水溶液，加入單體混合物總量的1/5，加熱至65-75°C ；

(3)往步驟⑵反應體系中加入氧化劑溶液總質量的1/5，0. 5-1小時滴加完；(4)向步驟(3)反應體系中滴加氧化劑溶液總質量的3/5和余下的單體混合物， 2-3小時內滴加完；(5)將步驟(4)反應體系加熱升溫至75-85°C，加入余下的氧化劑溶液，保溫時間 0. 5-1小時；(6)待步驟(5)反應體系冷卻至20_30°C，調節(jié)其pH值至5 6，即得濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑；所述的氧化劑溶液中氧化劑的質量濃度是11. 1-16. 7% ；所述的還原劑水溶液中還原劑的質量濃度是0. 5-4% ；步驟⑵所述還原劑的用量為單體總質量的0. 2-4% ；所述的氧化劑為雙氧水、過硫酸銨或過硫酸鉀中的一種；所述的還原劑為硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或次亞磷酸鈉中的一種；所述的單體混合物由丙烯酸單體和功能單體組成，優(yōu)選為丙烯酸單體和功能單體按質量比100 10 25混合得到；所述的功能單體優(yōu)選為丙烯酰胺、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、甲基丙烯酸或甲基丙烯酰胺中的至少一種。所述的水是指去離子水。一種用于濕法研磨超細碳酸鈣的分散劑是由上述制備方法制備而成的。本發(fā)明分散劑用于濕法研磨超細碳酸鈣過程中降低碳酸鈣的粘度、改善其流動性。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果(1)本發(fā)明所述的分散劑能改善超細重質碳酸鈣的分散性能，特別是明顯降低分散液的粘度。(2)本發(fā)明所述的分散劑的制備方法簡單、用設備要求低，且節(jié)省能耗，有利于推
廣應用。


圖1是樣品A分散液的粒度分布。圖2是樣品B分散液的粒度分布。圖3是進口分散劑分散液的粒度分布。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，包括以下步驟
(1)取雙氧水10克溶解于80克去離子水中，配制成氧化劑溶液；(2)稱取120克的單體(其中丙烯酰胺13克，馬來酸酐7克，丙烯酸100克)，混合均勻；(3)向四口瓶中加入硫酸亞鐵0. 5克和100克的去離子水，配制還原劑水溶液，再加入單體總質量的1/5，加熱至70°C ；(4)向四口瓶中滴加氧化劑溶液總質量的l/5，30min內滴完； (5)向四口瓶中加入氧化劑溶液總質量3/5和余下的單體，3h內滴完；(6)升溫至75°C，加入余下的氧化劑溶液，保溫時間為Ih ；(7)冷卻至25°C后，用質量濃度為40%的氫氧化鈉溶液中和反應體系pH值至5 6，即得濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑，為樣品A。實施例2一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，包括以下步驟(1)取過硫酸銨10克溶解于50克去離子水中，配制成氧化劑溶液；(2)稱取110克的單體(丙烯酸100克，衣康酸10克)，混合均勻；(3)向四口瓶中加入亞硫酸氫鈉5克和120克的去離子水，配制還原劑水溶液，再加入單體總質量的1/5，加熱至65°C ；(4)向四口瓶中滴加氧化劑溶液總質量的1/5，Ih內滴完；(5)同時向四口瓶中加入氧化劑溶液總質量3/5和余下的單體，2h內滴完；(6)升溫至85°C，加入余下的氧化劑溶液，保溫時間為0. 5h ；(7)冷卻至30°C，用質量濃度為40%的氫氧化鈉溶液中和反應體系pH值至5 6，即得濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑，為樣品B。實施例3一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，包括以下步驟(1)取過硫酸鉀10克溶解于50克去離子水中，配制成氧化劑溶液；(2)稱取100克的單體(丙烯酸80克，甲基丙烯酰胺9克，甲基丙烯酸8克，富馬酸3克)，混合均勻；(3)向四口瓶中加入次亞磷酸鈉5克和120克的去離子水，配制還原劑水溶液，再加入單體總質量的1/5，加熱至75°C ；(4)向四口瓶中滴加氧化劑溶液總質量的l/5，30min內滴完；(5)同時向四口瓶中加入氧化劑溶液總質量3/5和余下的單體，2. 5h內滴加完；(6)升溫至80°C，加入余下的氧化劑溶液，保溫時間為Ih ；(7)冷卻至20°C后，用質量濃度為40%的氫氧化鈉溶液中和反應體系pH值至5 6，即得濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑，為樣品C。上述樣品對超細重質碳酸鈣的分散效果。采用工廠現(xiàn)在應用的進口產品(法國DC 分散劑)進行比較，采用高速分散機5000rpm分散30分鐘，原料采用1250目工業(yè)用超細重質碳酸鈣粉，分散結果如下表示。結果表明樣品A、B、C的分散效果比進口分散劑好，尤其在回粘度上。樣品A/B/C與進口樣對70%固含量超細重鈣粘度和回粘度對比(粘度單位cp)分散劑加入量樣品A樣品B樣品C進口分散劑
