[发明专利]阳离子多金属氧酸盐涂覆的三水合氧化铝分散剂

说明书

发明领域

本发明涉及可用于纸、纸板以及涂料应用的阳离子分散剂。

技术背景

三水合氧化铝(ATH)可以用作填料以生产用于纸和纸板的涂料。因为二氧化钛(TiO₂)的相对高的成本，造纸厂常常用更便宜的颜料替代物诸如ATH、碳酸钙、高岭土以及类似物替代或掺入二氧化钛。增量剂可以减少或消除对更昂贵的白色二氧化钛颜料的需求。三水合氧化铝(Al(OH)₃)代表典型的颜料和填料中的特殊例子。三水合氧化铝(Al(OH)₃)是化学活性的并且可以与聚合物反应。三水合氧化铝比较软，具有3莫氏硬度；例如，以金红石改性的二氧化钛的莫氏硬度为6.5。三水合氧化铝的折射指数比较低，为n＝1.57。

造纸商必须能够将浆料从存储区泵送到纸供应区或涂料配制区中。为了使ATH浆料被认为可用作增量剂颜料填料或用于研磨成TiO₂浆料，总的颜料固体含量应该大于50wt.％。现有技术公开了用有机分散剂或表面活性剂稳定的分散浆料；这些分散剂或表面活性剂的大多数本质上是阴离子，以便与在造纸行业中使用的阴离子涂料树脂相容。然而，存在现有技术的阳离子颜料浆料，其使用无机的聚氯化铝(PAC)作为分散剂，但是这些常常随着时间而显现出不能接受的高粘性。此外，无机分散的聚氯化铝浆料的高温加工条件和随后的热老化导致在保持用于造纸厂的湿部中的其他填料时损失有效性。

美国专利号2,187,050描述了铝盐(例如，氯化铝)，该铝盐从溶液中沉淀并且被添加到TiO₂以影响表面涂层。中和过程赋予氧化铝沉淀物中性pH，并且可溶的负性反离子(硫酸盐或氯化物)在将该氧化铝沉淀物添加到TiO₂浆料之前被洗掉。

美国专利号4,376,655公开了包含ATH和高岭土的水性二氧化钛浆料。TiO₂比氧化铝的比率在1000:1与2000:1之间。ATH可以有效地是9％-10％的水性浆料或50％-55％的干凝胶。优选地，该干凝胶包含封留碳酸盐。该程序无法生产阳离子分散颜料。

美国专利号5,171,631公开了二氧化钛颜料ATH增量剂/间隔剂颜料组合物，其包含按体积计70％-98％的二氧化钛和按体积计2％-30％的ATH，其中该ATH具有与二氧化钛相似的中值粒度。通常，二氧化钛的中值粒度为0.2微米至0.3微米。ATH与二氧化钛粒度相比具有±20％以内的中值粒度。包含该颜料的涂料组合物的实例用二氧化钛和ATH来制备并且在水中以3.23％的固体含量包含纤维素增稠剂、缔合型增稠剂、丙二醇、非离子型表面活性剂、中和剂、消泡剂、凝聚剂以及杀微生物剂。不同类型的ATH被描述并且用作TiO₂间隔剂的ATH具有负(阴离子)电荷，以便与基于阴离子树脂的颜料相容。

美国专利号5,342,485公开了在造纸业中具有改善的白度的ATH降低相对于单独使用TiO₂的成本的用途。该专利讨论了阴离子浆料中的以15％-30％的固体的ATH的用途。

美国专利号5,824,145公开了耐光的二氧化钛浆料，其包含至少78％的二氧化钛颗粒和至少3％的氧化铝颗粒以及阴离子聚丙烯酸类分散剂和具有约6.0至9.0的pH的添加剂。

美国专利号6,387,500公开了用于纸和纸板的涂料制剂，其包含具有增量剂颜料的二氧化钛颜料的水性浆料，该水性浆料包含ATH和煅烧粘土以及包括丙烯酸酯的分散剂。该技术受限于与阴离子粘合剂组合的阴离子颜料分散体。

美国专利号7,452,416公开了在TiO₂浆料研磨期间通过阶段式添加来添加的聚氯化铝的用途。当稀释时，添加阳离子聚酰胺-环氧氯丙烷聚合物(PAE)湿强度树脂以使浆料稳定。具有PAC的锐钛矿TiO₂研磨浆料不具有用于控制研磨pH和温度的规格(specification)。主要的稳定化添加剂为昂贵的有机阳离子聚合物。

美国专利号7,906,185公开用于表面处理带负电荷的二氧化硅以改善喷墨吸收性、增强光泽并且降低卷曲的阳离子勃姆石氧化铝。