專利名稱：混合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)明涉及一種碳酸鈣及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)背景碳酸鈣的工業(yè)產(chǎn)品是以機(jī)械或化學(xué)方法加工天然石灰石礦石制造的粉體材料。它是 用途最廣泛的無機(jī)填料、顏料之一。碳酸鈣在國際上應(yīng)用最為廣泛的是造紙業(yè)，它主要 作為紙張的填充劑和高質(zhì)量紙張如白板紙、銅版紙等紙張的涂布材料，可明顯提高紙張 的光學(xué)性能，降低成本。鈦白粉有高的折光率和散射系數(shù)，是很好的造紙?zhí)盍?，但由?其價(jià)格昂貴， 一般只用于高檔薄頁印刷紙，以提高紙張的不透明度；而碳酸鈣由于其價(jià) 格低廉，且同樣能提高紙張的不透明度、增加紙張的吸油墨性能，作為造紙?zhí)盍暇哂幸?定的成本優(yōu)勢。隨著酸性造紙向中性造紙轉(zhuǎn)變，碳酸鈣日益成為中國造紙工業(yè)提高紙張質(zhì)量、降低 造紙成本的重要原材料。重鈣與輕鈣在紙張中的應(yīng)用效果有較大的差別輕鈣與重鈣所 抄紙樣白度相差不大，兩者的白度均較高；但在不透明度方面，輕鈣所抄紙樣的不透明 度較高，加入輕鈣后可以提高紙頁的不透明度。用輕鈣所抄紙樣其松厚度明顯高于重弼； 輕鈣的平均粒徑較重鈣小，相應(yīng)地具有更大的比表面積，對(duì)烷基烯酮二聚體(即AKD) 施膠劑的吸附作用比重鈣強(qiáng)，因而AKD施膠劑的用量比重鈣大。在相同填料用量時(shí)， 輕鈣比重鈣的灰分高，主要是由于重鈣的粒徑小，在紙頁脫水成形時(shí)，纖維對(duì)細(xì)小顆粒 截留差；而輕鈣的粒徑雖然也很小，但輕鈣容易團(tuán)聚成較大的顆粒，對(duì)紙張纖維有很好 的架橋作用，故在灰分保留方面輕鈣優(yōu)于重鈣；此外，重質(zhì)碳酸轉(zhuǎn)粒徑小、且大多呈立 方體狀結(jié)構(gòu)，相對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣來說，對(duì)網(wǎng)的磨損要比輕質(zhì)碳酸鈣嚴(yán)重。但重質(zhì)碳酸鈣的PH值的穩(wěn)定性比輕質(zhì)碳酸鈣高；重質(zhì)碳酸鈣價(jià)格便宜，加工過程中能源消耗低，而輕 質(zhì)碳酸鈣價(jià)格高，加工過程中能源消耗大，生產(chǎn)過程中消耗大量的無煙煤。所以重質(zhì)碳 酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣在造紙中的應(yīng)用各有優(yōu)缺點(diǎn)，如何將二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起是解決問 題的關(guān)鍵。中國專利CN 1217007涂覆沉淀碳酸鈣的顏料粉粒及其制備方法，介紹了將高嶺土、 天然碳酸鈣或二氧化鈦用水制成漿料，然后漿料的pH值調(diào)到Hl，向漿料中加入顆 粒粒徑為30—100nm的輕質(zhì)碳酸鈣槳料，使輕質(zhì)碳酸鈣顆粒通過吸附涂覆在高嶺土、天 然碳酸鈣或二氧化鈦表面，得到涂覆沉淀碳酸鈣顏料，可以用于造紙?zhí)盍霞霸旒堫伭稀?中國專利CN 1335874經(jīng)處理的新型紙張?zhí)盍匣蝾伭匣虻V物質(zhì)、特別是含有天然碳酸鈣 的顏料、其制造方法及其組合物與應(yīng)用，介紹了將大理石、方解石、白堊或含有白云石 的碳酸鹽制備成水懸浮液，向水懸浮液中加入硫酸、鹽酸、磷酸或草酸，然后向水懸浮 液中通入二氧化碳，得到含有天然碳酸鈣的顏料，這種顏料能夠降低表面積恒定的紙張 重量。中國專利CN101209569提供了一種復(fù)合碳酸鈣及其制備方法，包括如下步驟(1) 將重質(zhì)碳酸鈣粉與水?dāng)嚢杌旌?，配成重質(zhì)碳酸鈣的含量為35 75%的重質(zhì)碳酸鈣漿料， 然后采用濕式超細(xì)剝片機(jī)對(duì)重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行超細(xì)磨，制得重質(zhì)碳酸鈣漿料；然后向漿料 中加入對(duì)當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量0.2 2.0%的酸溶液，攪拌0.5 1.0小時(shí)，過濾脫水 制成濾餅，加水制成漿料，向漿料中加入銨鹽溶液，攪拌，得到活化的重鈣漿料；(2) 往活化后的重鈣漿料中加入氫氧化鈣槳料，再往重鈣漿料中通二氧化碳?xì)怏w，碳化至pH 值為6-7時(shí)，得到重鈣和輕鈣復(fù)合的碳酸鈣漿料。