專利名稱：高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米碳酸鈣的制備方法，尤其是涉及一種高固含量低粘度納米碳 酸鈣懸浮漿料和可再懸浮粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
高速涂布需要涂料具有低粘度和高的流動性以及快干性能，高固含量和低粘度 是納米碳酸鈣用于涂布得基本要求。漿料體系的粘度與粒徑、固含量有關(guān)。對于重鈣 來說，當其漿料固含量達到70%時，仍然具有較好的流動性。中國200710038419. 6和 200810033243. χ均使用高速剪切對超細輕鈣進行了分散。對納米碳酸鈣來說，要實現(xiàn)其漿 料體系的高固低粘，面臨高效分散助劑及制備工藝的進一步改進與突破。彩色噴墨打印紙涂料國內(nèi)外普遍采用納米二氧化硅作為顏料，納米二氧化硅一般 采用氣相法制備，生產(chǎn)成本高，使得噴墨打印紙價格昂貴，很難推廣。相對于納米二氧化硅， 納米碳酸鈣在制備成本上有明顯優(yōu)勢，通過在涂料里加入納米碳酸鈣替代或部分替代納米 二氧化硅，希望可以得到成本較低的涂布型彩色噴墨打印紙。大部分噴墨打印用的水性油 墨是陰性的，因此，需要加入陽離子固色劑適合表面的染料分子。然而，目前納米碳酸鈣在 水中普遍采用聚羧酸鈉鹽或聚磷酸鹽等陰離子分散劑進行分散，目前尚沒有對納米碳酸鈣 成功進行陽離子分散的報道。含水漿料對于客戶來說，使用方便，無需再作分散處理，但對 運輸和儲存帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法， 使納米碳酸鈣能夠在水性體系中達到高固含量低粘度穩(wěn)定懸浮，并且與體系中的粘結(jié)劑具 有很好的電荷匹配性以及相容性。本發(fā)明的技術(shù)方案是高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法包括以 下步驟(1)、在5 % 15 %質(zhì)量濃度的Ca (OH) 2懸濁液中，通入10 % 80 %體積濃度的CO2 氣體，流量為30 100m3/h，在5 35°C下連續(xù)碳化至pH = 6 7. 5，在碳化前或碳化過程 中加入晶形控制劑，得納米碳酸鈣原漿。(2)、表面改性劑脂肪酸占納米碳酸鈣質(zhì)量的0.5 8.0%，向脂肪酸中加入2% 14% (相對于脂肪酸質(zhì)量)NaOH和10 100倍的水，在70 90°C皂化，反應10 30min， 形成脂肪酸皂化液；表面改性劑脂肪酸為優(yōu)質(zhì)、長鏈脂肪酸，碳原子數(shù)在14到22之間。(3)、納米碳酸鈣原漿在60 90°C下，加入脂肪酸皂化液，攪拌30 90min，反應 后，過濾、干燥、粉碎、分級得到活性納米碳酸鈣原料。(4)、制備陽離子型納米碳酸鈣懸浮漿料將 8% (相對于活性納米碳酸鈣質(zhì) 量)組份A的陽離子分散劑溶于65 80°C的熱水中，攪拌同時加入活性納米碳酸鈣至需求 的固含量，有氣泡時加入少量的消泡劑，繼續(xù)攪拌5 IOmin后，加入0. 5% (相對于納米碳酸鈣質(zhì)量)另一組份B分散劑后，持續(xù)攪拌5 lOmin，得到5% 70%的高固含量 低粘度陽離子分散納米碳酸鈣懸浮漿料。(5)、制備陰離子型納米碳酸鈣懸浮漿料將0. 5% 8% (相對于活性納米碳酸鈣 質(zhì)量)組份C與0.5% 8% (相對于活性納米碳酸鈣質(zhì)量)組份D的復合陰離子分散劑 溶于65°C 80°C的熱水中，攪拌的同時加入活性納米碳酸鈣至需求的固含量，有氣泡時加 入少量的消泡劑，繼續(xù)攪拌5 IOmin后，加入0. 1 5% (相對于活性納米碳酸鈣質(zhì)量) 組份E的分散劑后再繼續(xù)攪拌5 lOmin，得到5% 70%的高固含量低粘度陰離子分散納 米碳酸鈣懸浮漿料。(6)、制備再懸浮粉體將步驟(4)或者(5)所制得高固含量低粘度陽離子分散或 陰離子分散納米碳酸鈣懸浮漿料，在特殊的工藝干燥后，粉碎、分級，得到陽離子型或陰離 子型納米碳酸鈣再懸浮粉體。特殊的工藝干燥是高固含量的納米碳酸鈣懸浮漿料在常溫 150°C下鼓風干燥6 48h。在步驟(4)或者(5)所制得高固含量低粘度陽離子分散或陰離子分散納米碳酸鈣 懸浮漿料中加入一定量的水攪拌均勻，可以得到任意較低固含量的納米碳酸鈣懸浮漿料。再懸浮粉體在攪拌的情況下，加入到水中可以得到5% 70%范圍內(nèi)任意濃度的 低粘度陽離子分散或陰離子分散納米碳酸鈣漿料。上述步驟⑵使用的表面改性劑脂肪酸為優(yōu)質(zhì)、長鏈脂肪酸，碳原子數(shù)在14到22 之間，特別是C16 C20效果最好，可以選用軟脂酸、硬脂酸、油酸月桂酸的一種或者幾種的 混合物。步驟(2)的優(yōu)選方法為，表面改性劑脂肪酸占納米碳酸鈣質(zhì)量的1. O 5. 0%，向 脂肪酸中加入5% 12% NaOH和25 70倍的水，在70 90°C皂化，反應10 30min，形 成脂肪酸皂化液。
