[发明专利]纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于碳酸钙研磨用分散剂技术领域，具体涉及纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂及其制备方法和应用。

背景技术

纸张印刷性能要求的提高导致纸张涂布用碳酸钙品质的进一步提高成为必然。涂布用重质碳酸钙由于价格低、涂料配伍性好等原因被广泛使用。重质碳酸钙的研磨过程离不开分散剂，分散剂可以使碳酸钙浆液保持较低的粘度和较好的流动性，以利于研磨的进行。随着涂料颗粒粒度的降低及涂液的固含量的提高，对提高纸张的品质和降低纸张成本、简化操作流程等方面都有着重要的作用，因此对分散剂的要求也相应提高，并已经向更高浓度、高细度方向发展，从95级(95％颗粒＜2μm)及以上向特85级(85％颗粒＜1μm)及以上的市场需求延伸。

目前，分散剂分为无机分散剂、有机分散剂和高分子分散剂三种。无机分散剂价廉，应用广泛，但由于分散性能有限，分散体系的相对固含量较低，分散剂易于分解，稳定性差。有机分散剂对分散体系中的无机离子、pH值、温度等因素敏感，分散稳定性弱，分散效果差。高分子分散剂不易水解，分散性能强，稳定性好，对分散体系中的离子、pH值、温度等因素敏感性小，由于这些优点，近来，无论是碳酸钙研磨还是高品质固含量的涂料的制备都广泛采用高分子分散剂。目前高分子分散剂多数采用丙烯酸类单体在引发剂的作用下进行聚合的合成工艺。现有的高分子分散剂仍不能满足市场对于制备85％颗粒＜1μm的碳酸钙浆料的需求。

由于以上需求，对传统分散剂的升级成为必然，人们期望研制出同时具备以下性能的高效分散剂：a.耐高温---以便通过提高体系温度对浆液进行增浓(从以往的70％提高至75％以上)；b.提高研磨效率---减少能耗，减少研磨介质损耗；c.阻止二次聚集---阻止形成的纳米级碳酸钙颗粒重新聚集，需克服更大的表面能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种耐高温、能够提高研磨效率并能够阻止二次聚集的纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂。

本发明的另一个目的是提供上述纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂的制备方法。

本发明的再一个目的是提供上述纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂在纳米级碳酸钙研磨中的应用。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂，其特征在于，由包含丙烯酸单体、聚环氧琥珀酸单体的反应物单体与引发体系混合并发生聚合反应制得，所述丙烯酸单体和所述聚环氧琥珀酸单体的重量比为1∶0.1～0.3，所述引发体系为由氧化剂和还原剂组成的氧化还原体系，所述引发体系中氧化剂和还原剂的总重量是丙烯酸单体重量的9～24％，所述引发体系中氧化剂和还原剂的重量比1∶1.5～5。

进一步，所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾或双氧水中的一种或多种，所述还原剂为亚硫酸氢钠、次亚磷酸钠或硫酸亚铁中的一种或多种。

进一步，所述聚环氧琥珀酸单体采用下述方法制备：以马来酸酐为原料，在水和氢氧化钠存在的条件下使马来酸酐水解成马来酸盐，在65～80℃的温度下向所得混合物中依次加入钨酸钠和重量百分比浓度为30％的双氧水，反应时间为60～150min，反应完毕后降至常温，再加水得到重量百分比浓度为10～30％的聚合物溶液；其中以100重量份的马来酸酐为基准，水解时用水为150～160重量份，氢氧化钠为35～50重量份，双氧水为30～40重量份，钨酸钠为2～4重量份。

进一步，在反应物单体与引发体系混合之前，将所述反应物单体配成重量百分比浓度按丙烯酸单体的重量计为10～30％的反应物单体水溶液A，将组成引发体系的氧化剂配成重量百分比浓度为30～50％的氧化剂水溶液B，将组成引发体系的还原剂配成重量百分比浓度为30～50％的还原剂水溶液C。

本发明提供的上述纳米重质碳酸钙助磨分散阻聚剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将丙烯酸单体、聚环氧琥珀酸单体和水配成反应物单体水溶液A；

(2)将组成引发体系的氧化剂与水混合配成氧化剂水溶液B；

(3)将组成引发体系的还原剂与水混合配成还原剂水溶液C；

(4)在85～95℃的条件下，将反应物单体水溶液A、氧化剂水溶液B和还原剂水溶液C同时滴加至反应器中混合，滴加时间为2～3小时，总反应时间为5～6小时，反应完毕后降温至50℃以下，用氢氧化钠中和至pH为7～8即可。