用於造紙填料和塗料的改性超細滑石粉的製備方法

2023-05-08 18:03:31

專利名稱：用於造紙填料和塗料的改性超細滑石粉的製備方法
技術領域：
本發明涉及粉體滑石粉的表面處理的方法，具體地說，涉及用於造紙填料和塗料的改性超細滑石粉的製備方法。
背景技術：
近年來，數字印刷技術、辦公自動化和個人計算機的發展，對用紙提出更新、更高的要求，紙的年需求量正以兩位數的速度增長，在國民經濟建設中起著十分重要的作用。影響紙品質量除了紙漿纖維質量外，一個很重要的因素是紙張的填料和表面塗層。它要求紙張有一定的光澤度、平滑度和印刷適應性。因此，紙的填料和塗布顏料起到十分關鍵的作用。
目前各研究機構和生產企業為了提高紙品質量，普遍採用進口高嶺土、鈦白粉作為填料和塗布料。
高嶺土具有片狀結構，適合於做紙張塗料，但由於本身的白度低，影響紙張的色彩；鈦白粉是理想的造紙填料和塗料，但由於價格高而影響了在造紙中的推廣應用；將滑石粉超細加工後已大量用於造紙行業，價格低廉，但由於本身的白度低，折射率低，作為紙張的填料和塗料，與鈦白粉相比還存在較大差距，目前主要作為中低檔紙的填料使用。
我國滑石粉的礦產資源豐富，因此，如何對普通的超細滑石粉進行表面處理，以滿足造紙領域的需要，是人們所十分關注的課題。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種用於造紙填料和塗料的改性超細滑石粉，以克服現有技術存在的上述缺陷，滿足造紙領域的需要。
本發明的方法包括如下步驟(1)將pH值為2～3的鈦化合物和鈦配位劑的混合水溶液與質量固含量為10-30％的超細滑石粉漿料混合，進行包覆，包覆溫度為30-90℃，優選的反應溫度為60-80℃，反應時間為1-3小時，並用鹼溶液調節反應液的pH值為1-5，使鈦離子均勻水解，異相成核析出，緻密包覆於滑石粉的表面，獲得均勻包覆的懸浮液；鈦化合物和鈦配位劑的混合水溶液中，鈦離子濃度為0.2-2mol/L，鈦配位劑的摩爾濃度為鈦離子濃度的1-2倍；所說的超細滑石粉為一種片狀顆粒，平均粒徑為0.6～0.8μm；平均粒徑指的是由英國馬爾文儀器有限公司生產的雷射粒度儀進行測定的平均粒度。
該超細滑石粉採用如下的方法進行製備將325目的滑石粉配成質量固含量為60％的料漿，放入剝片機中，並加入聚丙烯酸鈉或/和六偏磷酸鈉或/和三聚磷酸鈉或/和矽酸鈉或/和三乙醇胺或/和二乙醇胺，研磨成平均粒徑在0.6～0.8μm的超細粉體。
所說的鈦化合物選自TiOSO4、Ti(SO4)2或TiCl4；鈦配位劑選自草酸或檸檬酸；所說的鹼溶液選自氫氧化鈉、碳酸鈉或氨水等，質量濃度為10～30％；鈦化合物的質量用量以折合二氧化鈦的量計，為滑石粉重量的2-15％，鈦化合物的量少，則產品的白度低，鈦化合物的量大，則生產成本高，理想的包覆量為4-8％；(2)將懸浮液過濾、洗滌、烘乾，並進行煅燒，以5～10℃/分鐘的升溫速率升溫至600～800℃，煅燒1-3小時；採用WGB-2000型智能白度測定儀進行檢測，白度大於94。
本發明利用滑石粉片狀結構的潤滑特性提高紙張的平滑度，同時表面包覆二氧化鈦後使之具有相當高的折射率和白度，提高紙張的光澤度和白度。該產品兼有高嶺土片狀結構和鈦白粉的高折射率高白度的雙功能性填料和塗料，在高檔紙中替代昂貴的進口高嶺土和鈦白粉，製成的紙頁具有良好的強度、不透明度、松厚度、挺度和白度，有良好的光學性能和印刷性能，對提高紙品的質量，降低紙張的生產成本，具有十分重要的意義。
具體實施例方式
實施例1將600克325目的滑石粉配成60％的固含量，放入剝片機中，並加入滑石粉質量0.02％的聚丙烯酸鈉，研磨成平均粒徑在0.62μm的超細粉體。
所說的剝片機為一種通用設備。
配製TiOSO4濃度為0.4mol/L的水溶液100毫升，並加入草酸絡合劑7.2克，用氨水調至溶液的pH為2.5，獲得草酸氧鈦配合物溶液。
取固含量為60％的滑石粉漿料150克，加水150克，使固含量稀釋至30％的滑石粉漿料。將上述製備的草酸氧鈦配合物溶液加入到滑石粉漿料中，在攪拌下使反應液的溫度升至70℃，並用氨水調至溶液的pH值為3.5，恆溫包覆2小時，漿料過濾洗滌烘乾，以每分鐘8℃升溫速率升溫到800℃，恆溫煅燒2小時得表面包覆二氧化鈦的滑石粉，二氧化鈦的包覆量為3.5％，粉體白度94.2。