但是，上述專利提供的技術(shù)所存在的 一個(gè)缺陷是輕鈣和重鈣的復(fù)合性差，兩者結(jié)合不緊密。中國專利CN101209569提供的方法比以往的方法有了較大的改進(jìn)，但其所用的銨 鹽活化劑離子強(qiáng)度還不夠高，重質(zhì)碳酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣結(jié)合還不夠牢；另外，該方法要往活化后的重鈣漿料中加入氫氧化鈣漿料，再通二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化比較麻煩； 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種混合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，滿足造紙領(lǐng)域的需要。本發(fā)明的混合碳酸鈣的制備方法，包括如下步驟(1) 將重量含固量為20 30%的重質(zhì)碳酸鈣水漿料進(jìn)行超細(xì)磨，制得顆粒粒徑小 于2nm的重質(zhì)碳酸鈣重量含量為60 90%的水漿料；優(yōu)選的，采用濕式超細(xì)剝片機(jī)進(jìn)行超細(xì)磨，濕式超細(xì)剝片機(jī)為一種通用設(shè)備，如雙 葉精細(xì)化工機(jī)械有限公司生產(chǎn)的牌號(hào)為BP系列的濕式超細(xì)剝片機(jī)；(2) 向所述的水漿料中加入相當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量0.2 2.0%的陽離子聚電解 質(zhì)溶液，攪拌0.5 1.0小時(shí)；(3) 再向漿料中加入相當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量60 120%的輕質(zhì)碳酸鈣，再攪拌 20~30分鐘，得到混合碳酸鈣漿料，然后從所述的混合碳酸鈣漿料中收集所述的混合碳 酸鈣；所述的陽離子聚電解質(zhì)溶液為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、十二垸基 硫醇和過硫酸鹽水溶液的反應(yīng)產(chǎn)物，其制備方法包括如下步驟將重量含量為72 78%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液加熱到 75 85°C，加入十二垸基硫醇，再加入重量含量為5 20%的過硫酸鹽水溶液，75 85°C 反應(yīng)2 7小時(shí)，獲得所述的陽離子聚電解質(zhì)溶液；十二烷基硫醇的加入重量為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體重量的 0.2 0線過硫酸鹽水溶液的加入重量為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體重量的 8 20%,所述的過硫酸鹽選自過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀中的一種或一種以上；優(yōu)選的，在3 5小時(shí)之內(nèi)，將過硫酸鹽水溶液加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化銨單體水溶液中。本發(fā)明得到的混合碳酸鈣漿料，可以直接用作造紙?zhí)盍?，也可進(jìn)一步脫水制成濾餅， 濾餅可以用作造紙?zhí)盍?；也可以將濾餅干燥、粉碎制成復(fù)合的碳酸鈣粉末，用作造紙?zhí)?料。本發(fā)明向重質(zhì)碳酸鈣漿料中加入陽離子聚電解質(zhì)溶液，陽離子聚電解質(zhì)溶液中的陽 離子帶有正電荷，很容易吸附到帶負(fù)電荷的重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面，使重質(zhì)碳酸鈣顆粒表 面帶上正電荷。然后向重質(zhì)碳酸鈣漿料中加入輕質(zhì)碳酸鈣，因細(xì)小的碳酸鈣顆粒帶負(fù)電 荷，很容易吸附到表面帶正電荷的重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面，從而使重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面包 覆了輕質(zhì)碳酸鈣，因此，本發(fā)明的方法，獲得的混合碳酸鈣，同時(shí)具有重質(zhì)碳酸鈣和輕 質(zhì)碳酸鈣各自的優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施方式