粘度回粘度粘度回粘度粘度回粘度粘度回粘度
0.10%52.367.959.665.655.667.255.371.9
0.20%45.959.845.160.845.260.145.559.2
0.30%49.262.251.665.450.364.45471.7
0.50%55.869.658.568.959.567.763.376.2其中樣品A和樣品B與進口分散劑的分散液粒度測量結果如圖1-3所示。圖中明顯看出樣品A和B比進口分散劑所得分散液的粒子更細，尤其是樣品A。說明本發(fā)明分散劑對分散更細碳酸鈣效果更好。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)取氧化劑溶于水中，配制成氧化劑溶液；再稱取總量為氧化劑質量10-12倍的單體混合物，備用；(2)配制還原劑水溶液，加入單體混合物總量的1/5，加熱至65-75°C；(3)往步驟(2)反應體系中加入氧化劑溶液總質量的1/5，0.5-1小時滴加完；(4)向步驟(3)反應體系中滴加氧化劑溶液總質量的3/5和余下的單體混合物，2-3小時內滴加完；(5)將步驟(4)反應體系加熱升溫至75-85°C，加入余下的氧化劑溶液，保溫時間0.5-1 小時；(6)待步驟(5)反應體系冷卻至20-30°C，調節(jié)其pH值至5 6，即得濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑；所述的氧化劑溶液中氧化劑的質量濃度是11. 1-16. 7% ；所述的還原劑水溶液中還原劑的質量濃度是0. 5-4% ；所述的單體混合物由丙烯酸單體和功能單體組成。
2.根據(jù)權利要求1所述一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于 步驟(2)所述的還原劑的用量為單體總質量的0. 2-4%。
3.根據(jù)權利要求1所述一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于 所述的氧化劑為雙氧水、過硫酸銨或過硫酸鉀中的一種。
4.根據(jù)權利要求1所述一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于 所述的還原劑為硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉或次亞磷酸鈉中的一種。
5.根據(jù)權利要求1所述一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于 所述的單體混合物為丙烯酸單體和功能單體按質量比100 10-25混合得到。
6.根據(jù)權利要求1或5所述一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于所述的功能單體為丙烯酰胺、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、甲基丙烯酸或甲基丙烯酰胺中的至少一種。
7.根據(jù)權利要求1所述一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法，其特征在于 所述的水為去離子水。
8.—種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑，由權利要求1所述的濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的制備方法制備得到。
9.權利要求8所述的濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑及其制備方法與應用。該分散劑的制備方法包括以下步驟取還原劑與單體混合物混合，加熱至65-75℃；加入氧化劑溶液，0.5-1小時滴加完；再同時滴加氧化劑溶液和余下的單體混合物，2-3小時內滴加完；加熱升溫至75-85℃，加入余下的氧化劑溶液，保溫時間0.5-1小時；冷卻至20-30℃，調節(jié)其pH值至5～6，即得濕法研磨超細碳酸鈣用分散劑。本發(fā)明分散劑能改善超細重質碳酸鈣的分散性能，特別是明顯降低分散液的粘度；此外，本發(fā)明制備方法簡單、用設備要求低，且節(jié)省能耗，有利于推廣應用。
文檔編號C09C1/02GK102212161SQ20111010755
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者李國定, 李雁, 顏進華 申請人:廣東輕工職業(yè)技術學院