[发明专利]用于在丙烯酸类聚合物溶液和所述溶液中原位制备的碱性碳酸盐存在下在水中研磨碳酸钙的方法

说明书

本发明涉及一种用于在丙烯酸类研磨助剂和碱性碳酸盐存在下在含水介质中通过研磨来制备碳酸钙含水悬浮液的方法。对于在悬浮液的流变学和粒度方面的相同性能水平，这些盐能使所用研磨助剂的量降低。通过限制丙烯酸类聚合物的量，所述丙烯酸类聚合物为来源于不可再生的化石能源的材料，我们的自然资源得到保护。

该方法的原创特征之一在于：通过过量碱性氢氧化物的加入和二氧化碳的鼓泡在丙烯酸类聚合物水溶液本身中制备碱性碳酸盐的第一步。通过如此操作使用气体（CO₂）和液体（碱性氢氧化物），而不是直接使用具有与处理粉末状刺激性产品相关的缺点的粉末形式的碱性碳酸盐。此外，如京都议定书所建议的，通过消耗二氧化碳可以为降低大气中CO₂的比率做贡献。

矿业是化学品的主要消耗方。这些化学品在矿物质经历的各种转换/改性/加工步骤中使用。因此，在天然或合成来源的碳酸钙的情况下，进行被称为“分散”操作（颗粒在液体中的悬浮）或当干燥或在湿的介质中时被称为“研磨”操作（颗粒的粒度尺寸的降低）的许多操作。

通过研磨助剂和分散剂的分别使用使这两种操作都变得更容易，研磨助剂的作用是促进颗粒摩擦和破碎的机械作用，分散剂的功能是当矿物质引入其中时保持悬浮液的粘度在可接受的范围内。本发明涉及使用研磨助剂的研磨方法。

关于这样的添加剂的现有技术特别丰富。多年来，已知丙烯酸的水溶性均聚物构成辅助碳酸钙在含水介质中分散或研磨的有效试剂。可以有效地参照文件FR 2 539 137、FR 2 683 536、FR 2 683 537、FR 2 683 538、FR 2 683 539和FR 2 802 830。

对于同一类型的应用，同样有益的是共聚丙烯酸与其他羧基单体，例如衣康酸、甲基丙烯酸或磺酸，诸如丙烯酰胺基-2-甲基-2-丙磺酸或马来酸酐，和/或与其他不具有羧基官能团的烯属不饱和单体，例如丙烯酸酯：在前述文件中也描述了这些变体。

还已知调节上述聚合物的多分散指数能使其性能特征中的一些被优化。在文件“Synthesis and Characterization of Poly(acrylic acid)Produced by RAFT Polymerization.Application as a Very Efficient Dispersant of CaCO₃,Kaolin,and TiO2”(Macromolecules,36(9),3066-3077,2003)和“Dispersion of calcite by poly(sodium acrylate)prepared by Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer(RAFT)polymerization”(Polymer(2005),46(19),8565-8572)中对此进行了描述。如文件WO 02/070571和WO 2005/095466中所说明的，尤其使用被称为“活性”技术的聚合技术可以确定该多分散指数。关于这点，专利FR 2 514 746描述了所谓的“分级”法，其使得能够通过选择长于给定长度的聚合物的链来调节多分散指数。

还已知，在具体的制备碳酸钙的方法的情况下，这些聚合物的分子量的选择可以改进所述方法的效率：例如专利EP 1 248 821强调具有高分子量的羧基聚合物，以在水中分散来自不存在聚合物的低浓度研磨步骤的大量碳酸钙。

独立于这些改进基于丙烯酸的分散剂或研磨剂的应用性能的不同策略（共聚单体的选择，聚合技术的选择，分子量的调节），已知某些中和剂的特定选择导致明显改进的应用性能。

因此，文件EP 0 100 948证实利用钠离子和钙离子中和的优点。关于这点，一批随后的专利（FR 2 683 538和FR 2 683 539）偏向镁/钠离子对。最后，已知一批最近的专利（EP 1 347 834和EP 1 347 835），其基于使用一价试剂（优选钠）和至少一种二价试剂（优选钙或镁）的共同作用的部分中和（不是所有的羧基位点都被中和）。

但是，所有这些溶液都依赖于丙烯酸的均聚物和共聚物的使用，已知其产生二氧化碳并来源于原料丙烯，而丙烯本身又来源于石油即化石能源。在工业方法例如在含水介质中研磨碳酸钙中最小化其用量目前是化学工业中的主要挑战。该策略可以有助于如京都议定书所限定的降低CO₂的比率，并限制我们对使用化石能源的方法的依赖：更一般地说，其符合“绿色化学”和“可持续发展”的概念。