實(shí)施例1將7kg重量含量為78%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水溶 液加入到20升的反應(yīng)釜中，熱到75°C，將25g十二垸基硫醇加入到甲基丙烯酰氧 乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水溶液中，再將1.0kg重量濃度為10%過硫酸鈉溶液 緩慢滴加到單體水溶液中，滴加時(shí)間為4.0小時(shí)，得到陽離子聚電解質(zhì)溶液6.8kg。將2.5噸300目重質(zhì)碳酸鈣粉加入到16.0噸去離子水中，攪拌制成漿料，充分?jǐn)嚢瑁?使槳料獲得良好的流動(dòng)性。然后用泵將漿料送入一臺(tái)300升剝片機(jī)，用剝片機(jī)對(duì)重質(zhì)碳 酸鈣進(jìn)行研磨，制得重質(zhì)碳酸鈣漿料，其中粒徑小于2pm的顆粒的重量含量為70%。 然后將6.8kg陽離子聚電解質(zhì)溶液加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，再將2.5噸輕質(zhì)碳酸鈣粉 末加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，得到混合碳酸鈣漿料20.3噸。實(shí)施例2基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水 溶液加入到50升的反應(yīng)釜中，熱到85°C，將35g十二烷基硫醇加入到甲基丙烯酰氧 乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水溶液中，再將0.9kg重量含量為為5%過硫酸鉀水 溶液緩慢滴加到單體水溶液中，滴加時(shí)間為3.5小時(shí)，得到陽離子聚電解質(zhì)溶液11.6 kg。 將3.0噸100目重質(zhì)碳酸鈣粉加入到16.0噸去離子水中，攪拌制成漿料，充分?jǐn)?拌，使?jié){料獲得良好的流動(dòng)性。然后用泵將漿料送入一臺(tái)300升剝片機(jī)，用剝片機(jī)對(duì)重 質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行研磨，制得重質(zhì)碳酸轉(zhuǎn)漿料,其中粒徑小于2nm的顆粒的重量含量為80%。 然后將11.6kg陽離子聚電解質(zhì)溶液加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，再將3.6噸輕質(zhì)碳酸鈣粉 末加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，得到混合碳酸鈣漿料21.8噸。實(shí)施例3將28kg重量含量為78%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水 溶液加入到100升的反應(yīng)釜中，熱到8CTC，將80g十二烷基硫醇加入到甲基丙烯酰 氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水溶液中，再將3kg重量含量為20%過硫酸銨水 溶液緩慢滴加到單體水溶液中，滴加時(shí)間為5小時(shí)，得到陽離子聚電解質(zhì)溶液30.2kg。將2.5噸200目重質(zhì)碳酸鈣粉加入到8.0噸去離子水中，攪拌制成漿料，充分?jǐn)嚢瑁?使?jié){料獲得良好的流動(dòng)性。然后用泵將漿料送入一臺(tái)300升剝片機(jī)，用剝片機(jī)對(duì)重質(zhì)碳 酸鈣進(jìn)行研磨，制得重質(zhì)碳酸鈣漿料，其中粒徑小于2pm的顆粒的重量含量小于2pm 含量為50%。然后將30.2 kg陽離子聚電解質(zhì)溶液加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，再將2.0 噸輕質(zhì)碳酸鈣粉末加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，得到混合碳酸鈣漿料11.8噸。實(shí)施例4將41kg重量含量為78%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水 溶液加入到100升的反應(yīng)釜中，熱到82'C，將140g十二垸基硫醇加入到甲基丙烯酰 氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水溶液中，再將6kg重量含量為10%過硫酸鉀水溶液緩慢滴加到單體水溶液中，滴加時(shí)間為4小時(shí)，得到陽離子聚電解質(zhì)溶液46.3kg。 