[发明专利]一种用作中性纸填料的改性重钙粉体及其制备方法

说明书

一种用作中性纸填料的改性重钙粉体，由以下重量份的原料制成：碳酸钙矿石粉料100份、硬脂酸钙0.5‑5份、锐钛矿型纳米TiO₂ 0.1‑0.8份、羧甲基淀粉钠0.1‑0.5份、聚合氯化铝0.2‑0.3份、增白助剂0.01‑0.05份。其中，碳酸钙矿石粉料选用碳酸钙含量≥93.2％的碳酸钙矿石粉料；硬脂酸钙可有效地提高碳酸钙粉料作为造纸填料与纸纤维之间的相容性，羧甲基淀粉钠作为胶粘剂可促进各种添加剂有效附着在碳酸钙矿石粉料的表面，聚合氯化铝作为助留剂可有效增加中性纸对改性重钙粉体的助留率，锐钛矿型纳米TiO₂和增白助剂有助于提高中性纸张产品的白度，改性重钙粉体的粒度为325目，其R457蓝光白度值最高可达92.0％。

技术领域

本发明属于精细化学品的生产领域，具体的说是指一种用作中性纸填料的改性重钙粉体及其制备方法。

背景技术

碳酸钙(CaCO₃)是一种无机化合物，俗称石灰石、大理石、白垩等，不溶于水，是地球上常见物质之一，存在于方解石、白垩、石灰岩、大理石、霰石、石灰华等岩石内，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙也是重要的建筑材料，工业上用途甚广。

碳酸钙可由两种形式获得：一种获得方式是通过研磨大理石、石灰石、方解石等得到重质碳酸钙，简称重钙(秦广超，杜仁忠，黄云华；国内超细重质碳酸钙生产的现状及其发展；中国粉体工业；2006，4)。但随着CaCO₃微粒的细化，本身也存在着两个缺陷：一是CaCO₃微粒粒径越小，表面的原子数越多，则表面能越高，吸附作用越强，各个微粒间相互团聚，无法在有机相中很好地分散。由于经表面改性后的碳酸钙一般都具有补强作用，因此可以利用表面吸附性能的增加，吸附纳米TiO₂从而增大重钙产品的白度。二是CaCO₃作为一种填料，微粒表面亲水疏油，与有机相相容性很弱，受外力冲击时，会造成表面缺陷，导致材料性能下降(赵丽娜；碳酸钙的形貌控制及表面改性研究；吉林大学博士论文；2009)。因此需选择无机质离子型的化合物如硬脂酸钙作为添加剂进行改性，从而得到改性重钙粉体。而另一种获得方式是通过石灰乳重新沉淀的过程得到轻质碳酸钙。

造纸工业中使用重质碳酸钙(重钙)主要有两个用途，一是作为填料，二是作为涂层。目前，我国大多数造纸厂使用的是酸法造纸工艺，采用的填料主要是高岭土和滑石粉，重钙将会逐渐取代酸式施胶，重钙粉作为填料将在很大范围内代替滑石粉或高岭土。因此，为了提高矿物填料在纸纤维材料中的分散性，并且提高纸纤维的白度，必须采用有效的助剂对重钙填料的表面进行改性处理，进而增强其实用价值。近年来随着改性重钙粉体的应用研究领域的不断发展，其在工业发展中也发挥着越来越重要的作用。

纸张主要是由生物质中提取的纤维素制成，由于无机填料比浆料纤维便宜，所以可以作为造纸的填料来减少纸产品的成本，目前矿物填料在造纸中已经得到了广泛应用。常见的造纸填料有滑石粉、瓷土、黏土(高岭土)、碳酸钙、云母以及二氧化钛等。由于CaCO₃填料白度高于高岭土并且价格低于二氧化钛，所以目前造纸厂所使用的填料已经从高岭土转向碳酸钙填料。但是碳酸钙遇酸马上反应生成二氧化碳气体，因此不能用作酸性造纸工艺的填料。基于上述原因，现在造纸工艺开始转向中性造纸工艺。

目前，申请公布号为CN109260938A的专利公开了一种改性石灰石粉体制备方法及生产线，它包括：(1)将大块状的石灰石经颚式破碎机破碎处理后过40目筛；(2)将石灰石粉与十二烷基苯磺酸钠混合后经振动给料机输送至欧版磨粉机，并在输送过程中用10％CaCl₂溶液喷雾，磨粉后的石灰石被风机吹起，经选粉机进行分级，制得325目改性石灰石粉。但氯离子的存在使粉体水溶性大大增加，纸张的强度受环境湿度的影响极大。这种方法所制得的矿石型碳酸钙粉体作为填料尚无法满足纸张对白度的要求，需要补充增白助剂来进行改善，以达到造纸助剂的要求。