[发明专利]研磨碳酸钙生产工艺、研磨碳酸钙悬浮液及纸

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨碳酸钙生产工艺、研磨碳酸钙悬浮液及纸。

背景技术

研磨碳酸钙（GCC）是目前造纸工业中使用最为广泛的无机矿物质。GCC的使用可以降低纸张的生产成本，同时会赋予纸张更好的白度和光散射系数。GCC是由天然石灰石，主要是方解石，通过破碎、磨粉等机械操作完成。

在造纸工业中，为了便于GCC的存储和流送，制备出的GCC通常以高固含的液态悬浮液存在，其固含量通常在60%-75%。为了减少研磨过程的能耗及GCC存储过程中粒子的絮聚，在GCC的研磨过程中通常需要使用分散剂。

目前常用的分散剂为聚丙烯酸及其盐类，为表面带有高负电荷密度、低分子量的聚合物。然而，聚丙烯酸及其盐类为高分子合成产品，其合成单体丙烯酸具有强刺激性、易燃，对人的皮肤和呼吸道刺激较为严重。

发明内容

有鉴于此，提供一种能够解决上述问题的研磨碳酸钙生产工艺、研磨碳酸钙悬浮液及纸实为必要。

一种研磨碳酸钙生产工艺，其包括如下步骤：提供纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液；提供待研磨的碳酸钙，以所述纳米纤维素溶液作为分散剂，按照1吨碳酸钙加入绝干量为1～10千克的所述纳米纤维素溶液的混合比例来配制混合液，对所述混合液进行研磨处理以得到研磨碳酸钙悬浮液。

一种研磨碳酸钙悬浮液，所述研磨碳酸钙悬浮液采用如上所述的研磨碳酸钙生产工艺所制得。

一种研磨碳酸钙悬浮液，其包括研磨碳酸钙颗粒，该悬浮液还包括作为分散剂的纳米纤维素溶液，该纳米纤维素溶液中纳米纤维素的纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm，且在所述研磨碳酸钙悬浮液中，碳酸钙与纳米纤维素的比例是1吨碳酸钙加入绝干量为1～10千克的纳米纤维素。

一种纸，其使用如上所述的研磨碳酸钙生产工艺所制得的研磨碳酸钙作为填料抄造而成。

本发明所提供的研磨碳酸钙生产工艺，其根据纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液具有与聚丙烯酸及其盐类分散剂相类似的结构特性，即表面带有高负电荷密度以及低分子量，利用纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液作为分散剂来与碳酸钙进行混合以制备研磨碳酸钙，可以使得到的研磨碳酸钙具有与聚丙烯酸钠及其盐类作为分散剂时类似的粒径，同时在研磨碳酸钙在生产过程中避免了使用聚丙烯酸及其盐类来作为分散剂，从而有效的避免了聚丙烯酸及其盐类在制造、使用过程中，其合成单体对人的皮肤和呼吸道所造成的损害。

另外，由于本发明所提供的研磨碳酸钙生产工艺，其使用了纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液作为分散剂，因此纳米纤维素会留在最终得到的研磨碳酸钙悬浮液中，由于纳米纤维素具有高的比表面积，可以部分吸附在分散的GCC表面，这在填料与纤维结合时提供了更多的结合点，有利于提高纤维与填料间结合力，从而使得使用该研磨碳酸钙所抄造出来的纸张的抗张、耐破、撕裂度和内聚力均有所提高。

具体实施方式

本发明实施方式提供的研磨碳酸钙生产工艺，其包括如下步骤：

提供纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液；

在本实施方式中，所纳米纤维素溶液采用如下方式进行制备：采用TEMPO氧化体系对植物纤维进行氧化预处理，以得到氧化改性纤维；对所述氧化改性纤维进行洗涤过滤后配制成氧化改性纤维溶液；对所述氧化改性纤维溶液进行机械处理以得到羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液，其中，所述机械处理选自高压均质法、微流化法、盘磨法中的一种或几种。

当然了，在上述制备过程中，对所述氧化改性纤维进行洗涤过滤的主要目的是去除得到的氧化改性纤维中的TEMPO氧化体系残留物，在不考虑TEMPO氧化体系残留物的情况下，可以不对所述氧化改性纤维进行洗涤过滤。

可以理解的，除了通过上述方式来制备所述纳米纤维素溶液，还可以采用酸水解法等本领域所常用的制备纳米纤维素溶液的方式，只要能够得到纤维表面羧基含量为0.2～1.5mmol/g、纤维纤维直径小于等于100nm的纳米纤维素溶液即可。

在本步骤中，所述纳米纤维素优选为羧基含量为1.0～1.5mmol/g、纤维直径小于等于10nm的纳米纤维素。