[发明专利]在酸性pH环境中的高固体水性矿物和/或填料和/或颜料悬浮液

说明书

技术领域

本发明涉及在酸性pH环境中的高固体水性矿物和/或填料和/或颜料悬浮液，涉及一种制备此类高固体水性矿物和/或填料和/或颜料悬浮液的方法，涉及高固体水性矿物和/或填料和/或颜料悬浮液在造纸、纸用涂料、塑料、农业和/或油漆应用中以及作为纸张中的填料的用途，并且涉及包含高固体水性矿物和/或填料和/或颜料悬浮液的涂料色料配制剂。

背景技术

在实践中，水不溶性固体(如包含碳酸钙的材料)的水性制剂并且特别是悬浮液被广泛地用于纸张、油漆、橡胶和塑料工业中作为涂料、填料、延展剂和造纸用颜料以及真漆和油漆。例如，碳酸钙、滑石或高岭土的悬浮液(也被称作浆料)被大量用在造纸工业中作为制备经涂布纸张中的成分和/或填料。水不溶性固体的典型水性制剂的特征为其以悬浮液或浆料的形式包含水、水不溶性分散的固体化合物以及任选的另外添加剂。

在此方面的一个问题在于在某些条件下调整此类水性悬浮液的合适机械性能仍具有挑战性。由于碳酸钙悬浮液的运输应该在经济上是可行的，因此悬浮液中的水量或者悬浮液的体积应该尽可能的小。但是，特别是在低温下，例如典型地在冬季达到的低温下，由于悬浮液冻结造成运输及进一步处置困难，此类高固体水性悬浮液的机械性能显著变差。

除此之外，包括包含碳酸钙的材料的高固体水性悬浮液倾向于在酸性条件下例如在酸性添加剂(其可典型地是此类水性悬浮液的一部分)存在下不稳定，并且因此造成机械性能随着时间而变差。

在此方面，已经建议多项用于改善包含碳酸钙的材料的水性悬浮液的机械性能的方案。例如，WO 96/32448描述了一种加工具有低浓度碳酸盐(1至30％固体物质)的碳酸钙分散体(在工业中被称作“浆料”)的方法，其使用聚DIMDAC(二甲基二烯丙基铵均聚物)，其为10,000至500,000的低分子量的阳离子凝聚剂，以得到块体。此专利使用PCC以及研磨天然碳酸钙二者或其混合物，研磨天然碳酸钙被称为G(N)CC或研磨天然碳酸钙。此方法主要为小粒子在较大粒子上的絮凝作用、凝聚作用之一并且与纤维的相互作用的性能主要通过粒子的专有的粗粒度而获得。纸张的物理性能在其重量减少时则受到不利影响。

WO 96/32449广泛地提供相同的信息。其目标在于获得细及超细粒子的选择性凝聚作用，其使用呈现与填料总电荷相反电荷的凝聚剂。

US 4,367,207描述了一种在阴离子有机聚膦酸盐电解质存在下处理CaCO₃的方法，但其目标仅在于得到细分碳酸盐的悬浮液。

EP 0 406 662描述了一种生产合成碳酸盐的方法，其中预混物由为文石形式的CaCO₃与石灰制成；向此浆料中加入磷酸衍生物例如磷酸或其盐或各种磷酸盐类，并且最后引入CO₂以进行传统的碳酸化。此专利的目的特别在于获得具有大粒子尺寸以及特殊晶形(针状)的PCC，其工业生产在以前是不可能的。

磷酸被用于EP 0 406 662中，以便经由未经确认的磷酸钙特定地制造文石形式，该磷酸钙提供用于所需晶形的新核种。所得碳酸盐产物可用于造纸，以允许更大量矿物质被引入到纸张中，产生不可燃的内部纸张。并未提及例如纸张的不透明度、光泽或松厚度的性能。此外，唯一的应用实例涉及碳酸盐/树脂化合物。

还已知对包含碳酸盐的材料赋予特殊性能的方法。

尤其将提及耐酸性能的获得，当碳酸盐在酸性造纸工艺(它们是传统造纸程序的一部分)中被用作填料时，这种耐酸性能是有用的。因此，US 5,043,017描述了碳酸钙并且特别是PCC的稳定化，其通过钙螯合剂如六偏磷酸钙与可为弱酸(磷酸、柠檬酸、硼酸、乙酸等)的碱金属盐的缔合碱的作用来实现。

US 4,219,590描述了一种通过使用完全干的酸酐气体处理以改善干碳酸钙的方法。

在此，表面处理的改善通过脂肪酸或酸树脂或类似产品来进行。这种方法通过蒸掉磷酸、盐酸、硝酸、癸酸或丙烯酸或氯化铝或氟化铝、或富马酸等的蒸气来处理碳酸盐。其目标在于将碳酸盐粒子分裂成细粒子。

US 5,230,734也是已知的，其使用CO₂制备Ca-Mg碳酸盐。WO 97/08247描述了也用于纸张的碳酸盐配制剂，其通过弱酸法获得。碳酸盐经由弱酸和弱碱的混合物处理，它们分别为磷酸以及有机酸的衍生物。WO 97/14847也描述了用于纸张的耐酸的碳酸盐，其经两种弱酸的混合物处理以使碳酸盐的表面去活化。