步驟(4)中組份A的陽離子分散劑-
權(quán)利要求
一種高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)、在5％～15％質(zhì)量濃度的Ca(OH)2懸濁液中，通入10％～80％體積濃度的CO2氣體，流量為30～100m3/h，在5～35℃下連續(xù)碳化至pH＝6～7.5，在碳化前或碳化過程中加入晶形控制劑，得納米碳酸鈣原漿；(2)、表面改性劑脂肪酸占納米碳酸鈣質(zhì)量的0.5～8.0％，向脂肪酸中加入2％～14％(相對于脂肪酸質(zhì)量)NaOH和10～100倍的水，在70～90℃皂化，反應10～30min，形成脂肪酸皂化液；所述表面改性劑脂肪酸為優(yōu)質(zhì)、長鏈脂肪酸，碳原子數(shù)在14到22之間；(3)、納米碳酸鈣原漿在60～90℃下，加入脂肪酸皂化液，攪拌30～90min，反應后，過濾、干燥、粉碎、分級得到活性納米碳酸鈣原料；(4)、制備陽離子型納米碳酸鈣懸浮漿料將1％～8％(相對于活性納米碳酸鈣質(zhì)量)組份A的陽離子分散劑溶于65～80℃的熱水中，攪拌同時加入活性納米碳酸鈣至需求的固含量，有氣泡時加入少量的消泡劑，繼續(xù)攪拌5～10min后，加入0.1％～5％(相對于納米碳酸鈣質(zhì)量)另一組份B分散劑后，持續(xù)攪拌5～10min，得到5％～75％的高固含量低粘度陽離子分散納米碳酸鈣懸浮漿料；(5)、制備陰離子型納米碳酸鈣懸浮漿料將0.5％～8％(相對于活性納米碳酸鈣質(zhì)量)組份C與0.5％～8％(相對于活性納米碳酸鈣質(zhì)量)組份D的復合陰離子分散劑溶于65℃～80℃的熱水中，攪拌的同時加入活性納米碳酸鈣至需求的固含量，有氣泡時加入少量的消泡劑，繼續(xù)攪拌5～10min后，加入0.1～5％(相對于活性納米碳酸鈣質(zhì)量)組份E的分散劑后再繼續(xù)攪拌5～10min，得到5％～75％的高固含量低粘度陰離子分散納米碳酸鈣懸浮漿料；(6)、制備再懸浮粉體將步驟(4)或者(5)所制得高固含量低粘度陽離子分散或陰離子分散納米碳酸鈣懸浮漿料，在特殊的工藝干燥后，粉碎、分級，得到陽離子型或陰離子型納米碳酸鈣再懸浮粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是在步驟(4)或者(5)所制得高固含量低粘度陽離子分散或陰離子分散納米碳酸鈣懸浮 漿料中加入一定量的水攪拌均勻，可以得到任意較低固含量的納米碳酸鈣懸浮漿料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是再懸浮粉體在攪拌的情況下，加入到水中可以得到5% 70%范圍內(nèi)任意濃度的低粘 度陽離子型或陰離子型納米碳酸鈣漿料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是步驟(2)的優(yōu)選方法為，表面改性劑脂肪酸占活性納米碳酸鈣質(zhì)量的1. O 5. 0%，向 脂肪酸中加入5% 12% NaOH和25 70倍的水，在70 90°C皂化，反應10 30min，形 成脂肪酸皂化液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是所述表面改性劑脂肪酸選用軟脂酸、硬脂酸、油酸、月桂酸的一種或者幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是所述組份A的陽離子分散劑具有如下結(jié)構(gòu)
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是所述組份B的分散劑為聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、甲基丙烯酸膠乳、聚醋酸乙烯酯、干酪 素、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、醚化淀粉、羥甲基纖維素、明膠、聚乙二醇、陽離子型膠乳中的一 種或者幾種的混合物，其中聚乙烯醇優(yōu)選聚合度為500 1700、醇解度為88%或100%，改 性聚乙烯醇優(yōu)選陽離子改性聚乙烯醇，淀粉類優(yōu)選陽離子涂布淀粉，聚乙二醇優(yōu)選分子量 為4000 20000，陽離子膠乳優(yōu)選陽離子聚氨酯乳液、陽離子丁苯膠乳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是所述組份C的潤濕分散劑為烷基苯磺酸鹽、α -烯烴磺酸鹽、烷基磺酸鹽、α -磺基單羧 酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基甘油醚磺酸鹽中的一種或者 幾種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征 是所述組份C的潤濕分散劑優(yōu)選十六烷基磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、三丁基萘磺酸鈉、亞甲 基二萘磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、α -磺基脂肪酸甲酯中的一種或幾種 的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特 征是所述組份D的陰離子分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚劇癢乙烯基醚、聚丙烯酸鈉、 聚環(huán)氧琥珀酸納、聚丙烯酰胺、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或者幾種的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特 征是所述組份E的分散劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、甲基丙烯酸膠乳、聚醋 酸乙烯酯、干酪素、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、醚化淀粉、羥甲基纖維素、明膠、苯丙乳液、純丙 乳液、丙烯酸乳液、聚氨脂乳液中的一種或者幾種的混合物，其中聚乙二醇優(yōu)選分子量為 4000 20000，聚乙烯醇優(yōu)選聚合度為500 1700，改性聚乙烯醇優(yōu)選陰、非離子改性，乳液 類優(yōu)選陰、非離子分散型乳液。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特 征是所述消泡劑為磷酸三丁酯、礦物油基消泡劑、硅基消泡劑中的一種或者幾種的混合 物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特 征是步驟(6)所述特殊的工藝干燥是高固含量的納米碳酸鈣懸浮漿料在常溫 150°C下 鼓風干燥6 48h。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特 征是制備陽離子型納米碳酸鈣懸浮漿料優(yōu)選2% 6%組份A的陽離子分散劑、0. 3% 2. 5%組份B分散劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特征是制備陰離子型納米碳酸鈣懸浮漿料優(yōu)選1. 5% 5. 5%的組份C與1. 5% 5%組份 D的復合陰離子分散劑、0. 2 3. 0%的組份E的分散劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法，其特 征是所述組份A的陽離子分散劑可以選用三丁基甲基氯化銨、三辛基甲基溴(或氯)化 銨、雙辛基二甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、聚二烯丙基二甲基氯化胺、聚乙烯苯 甲基三甲胺氯化物、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化 銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨中的一種或幾 種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高固含量低粘度納米碳酸鈣懸浮和再懸浮制備方法。本發(fā)明使用經(jīng)表面改性的活性納米碳酸鈣為原料，制備高固含量低粘度的陽離子型、陰離子型納米碳酸鈣懸浮漿料，高固含量漿料加水稀釋可以制得任意低濃度的懸浮穩(wěn)定漿料，采用特殊的工藝將高固含量懸浮漿料干燥、粉碎后可以得到在水中可再懸浮的納米碳酸鈣粉體。所得產(chǎn)品制備工藝簡單，儲存穩(wěn)定性好，可以按客戶需求定制，使用范圍廣泛。
文檔編號C01F11/18GK101967000SQ20101022666
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者婁從江, 朱孝川, 郭安慧, 陳祥芝 申請人:山東海澤納米材料有限公司