在硬水中稳定含二氧化硅的阴离子微粒的方法技术

一种当含二氧化硅的阴离子微粒与硬水混合时，稳定含二氧化硅的阴离子微粒的方法以及一种稳定组合物，该方法包括在硬水与含二氧化硅的阴离子微粒混合之前，向硬水中添加一种或多种降低硬度的添加剂；或者，在硬水与含二氧化硅的阴离子微粒混合之前，向含二氧化硅的阴离子微粒中添加有效稳定量的一种或多种降低硬度的试剂；该稳定组合物包括含二氧化硅的阴离子微粒和有效稳定量的一种或多种降低硬度的添加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含二氧化硅的阴离子微粒在造纸中的用途。更具体地，本 专利技术涉及使用降低硬度的添力口剂来防止硬水中的微粒胶凝或沉淀的方法， 以及包括含二氧化硅的阴离子微粒和降低硬度的添加剂的稳定组合物(stabilized composition )。
技术介绍
含二氧化硅的阴离子微粒在纸制品和纸板制品的生产中用作保留步 骤(retention program )和脱水步骤的一部分。在造纸工艺中，在高分子量 的絮凝剂的添加时刻(addition point)之前或之后，将这些颗粒添加到含 有纤维素纤维、填充剂、粘土、染料、淀粉、促凝剂、阴离子垃圾捕集剂 (ATC，s)和其他添加剂的流动浆料中。在将包括含二氧化硅的阴离子微 粒的产品添加到浆料之前，用工艺用水或淡水稀释该产品。此稀释可以根 据体积计算且可以在约25倍到约200倍的范围内，即， 一加仑含有含二 氧化硅的阴离子《鼓粒的产品可以与25加仑到200加仑的水混合。已知由于这样的稀释可以使得含二氧化硅的阴离子微粒胶凝或沉淀， 这取决于稀释水的硬度。微粒的这种胶凝或沉淀导致降低的保留性能和脱 水性能，从而要求更高的用量以及相应增大的材料成本以获得期望的性能 水平。也可以中断制造以便从管道系统和稀释系统去除凝胶。稀释水质量 的涨落也可以导致工艺性能的变化以及由于保留和排放的变动而导致的 产品质量的变化。为了避免前述问题，制造者已经被迫进行昂贵的水处理 以便在用作含二氧化硅的阴离子微粒的稀释剂之前，降低水的硬度。因此， 当硬水必须用在造纸工艺中时，存在对用于稳定含二氧化硅的阴离子微粒6以抵抗胶凝或沉淀的组合物和方法的迫切的需求。 专利技术概述本专利技术是当含二氧化硅的阴离子微粒与硬水混合时，稳定含二氧化硅 的阴离子微粒的方法，该方法包括在硬水与含二氧化硅的阴离子微粒混合之前，向硬水中添加一种或多种降低硬度的添加剂；或者，在硬水与含二 氧化硅的阴离子微粒混合之前，向含二氧化硅的阴离子微粒中添加有效稳 定量的 一种或多种降低硬度的试剂。在另一个方面，本专利技术是一种稳定组合物，其包括含二氧化硅的阴离 子^(敬粒和有效稳定量的 一种或多种降低石更度的添加剂。此处描述的降低硬度的添加剂的使用允许用具有以碳酸钙计高达约 1200 ppm硬度的水来稀释含二氧化硅的阴离子微粒产品，而不会形成凝胶 或沉淀。本专利技术的详细描述当微粒与硬水混合时，本专利技术使用无机的、有机的或聚合的降低水硬 度的添加剂来稳定含二氧化硅的阴离子微粒以抵抗胶凝或沉淀。在水与微 粒混合之前，可以向水中添加添加剂，或者，在孩t粒与水混合之前，可以 向樣i粒中添加添加剂。如此处使用，"稳定"和"稳定性"意味着抑制或防止由用硬水稀释含 二氧化硅的阴离子微粒产品引起的含二氧化硅的阴离子微粒的胶凝或沉 淀。对本专利技术来说，水的硬度被定义为水中溶解的多价阳离子的总数。参 见"The Nalco Water Handbook! Nalco水处理手册)"，编辑Frank N. Kemmer， Chp.4-1, McGraw-Hill Book Company, New York, 1979。尽管最普遍的这样 的阳离子是钙和镁，但是铁、锶和镁可以起作用(AWWA, 1990; EPA， 1986)。硬度通常被表示为碳酸钧(CaC03)的等价量。通常而言，根据硬度将水分类(EPA, 1986)。水的硬度将以格令每加仑、毫克每升(mg/1) 或百万分之几(ppm)来表示。 一格令的硬度等于17.1 mg/1或n.l ppm的硬度。降低水硬度的添加剂适于稳定在具有以碳酸钩计至少约60 ppm硬度 的水中的含二氧化硅的阴离子微粒，然而，当稀释水具有以碳酸4丐计大于 180 ppm的硬度时，降低水硬度的添加剂被有利地使用。