用該粉體製成固含量為65％的造紙塗料，其中三聚氰胺甲醛樹脂抗水劑0.4％，膠乳5.0％，其塗料的粘度1200cps，塗布紙測試結果，白度83.4，印刷光澤度97，光澤度67。
對比試驗，沒經表面包覆二氧化鈦滑石粉的白度86，製成固含量為65％的造紙塗料的粘度1150cps，塗布紙測試結果，白度80.4，印刷光澤度94，光澤度62。
實施例2同實施例1製成滑石粉漿料備用。
配製TiCl4濃度為0.7mol/L的水溶液100毫升，並加入草酸12克，用碳酸鈉調至溶液的pH值為2.0，獲得草酸氧鈦配合物溶液。
然後將上述溶液加入到400克固含量為20％的滑石粉漿料中，在攪拌下使反應液的溫度升至75℃，並用碳酸鈉溶液調至溶液的pH值為3.0，恆溫包覆2.5小時，漿料過濾洗滌烘乾，以每分鐘10℃升溫速率升溫到700℃，恆溫煅燒3小時得表面包覆二氧化鈦的滑石粉，二氧化鈦的包覆量為7％，粉體白度95。
同實施例1製成固含量為65％的造紙塗料，粘度1300cps，塗布紙測試結果，白度84.1，印刷光澤度98.4，光澤度68。
實施例3將325目的滑石粉配成60％的固含量，放入剝片機中，並加入滑石粉含量的0.2％的三乙醇胺進行剝片研磨，得平均粒徑在0.75μm的超細粉體。
配製Ti(SO4)2濃度為0.5mol/L的溶液100毫升，加入檸檬酸15克，並用氨水調至溶液的pH值為2.6。取固含量為60％的滑石粉漿料150克，加水300克配成固含量為20％的漿料。在滑石粉漿料中加入上述硫酸鈦與檸檬酸配製的混合液，在攪拌下升溫至75℃，恆溫包覆1小時，並用氨水溶液調至反應液的pH值為4.0，恆溫包覆1.5小時，漿料過濾洗滌烘乾，以每分鐘6℃升溫速率升溫到800℃並恆溫煅燒1時，得表面包覆二氧化鈦的滑石粉，二氧化鈦的包覆量為8.8％，粉體白度93。
同實施例，1製成固含量為65％的造紙塗料，粘度1250cps，塗布紙測試結果，白度83.6，印刷光澤度97.4，光澤度66。
權利要求
1.一種用於造紙填料和塗料的改性超細滑石粉的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)將pH值為2～3的鈦化合物和鈦配位劑的混合水溶液與超細滑石粉漿料混合，進行包覆，包覆溫度為30-90℃，反應時間為1-3小時，並用鹼溶液調節反應液的pH值為2-5，獲得均勻包覆的懸浮液；所說的超細滑石粉為一種片狀顆粒，平均粒徑為0.6～0.8μm；所說的鈦化合物選自TiOSO4、Ti(SO4)2或TiCl4；鈦配位劑選自草酸或檸檬酸；(2)將懸浮液過濾、洗滌、烘乾；(3)將步驟(2)的改性超細滑石粉以5～10℃/分鐘的升溫速率升溫至600～800℃，煅燒1-3小時。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將鈦化合物和鈦配位劑的混合水溶液與質量固含量為10-30％的超細滑石粉漿料混合，進行包覆。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，鈦化合物和鈦配位劑的混合水溶液中，鈦離子濃度為0.2-2mol/L，鈦配位劑的摩爾濃度為鈦離子濃度的1-2倍。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所說的鹼溶液選自氫氧化鈉、碳酸鈉或氨水，質量濃度為5～30％。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，鈦化合物的質量用量以折合二氧化鈦的量計，為滑石粉重量的2-15％。
全文摘要
本發明公開了一種用於造紙填料和塗料的改性超細滑石粉的製備方法。在超細片狀滑石粉水懸浮液中加入鈦離子，通過鈦離子及鈦配位劑的加入量控制鈦絡離子的濃度及反應溫度、pH值、攪拌速率等工藝參數，調控鈦離子的水解速率，使二氧化鈦異相成核，均勻緻密包覆於滑石粉的表面，將漿料經過濾、洗滌、乾燥、煅燒得所述產品。由包覆二氧化鈦的滑石粉用於造紙填料和塗料，使成紙白度、光澤度、印刷性能等指標明顯改善，提高紙品質量，降低生產成本。
文檔編號D21H19/00GK1718924SQ2005100269
公開日2006年1月11日 申請日期2005年6月20日 優先權日2005年6月20日
發明者施曉旦, 顧達, 田久旺, 趙寶庭 申請人:上海東升新材料有限公司