將3.2噸300目重質(zhì)碳酸鈣粉加入到10.0噸去離子水中，攪拌制成漿料，充分?jǐn)嚢? 使?jié){料獲得良好的流動(dòng)性。然后用泵將漿料送入一臺(tái)300升剝片機(jī)，用剝片機(jī)對(duì)重質(zhì)碳 酸鈣進(jìn)行研磨，制得重質(zhì)碳酸鈣漿料，其中粒徑小于2pm的顆粒的重量含量為90%。 然后將46.3 kg陽離子聚電解質(zhì)溶液加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，再將2.5噸輕質(zhì)碳酸鈣粉 末加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，得到混合碳酸鈣漿料14.2噸。
實(shí)施例5
將38kg重量含量為78%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水 溶液加入到IOO升的反應(yīng)釜中，熱到8rC，將100g十二烷基硫醇加入到甲基丙烯酰 氧乙基三甲基氯化銨(DMC)單體水溶液中，再將5.5kg重量含量為20%過硫酸鈉 水溶液緩慢滴加到單體水溶液中，滴加時(shí)間為3小時(shí)，得到陽離子聚電解質(zhì)溶液42.2 kg。
將2.7噸500目重質(zhì)碳酸鈣粉加入到12.0噸去離子水中，攪拌制成漿料，充分?jǐn)?拌，使?jié){料獲得良好的流動(dòng)性。然后用泵將漿料送入一臺(tái)300升剝片機(jī)，用剝片機(jī)對(duì)重 質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行研磨，制得重質(zhì)碳酸鈣槳料，其中粒徑小于2pm的顆粒的重量含量80%。 然后將42.2 kg陽離子聚電解質(zhì)溶液加入到重質(zhì)碳酸鈣漿料中，再將2.0噸輕質(zhì)碳酸鈣粉 末加入到重質(zhì)碳酸鈣槳料中，得到混合碳酸鈣漿料15.8噸。
實(shí)施例6
用1880長網(wǎng)多缸文化紙機(jī)，以復(fù)合碳酸鈣代替普通重鈣和普通輕鈣用于雙膠紙生 產(chǎn)，考察對(duì)造紙抄造過程的影響，白水濃度、網(wǎng)下白水濃度、首程保留率、松厚度、不 透明度的變化。 實(shí)驗(yàn)條件
紙機(jī)類型，1880長網(wǎng)多缸文化紙機(jī)； 生產(chǎn)紙種，70g/n^雙膠紙；填料，混合碳酸鈣；普通重鈣；普通輕鈣。
試驗(yàn)結(jié)果見下表:
項(xiàng)目 編號(hào)白水 濃度 (%)首程留 著率 (%)網(wǎng)下白 水濃度 (%)填料保 留率(％)定量 Cg/m2)松厚度 (cm3/g)不透明 度(％)
50%40級(jí)重鈣
與50%30級(jí)輕0.3263.70.1774.470.31.4690.8
鈣混合物
實(shí)施例10.2174.50.1284.770.41.9092.7
60%40級(jí)重鈣
與40%30級(jí)輕0.2667.80.1577.969.31.5791.7
f!混合物
實(shí)施例20.2274.60.1083.371.01.8992.6
38。/。40級(jí)重鈣
與62%30級(jí)輕0.3363.80.1970.970.21.5790.5
鈣混合物
實(shí)施例30.2273.90.0983.970.51.9192.9
65%40級(jí)重鈣
與35%30級(jí)輕0.2867.10.1178.569.81.6090.0
鈣混合物
實(shí)施例40.2275.50.1084.870.61.8292.8
50級(jí)普通重鈣0.3064.70.1869.869.31.5291.2
實(shí)施例50.2174.80.1083.970.61.8892.9
60級(jí)普通輕鈣0.3163.40.1971.868.11.4890.4
通過以上對(duì)比試驗(yàn)可以看出在定量相同的情況下，本發(fā)明所得產(chǎn)品與普通重鈣、
普通輕鈣及不同比例的重鈣與輕鈣混合物相比，首程留著率、填料保留率、松厚度、不 透明度明顯增加；而白水濃度、網(wǎng)下白水濃度明顯降低。所以本發(fā)明所得產(chǎn)品克服了輕 鈣、重鈣及重鈣與輕鈣簡單混合物的缺點(diǎn)，兼有輕鈣和重鈣的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到很好的使用效 果。
10
權(quán)利要求