适合于利用本专利技术的添加剂而在硬水中稳定的含二氧化硅的阴离子微 粒包括但不限于，胶态二氧化硅、聚硅酸盐微凝胶、胶态硅酸、铝改性的 胶态二氧化硅、聚硅酸铝孩t凝胶、胶态硅铝酸、胶态硅铝酸盐、胶态沸石 (天然存在的和合成的两种)、天然的和合成的层状硅酸盐如膨润土、蒙 脱石(montmorillinite )、锂蒙脱石以及类似物。层状石圭酸盐也称为"片状 硅酸盐"且此处被定义为天然或合成的矿物，其中所有Si04四面体与其他 三个共享角落，因而形成了延展的层或片。其他阴离子交联的微粒，如可 从Ciba Specialty Chemicals, Basel, Switzerland获得的Polyflex CP，也将 获益于本专利技术。对于本专利技术来说，孩i粒被定义为在溶液中具有至少一个尺寸在纳米尺 度范围内，即小于l微米的任何材料。这些材料是粒度通常在胶态范围的 材料。例如，被称为纳米颗粒的胶态二氧化硅主要由直径小于l微米，优 选小于500nm且更优选小于100 nm的一次颗粒物组成。然而，应该理解， 这些一次颗粒物可以经由制造^皮团聚且仍被认为是微粒。其他实例是具有 至少 一个特征尺寸在纳米范围内例如片厚度约10 nm的天然和合成的层状 硅酸盐。代表性的层状硅酸盐包括膨润土、蒙脱石、合成粘土 ( laponite )、 锂蒙脱石以及类似物。"产品"意指包括阴离子的含二氧化硅的微粒的任何商用产品。通常， 阴离子的含二氧化硅的微粒构成按重量计，约5%到100%的产品。商业 提供物的物理形式可以是作为水中自由流动的粉末和^1体。含二氧化硅 的阴离子微粒产品是可得到的，如从Nalco Company, Naperville， IL; Eka Chemicals AB， Bohus， Sweden; Akzo Nobel, Arnheim， Netherlands或Eka Chemicals, Inc., Marietta, GA 4寻到Compozil⑧或纳米颗4立；乂人Ciba SpecialtyChemicals, Tanytown, NY得到Hydrocol 、 Particol 、 TelioForm②或 PolyFlex ;从Kemira Oyj, Helsinki, Sweden《寻到Fennosil ;从Buckman Laboratories International, Inc., Memphis, TN《寻到Mosaic (MP系歹'J ); 以 及从Hercules Incorporated, Wilmington, DE得到胶态二氧化硅。这些被提 供为实例，但并不意味着以任何方式来限定此定义。无论这些材料是单独地，还是以混合流供给到造纸浆料中，这些材料 的组合都将明显有益。添加到浆料中的添加点可以是在任何位置，从贮浆 池开始， 一直到并包括稀释水到流浆箱(headbox)。这将包括添加到流浆 箱。此添加可以在一个点处添加或者在若干添加点处分次添加。这些阴离 子樣￡粒还可以与其他材料如萘磺酸盐曱醛(naphthalene sulfonate formaldehyde)或其他低分子量的含氮有机物混合。下面列出了/〉开过在 造纸中阴离子微粒的制备和用途的代表性专利文献。US 6,372,089US 20030139517AlUS 6712934US 6475341US 6,372,806US 2003019266本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种当含二氧化硅的阴离子微粒与硬水混合时稳定所述含二氧化硅的阴离子微粒的方法，所述方法包括：　（ａ）在所述硬水与所述含二氧化硅的阴离子微粒混合之前，向所述硬水中添加有效稳定量的一种或多种降低硬度的添加剂；或者　（ｂ）在所述硬水与 所述含二氧化硅的阴离子微粒混合之前，向所述含二氧化硅的阴离子微粒中添加有效稳定量的一种或多种降低硬度的试剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯A凯泽尔，小雷蒙德D米勒，琳达S斯特里斯科，大卫A格雷坦，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]