沉淀碳酸鈣、其制造方法及其用圖
【專利說明】沉淀碳酸巧、其制造方法及其用途
[0001] 要求于2013年3月18日提交的歐洲申請?zhí)?3159828.6(出于所有目的將此申請 的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此）的優(yōu)先權(quán)的本發(fā)明設(shè)及呈干的形式或呈漿料形式的沉淀碳 酸巧、其制造方法及其用途，尤其是其作為遮光劑、值得注意地在制造涂劑、塑料或紙張中 的用途。本發(fā)明還設(shè)及用來生產(chǎn)涂劑、紙張和紙張涂料的具體方法，W及用來產(chǎn)生增塑溶膠 和密封劑的具體方法。
[0002] 使用沉淀碳酸巧顆粒作為例如在紙張和涂劑中的填充劑是本領(lǐng)域中已知的，包括 使用具有特定形狀的沉淀碳酸巧顆粒。例如，美國專利4, 824, 654披露了生產(chǎn)針狀碳酸巧 顆粒的方法，運(yùn)些顆粒作為多種材料巧日橡膠、紙張、塑料和涂劑）的填充劑或增強(qiáng)材料是有 用的。根據(jù)所述專利，運(yùn)些顆粒具有5帕-100化的平均長度W及0.2帕-5化的平均直 徑，并且可能給予材料高平滑度和光澤。
[0003] 另一個實(shí)例由歐洲專利申請EP-A-2 292 701給出，該專利披露了用于制備分散 的碳酸巧的水性懸浮液的方法，其中獲得的所述懸浮液的涂料提供了不透明特性或具有特 定的光散射系數(shù)S，此類懸浮液包含分散的碳酸巧和堿金屬碳酸鹽和/或堿金屬碳酸氨鹽 并且特別適合于紙張涂料、紙張質(zhì)量填料（papermassfilling)、涂劑和塑料涂料領(lǐng)域。干 的沉淀碳酸巧還可W用于制造增塑溶膠和密封劑。
[0004] 當(dāng)尋求高不透明度時，比如在干燥W便給出消光或絲光（即，中度光澤的）光潔度 (finishes)的涂劑中，將硫化鋒和，最經(jīng)常的，二氧化鐵用作遮光劑，如在EP0634463中披 露的。
[0005] 然而，二氧化鐵具有昂貴運(yùn)一缺點(diǎn)。此外，二氧化鐵的典型工業(yè)制造過程是對環(huán)境 不友好的。因此，對具有良好的乳濁特性而成本有限的遮光劑存在需求。
[0006] 本發(fā)明的目的是，除其他之外，提供遮光劑，該遮光劑顯示出卓越的乳濁特性同時 相較于已知的高品質(zhì)遮光劑巧日二氧化鐵）具有合理的成本，并且是容易適用的。
[0007] 根據(jù)一個方面，本發(fā)明設(shè)及沉淀碳酸巧，該沉淀碳酸巧包含至少部分地呈由至少 兩個相互連接的初級顆粒構(gòu)成的納米纖維或納米鏈狀團(tuán)聚體形式的顆粒，并且該沉淀碳酸 巧任選地包含偏=角面體顆粒。
[0008] 根據(jù)另一個方面，本發(fā)明設(shè)及沉淀碳酸巧("PCC")顆粒的漿料。該漿料優(yōu)選地是 水性漿料。
[0009] 現(xiàn)在詳細(xì)地描述該沉淀碳酸巧和對應(yīng)的漿料。
[0010] 該漿料包含優(yōu)選地按重量計20%至60%量的沉淀碳酸巧。
[0011] 優(yōu)選地，沉淀碳酸巧的含量是等于或大于按重量計26%、更優(yōu)選地等于或大于按重 量計27%、并且仍然更優(yōu)選地等于或大于按重量計28%。尤其優(yōu)選地，沉淀碳酸巧的含量是 等于或大于按重量計30%。優(yōu)選地，沉淀碳酸巧的含量是等于或低于按重量計50%。沉淀碳 酸巧的含量的優(yōu)選范圍是從等于或大于按重量計28%至等于或低于按重量計45%。
[0012] 該P(yáng)CC的初級顆粒是長斜方形和偏S角面體。雖然運(yùn)些長斜方形通過團(tuán)聚形成狹 長實(shí)體(即納米鏈或納米纖維)，運(yùn)些偏=角面體本身是狹長實(shí)體。
[0013] 因此，運(yùn)些PCC顆粒的結(jié)構(gòu)至少部分地由顯示出狹長形狀的PCC實(shí)體(顆?；驁F(tuán)聚 體）構(gòu)成；即，它們具有〉I的長徑比。運(yùn)些狹長實(shí)體的具體特征是它們組合在一起W便形 成微殼。
[0014]因此，該漿料包含PCC顆粒的狹長實(shí)體。術(shù)語"狹長實(shí)體"尤其指代納米纖維和納 米鏈狀團(tuán)聚體W及偏=角面體。納米纖維或納米鏈狀團(tuán)聚體和偏=角面體形成微殼。
[0015]該漿料包含呈由至少兩個相互連接的初級顆粒(常常是長斜方形）構(gòu)成的納米纖 維或納米鏈狀團(tuán)聚體形式的顆粒。運(yùn)些顆粒是具有優(yōu)選范圍的較低端中的沉淀碳酸巧含量 的漿料中的主要顆粒。
[0016]具有相對高的沉淀碳酸巧含量的漿料，例如，在含有等于或大于按重量計28%的 漿料中，并且尤其是在含有等于或大于按重量計30%的沉淀碳酸巧的漿料中，還包含呈偏 =角面體形式的沉淀碳酸巧。運(yùn)些偏=角面體也形成微殼。該漿料中的沉淀碳酸巧的濃度 越高，替代呈納米纖維形式的沉淀碳酸巧的偏=角面體的含量越高。