1.一種混合碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將重量含固量為20～30％的重質(zhì)碳酸鈣水漿料進(jìn)行超細(xì)磨，制得顆粒粒徑小于2μm的重質(zhì)碳酸鈣的重量含量為60～90％的水漿料；(2)向所述的水漿料中加入相當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量0.2～2.0％的陽離子聚電解質(zhì)溶液，攪拌0.5～1.0小時(shí)；(3)再向漿料中加入相當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量60～120％的輕質(zhì)碳酸鈣，再攪拌20～30分鐘，得到混合碳酸鈣漿料；(4)然后從所述的混合碳酸鈣漿料中收集所述的混合碳酸鈣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的陽離子聚電解質(zhì)溶液為甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、十二烷基硫醇和過硫酸鹽水溶液的反應(yīng)產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的陽離子聚電解質(zhì)溶液的制備 方法包括如下步驟將重量含量為72 78%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨水溶液加熱到 75 85°C,加入十二垸基硫醇，再加入重量含量為5 20%的過硫酸鹽水溶液，75 85°C 反應(yīng)2 7小時(shí)，獲得所述的陽離子聚電解質(zhì)溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，十二垸基硫醇的加入重量為甲基丙 烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體重量的0.2 0.6%;過硫酸鹽水溶液的加入重量為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體重量的 8 20%，所述的過硫酸鹽選自過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀中的一種或一種以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在3 5小時(shí)之內(nèi)，將過硫酸鹽水溶 液加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨單體水溶液中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用濕式超細(xì)剝片機(jī)進(jìn)行超細(xì)磨。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述方法制備的混合碳酸鈣漿料或混合碳酸鈣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合碳酸鈣漿料或混合碳酸鈣的應(yīng)用，其特征在于，用 作造紙?zhí)盍稀?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合碳酸鈣及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括如下步驟(1)將重量含固量為20～30％的重質(zhì)碳酸鈣水漿料進(jìn)行超細(xì)磨，制得顆粒粒徑小于2μm的重質(zhì)碳酸鈣的重量含量為60～90％的水漿料；(2)向所述的水漿料中加入相當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量0.2～2.0％的陽離子聚電解質(zhì)溶液，攪拌0.5～1.0小時(shí)；(3)再向漿料中加入相當(dāng)于重質(zhì)碳酸鈣干粉重量60～120％的輕質(zhì)碳酸鈣，再攪拌20～30分鐘，得到混合碳酸鈣漿料；(4)然后從混合碳酸鈣漿料中收集所述的混合碳酸鈣，所述的混合碳酸鈣漿料或碳酸鈣可以用作造紙?zhí)盍?。本發(fā)明獲得的混合碳酸鈣，同時(shí)具有重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣各自的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D21H17/00GK101575113SQ200910048530
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3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