[發明專利]窄粒徑重質碳酸鈣的制備方法

無效

• 申請號: 201310750358.1
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103740137A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 施曉旦;劉瑩;田雨;田久旺
• 申請（專利權）人: 上海東升新材料有限公司
• 主分類號: C09C1/02
• 分類號: C09C1/02;C09C3/04;C09C3/08;C09C3/10;D21H19/38
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種重鈣的制備方法，尤其涉及一種窄粒徑重質碳酸鈣的制備方法。

背景技術

碳酸鈣是無機化工產品中重要的化工原料，廣泛的應用于造紙、塑料、橡膠、涂料、油墨、日用化工、醫藥、食品加工、密封劑、膠黏劑等領域。根據加工方法的不同，可將其分為重質碳酸鈣又稱研磨碳酸鈣（GCC）和輕質碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣（PCC）。重鈣按生產工藝的不同又可以分為干法和濕法兩種。干法生產主要采用球磨機配分級機工藝，適用于生產平均粒徑大于3um的微細重鈣；濕法研磨主要用于生產平均粒徑小于2um、最大粒徑小于10um的填料和涂布級重鈣，多應用于造紙和高檔涂料。

隨著高速涂布技術的發展，要求碳酸鈣具有超細的粒徑，窄的粒度分布曲線，高的固含量和好的流變性。目前國內的重質碳酸鈣生產存在著以下問題：1、粗粒徑產品多，超細產品少，高級別產品粒徑分布較寬，粒徑分布不均勻，-0.1um顆粒含量較高，通常在10%以上。2、高固含量的高級別產品粘度及返粘較高，通常粘度在300mPa.s以上，產品流變性能較差。3、多數生產工藝及設備相對落后，自動化精細化控制程度不高，生產效率低，能耗高，產品質量存在較大波動。

發明內容

本發明的目的是提供一種窄粒徑重質碳酸鈣的制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明所述的窄粒徑重質碳酸鈣的制備方法，包括如下步驟：

選取最小粒徑0.3微米、最大粒徑25微米、且平均粒徑在12-22微米的重質碳酸鈣粗粉為原料，經濕法研磨，獲得窄粒徑重質碳酸鈣；所述窄粒徑重質碳酸鈣小于2微米的顆粒占全部顆粒體積的95%以上，小于1微米的顆粒占全部顆粒體積的75%以上，小于0.1微米以下顆粒占全部顆粒體積的15%以下。

所述重質碳酸鈣粗粉可以通過對石粉原料進行粗磨獲得相應粒徑范圍內的粗粉，然后通過選擇合適的篩網去除粒徑過大和過小的碳酸鈣顆粒，從而留下特定粒徑要求的重質碳酸鈣粗粉。

作為優選技術方案，所述濕法研磨為兩臺磨機串聯研磨，第一段研磨產物小于2微米的顆粒占全部顆粒體積的70-75%，小于1微米的顆粒占全部顆粒體積的45-55%，小于0.1微米以下顆粒占全部顆粒體積的4%以下，然后進入第二段研磨。

第一段研磨采用中性分散劑，加入量為重質碳酸鈣粗粉重量的0.2～2.0%；第二段研磨采用酸性分散劑，加入量為重質碳酸鈣粗粉重量的0.1～1.5%；

所述中性分散劑采用如下方法制備：

（1）將過渡金屬鹵化物，在溶劑中，氮氣保護下，40～60℃，與2,2′-聯二吡啶反應0.5～1小時，得到均勻配合物溶液；

（2）然后在70～120℃，加入乙烯基羧酸酯單體和光引發劑或光敏劑，紫外光照射30～60分鐘，再反應5～20小時；

（3）過氧化鋁柱子，除去過渡金屬，后將所得溶液與氫氧化鈉溶液混合，80～120℃水解3～10小時，使聚羧酸酯轉變為聚羧酸鈉；

（4）蒸餾除去溶劑和醇副產物，再加重量濃度為20～50%的NaOH溶液調節體系的pH為7～8，并加水調節重量固含量至41～43%，即可獲得高效重鈣研磨分散劑；

原料的重量份數配比如下：

所述氫氧化鈉溶液的用量為步驟（3）中的用量，氫氧化鈉溶液的重量濃度為20～50%；

其中：

乙烯基羧酸酯單體優選丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；

過渡金屬鹵化物為CuCl₂等過渡金屬氯化物或溴化物；

2,2′-聯二吡啶是用于絡合過渡金屬以提高其溶解度；

引發劑為二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、安息香、安息香衍生物、甲基乙烯基酮、熒光素或曙紅；溶劑為苯、甲苯、乙苯、二甲苯或乙酸乙酯。

酸性分散劑的主要成分為低分子量聚丙烯酸鈉，例如可使用上海東升新材料有限公司生產的DS-FS5325A酸性分散劑。

作為進一步優選的方案，第一段研磨采用1.8-2.2mm的硅酸鋯，真密度為4g/cm³，介質填充率（球料比）為60-65%；第二段研磨采用0.8-1.3mm的陶瓷珠，真密度為2.65g/cm³，介質填充率為50-55%。

研究發現，原料本身的粒徑分布情況是決定產品粒度分布范圍寬窄的關鍵因素，如果原料中細粒徑顆粒含量過高，超細研磨后會導致成品中0.1um顆粒含量升高。因此需要選擇合適的粒徑和粒徑分布的碳酸鈣原料。