[0017]確實(shí)，已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，與使用其他碳酸巧等級相比，所述碳酸巧顆粒展現(xiàn)出 改善的乳濁特性同時保持了消光修飾(matfinish),允許制備顯示出組合物自身和/或?qū)?所述組合物固化或干燥后獲得的產(chǎn)品的改善的不透明度的組合物。因此可能制備具有改善 的不透明度和消光修飾的組合物。還可能替換至少部分高品質(zhì)遮光劑如二氧化鐵，而不降 低組合物和/或?qū)⑺鼋M合物固化或干燥后獲得的產(chǎn)品的不透明度，運(yùn)對于高性能涂劑具 有極高的經(jīng)濟(jì)利益。特別是在涂劑中，使用根據(jù)本發(fā)明的PCC可W替代Ti化含量的最高達(dá) 60wt%，而不影響獲得的組合物的不透明度。
[001引在本發(fā)明中，術(shù)語"遮光劑"旨在表示W(wǎng)下的物質(zhì)，運(yùn)種物質(zhì)當(dāng)添加到材料中時使 運(yùn)種材料不透明或至少增加運(yùn)種材料的不透明度。不透明度與該材料的光散射系數(shù)S和光 吸收系數(shù)K相關(guān)，更高的S和/或更低的K對應(yīng)于更高的不透明度。不透明度在消光涂劑 和紙張中是尤其重要的。
[0019]術(shù)語"涂劑"旨在指代包含顏料的任何液態(tài)的、可液化的、或膠黏的組合物，更特 別地是液態(tài)的或可液化的組合物，該涂劑在W薄層施用到基底上之后轉(zhuǎn)化成不透明的固體 膜。此類固體膜最常用于保護(hù)物品(例如墻壁)、為物品(例如墻壁）上色或提供紋理。
[0020] 術(shù)語"顆粒"理解為是指物理和化學(xué)地自主的實(shí)體。術(shù)語"初級顆粒"指的是沉淀 碳酸巧的基本顆粒。主要初級顆粒是如上文解釋的長斜方形和偏=角面體。
[0021] 在術(shù)語"納米纖維"和"納米鏈狀團(tuán)聚體"中，前綴"納米"是指運(yùn)些納米纖維或納 米鏈狀團(tuán)聚體具有在納米級的特征尺寸、優(yōu)選地平均小于500nm的特征尺寸、更優(yōu)選地平 均小于250nm的特征尺寸、并且特別是平均小于200nm的特征尺寸。在納米纖維或納米 鏈狀團(tuán)聚體中，所述特征尺寸是平均直徑。
[002引術(shù)語"納米纖維"旨在指代具有小于500皿的特征尺寸（即平均直徑)、優(yōu)選地小于 250nm的平均直徑，并且特別是小于200nm的平均直徑的狹長實(shí)體。術(shù)語"納米鏈狀團(tuán)聚 體"旨在指代具有小于500nm的特征尺寸（即平均直徑)、優(yōu)選地小于250nm、并且特別是 小于200nm的平均直徑的狹長實(shí)體。納米纖維與納米鏈狀團(tuán)聚體的區(qū)別主要在于單獨(dú)的 初級顆粒不再能區(qū)分出來并且形成例如在電子顯微照片上顯示為均勻且平坦的納米纖維， 無論多大的放大率。納米鏈狀團(tuán)聚體中，初級顆粒保持了它們的個性并且保持可見，例如在 電子顯微鏡下。納米鏈狀團(tuán)聚體還可W被稱為"納米串珠（nanorosary)"。
[0023]術(shù)語"偏S角面體"指的是呈現(xiàn)在從80nm至300nm、并且優(yōu)選地從100nm至200 nm范圍內(nèi)的初級粒徑（particle size)的狹長PCC初級顆粒。此類初級粒徑是該顆粒的較 小尺寸的代表。
[0024]本發(fā)明的必要特征在于W下事實(shí)：運(yùn)些沉淀碳酸巧顆粒的至少一部分是呈狹長實(shí) 體的形式。如W上已經(jīng)描述的，運(yùn)些狹長實(shí)體常常屬于納米纖維或納米鏈狀團(tuán)聚體的類型， 此類納米纖維或納米鏈狀團(tuán)聚體由至少兩個相互連接的初級顆粒構(gòu)成并且因此具有狹長 的形態(tài)；或者它們是也具有狹長形態(tài)的偏=角面體基本顆粒。
[00巧]本發(fā)明中，沉淀碳酸巧顆粒是優(yōu)選地W按碳酸巧顆粒的重量計至少1%的量呈狹 長實(shí)體的形式存在。通常，沉淀碳酸巧顆粒是W按碳酸巧顆粒的重量計至少8%的量呈狹長 實(shí)體的形式存在。本發(fā)明中，沉淀碳酸巧顆粒是典型地W按碳酸巧顆粒的重量計至少10% 的量、更優(yōu)選地W按碳酸巧的重量計至少15%的量呈狹長實(shí)體的形式存在。依賴于SEM(掃 描電子顯微鏡）或TEM(透射電子顯微鏡）圖像分析，已經(jīng)評估了狹長實(shí)體(它們是納米纖維 或納米鏈狀團(tuán)聚體、或偏=角面體)的量。所獲得的值對應(yīng)于相對于基本納米顆?？倲?shù)量的 屬于納米纖維的基本顆粒的數(shù)量，該測量是在具有可接受的分辨率的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。優(yōu)選 測定在均勻化的樣品中的量。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，運(yùn)些初級顆粒優(yōu)選地呈方解石晶體的形式。運(yùn)些初級顆?？赡躓各