[發明專利]一種硫酸鈣晶須造紙涂布顏料的制備方法

有效

• 申請號: 201210137584.8
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102675919A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王玉瓏;覃盛濤;劉艷新
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C09C1/02
• 分類號: C09C1/02;C09C3/04;C09C3/08;C09C3/10;D21H19/38
• 代理公司: 岳陽市大正專利事務所 43103
• 代理人: 皮維華

技術領域

本發明涉及一種硫酸鈣晶須造紙涂布顏料的制備方法，屬于造紙技術領域。

背景技術

硫酸鈣晶須（又稱石膏晶須，石膏纖維），是國內外近年來從脫硫石膏、磷石膏等工業石膏廢渣或金屬冶煉廢渣中提取的一種新型無機材料。硫酸鈣晶須具有低磨耗、耐高溫、耐酸堿、尺寸穩定等諸多優良理化性能，但由于應用技術開發及應用領域的局限，目前硫酸鈣晶須除在塑料、橡膠行業中用作少量添加劑外，其他行業中沒有得到大規模工業化應用。而造紙工業生產中，為了提高紙張質量，降低生產成本，通常在紙張表面涂覆一定的涂料，該涂料中70%以上的組分為碳酸鈣、瓷土等白色無機顏料。據統計，我國每年用作造紙涂布顏料的無機礦物質用量約600萬噸左右，其中95%以上為碳酸鈣和瓷土。盡管我國碳酸鈣和瓷土資源比較豐富，但碳酸鈣和瓷土礦源為不可再生資源，目前許多儲量豐富的礦山經過百年的開采已經面臨枯竭，并且由于盲目開采，對礦區植被及自然環境帶來了嚴重的破壞。如果能夠利用這種可再生的資源豐富的硫酸鈣晶須作為造紙涂布顏料，取代或部分代替不可再生的碳酸鈣或瓷土礦物顏料，對于保護天然礦產資源、節約植物纖維，有效解決固廢污染等具有十分重要的意義。

然而硫酸鈣晶須用作造紙涂布顏料存在許多關鍵的問題需要解決，如：（1）硫酸鈣晶須存在多種結晶水形態，并且結晶水形態在不同的溫度和濕度下會相互轉化，不同結晶水形態的硫酸鈣晶須在水中的穩定性差異非常大，必須對硫酸鈣晶須的結晶形態及水中的穩定性問題進行研究解決；（2）由于硫酸鈣晶須的層間結構及化學鍵的聯接與碳酸鈣及瓷土具有明顯差異，導致高固含量硫酸鈣晶須懸浮液的制備非常困難，在不加分散劑的情況下，很難制備超過30%固含量的顏料懸浮液，難以滿足造紙涂料的高濃低粘的要求；而常規的聚丙烯酸鹽、聚磷酸鹽等分散劑無法滿足硫酸鈣晶須分散和研磨的要求，因此必須對硫酸鈣晶須的分散性能進行研究；（3）硫酸鈣晶須原料具有純度高、磨耗低、白度高等優越性能，其用作造紙涂布顏料的基本性能指標不盡同于碳酸鈣、瓷土顏料，必須研究適合硫酸鈣晶須的顏料性能。綜上所述，只有合理解決以上存在的諸多問題，才能夠將硫酸鈣晶須有效的用作造紙涂布顏料，替代碳酸鈣、瓷土顏料，有效解決工業石膏廢渣的環境污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種用可循環再生的資源豐富的硫酸鈣晶須為原料，制備出高白度、低磨耗、低溶解度的滿足造紙工業應用的涂布顏料的方法。

本發明采用的技術方案是：一種硫酸鈣晶須造紙涂布顏料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：?

1）晶須原料獲取：晶須原料為脫硫石膏、磷石膏、金屬冶煉廢渣及其他工業石膏廢渣中提取的硫酸鈣晶須副產物，其中晶須純度≥99%，白度≥90%ISO，粒徑為0.5-200μm，結晶形態為半水、二水或兩者都有，晶須形狀為片狀、針狀或菱形；

2）分散：將容器中加入適量水和硫酸鈣晶須用分散劑，在攪拌狀態下慢慢加入硫酸鈣晶須原料，將所有晶須全部轉化成二水形態，調配成以二水硫酸鈣計固含量為30%-60%的晶須懸浮液，并預分散10-15分鐘，使懸浮液混合均勻，并調節pH在5.5-8之間；

3）濕法研磨：將上述調配好的硫酸鈣晶須懸浮液置于砂磨機中進行濕法研磨，研磨用介質為耐磨陶瓷珠或鋯珠，粒徑在0.8mm-1.2mm，球料比為3：1～6：1，研磨時間60-300分鐘，得到所需要的不同粒度分布的硫酸鈣晶須顏料研磨分散液；

4）顏料性能：上述經過研磨分散后的硫酸鈣晶須顏料懸浮液固含量在30%-60%之間；粘度在150-1000mPa·s；采用沉降法粒度測定≤2μm顆粒所占的比例在60%-95%，白度≥90%ISO。

所述硫酸鈣晶須用分散劑為主分散劑的單獨一種或與其他一種或兩種輔助分散劑的混合其中主分散劑為脂肪醇醚磷酸酯及酸式磷酸酯，其用量在1.5%-8%；輔助分散劑為萘磺酸鹽或分子量在15000-100000，取代度≥0.8的CMC，其用量為0%-1%。

主分散劑具體類型為MOA-3P（中國桑達化工有限公司）、Lutensit?A-EP（德國巴斯夫公司）或其他脂肪醇醚磷酸酯及酸式磷酸酯分散劑產品；輔助分散劑用萘磺酸鹽潤濕劑為Tamol?NN?8906，Tamol?NN?9104，Tamol??DN（德國巴斯夫公司）。

本發明制得的硫酸鈣晶須造紙涂布顏料可用于顏料整飾施膠涂布、低定量涂布紙、銅版紙及涂布白板（卡）的底涂或面涂。

本發明具有如下優點：

（1）采用的硫酸鈣晶須原料來源廣、條件寬，可以有效解決多種工業石膏廢渣或金屬廢渣帶來的固體污染，保護環境；