[发明专利]施用低装料的含丙烯酸酯和/或马来酸酯的聚合物来制备沉淀碳酸钙的方法

说明书

合成碳酸钙，下文中称为沉淀碳酸钙(PCC)，是已知填料和涂布颜料，特别施用于造纸应用中。其通过使氧化钙(CaO)或“生石灰”水合形成氢氧化钙(Ca(OH)₂)的悬浮液得到；该水合步骤也称作“消化石灰”的步骤。所得到的氢氧化钙此后通过将CO₂气体鼓泡穿过该悬浮液来进行沉淀，以形成PCC。

根据沉淀条件，可以得到各种PCC多晶型体，包括文石质和偏三角面体多晶型体。多晶型体的性质通常根据产物的扫描电子显微镜(SEM)图像的分析来确定，与偏三角面体产物的卵形相反，文石晶体通常为针状。

技术人员以所生产的PCC的重量来提及PCC生产能力，所生产的PCC的重量与碳化时间和最终PCC悬浮液的重量两者有关。增加该生产能力，即通过经由加入水以限制悬浮液粘度而降低碳化时间而不过度增加最终PCC悬浮液重量，代表着一项重大经济利益目标。

就本发明的目的而言，碳化时间为从开始向悬浮液中的钙源引入含CO₂气体到达到最低悬浮液电导率的时间。

许多研究已经提出了减少碳化时间，包括WO 01 07365，其中这据说是通过将CO₂气体鼓泡时的碳化反应器压力降低到低于大气压力来实现。然而，该方法意味着对于PCC生产设备的改造成本。

还知道在PCC生产过程期间施用添加剂以减少碳化时间。根据“ Change of formation yield and characterization of PCCparticle synthesized with impurity ions by carb

在“Morphological characteristics and aggregation ofcalcite crystals obtained by bubbling CO₂ through Ca(OH)₂suspension in the presence of additives”(Powder Technology，130，2003，第307-315页)中，谈论到在碳化处理之前向消石灰悬浮液中加入柠檬酸、蔗糖或木质素磺酸钙显著延长了碳化时间，而提出聚乙二醇(分子量为300g/mol)降低了该时间。然而，如下文实施例部分中所示，施用聚乙二醇的方法未能提供由本发明方法提供的PCC生产能力方面的改进。

最后，WO 2005/000742和WO 2004/106236公开了PCC生产方法，其中在完成碳化反应之前加入聚丙烯酸盐和多磷酸盐。这些文献没有提到这些添加剂对碳化时间可能有的任何影响。实际上，如下文实施例中所示，施用这类简单聚丙烯酸盐的PCC生产方法没有取得与本发明方法所实现的对PCC生产能力相同的有利改进。另外，这些文献明确提出在存在所提到的添加剂的情况下得到的结晶PCC结构与在不存在这类添加剂的情况下得到的结晶PCC结构不同。

因而，技术人员受到以下限制而没有启示去提出解决改进PCC生产能力的问题(即通过减少碳化时间)的方法：

-确定化学添加剂，其允许在不需要对其生产设备进行大规模且经常高成本的改造的情况下使碳化时间减少；

-确定化学添加剂，相对于通过相同方法但缺乏所述添加剂而得到的PCC的晶体结构来说，其没有改变所得到的PCC的晶体结构；

-确定化学添加剂，其不产生过高PCC悬浮液粘度，过高PCC悬浮液粘度需要加入大量稀释水，所述稀释水是PCC生产率方面的限制因素；

-确定化学添加剂，其产生以高PCC固含量为特征的水性悬浮液，各因素中固含量对PCC材料的总生产成本有贡献。

响应于该多方面技术问题，申请人惊人地确定了制备沉淀碳酸钙(PCC)的方法，其包含以下步骤：

(i)提供CaO，其任选地为部分或完全消化的(下文中，“钙源”)；

(ii)提供包含CO₂的气体；

(iii)在反应器中在水性环境中以一个或多个步骤使步骤(i)的所述钙源与步骤(ii)的所述包含CO₂的气体接触；

(iv)得到包含PCC的悬浮液；

(v)任选地浓缩步骤(iv)的所述包含PCC的悬浮液；

(vi)任选地将分散添加剂加到步骤(iv)和/或(v)的悬浮液中；

(vii)任选地研磨步骤iv、v或vi的产物；

其特征在于：