硅微粉和钛白粉组合物在造纸上的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种钛白粉组合物，由钛白粉和硅微粉组成，所述钛白粉组合物累积粒度80%的质量：累积粒度20%的质量大于等于4.5，小于等于10；钛白粉d50与硅微粉的d50差值不大于20μm；钛白粉与硅微粉的bet比表面积比值应当在2.0到15.0之间；pH=7时，钛白粉的Zeta电位与硅微粉的Zeta电位绝对值之差应在10‑35之间。该钛白粉组合物可以应用于造纸中，而使成品纸张具有相比于普通钛白粉硅微粉制成的纸张更好的性能。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种应用于造纸的钛白粉组合物，及其制备方法。
技术介绍
：目前常规的造纸生产领域，以文化用纸为例，是以大量的植物纤维纸浆为主作为纸张骨架，通过填加矿物填料和少量的化学助剂完成造纸。矿物填料(如硅微粉)的加入，可以显著提高纸张的机械性能，但同时，随着填料的加入，纸张的光泽度及白度都会有显著的下降。钛白粉，其主要成分为二氧化钛，是目前性能最佳，应用最广的一种白色工业原料，广泛应用于涂料，造纸，塑料生产等行业。然而纸张的使用环境多变，传统的钛白粉虽然可以提高纸张的白度和不透光性，但是其附着度和耐磨性不够高，因此急需要一种造纸用的钛白，使得其在保证纸张的白度、光泽度和不透光性不降低或降低不多的情况下，可以大幅提高纸张的附着度和耐磨性。中国专利201210360172.0提到了添加二氧化硅以提到纸张的韧性，但没有考虑到其对纸张白度，光泽度等影响。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
：本专利技术的目的是制备一种造纸用钛白粉组合物，该组合物由钛白粉和硅微粉组成。该组合物可以解决现有技术中，随着钛白粉加入硅微粉后，纸张成品的白度及光泽度显著下降的技术问题。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案如下：一种应用于造纸的钛白粉组合物，由钛白粉和硅微粉组成，钛白粉含量为50-90％，硅微粉含量10％-50％，所述的组合物累积粒度80％的质量与累积粒度20％的质量之比大于等于4.5，小于等于10。(本文中提到的累积粒度为小于某粒径的粒子数，例如累积粒度80％的质量就是指粉体中粒径最小的80％的颗粒的质量)优选的，该钛白粉组合物累积粒度80％的质量与累积粒度20％的质量之比为6。进一步地，钛白粉D50小于等于5μm，硅微粉D50小于等于25μm，钛白粉D50与硅微粉的D50差值不大于20μm。(D50表示粉体的中位粒径)优选的，该钛白粉组合物中钛白粉D50与硅微粉的D50差值为4。进一步地，所选钛白粉与所选硅微粉的bet比表面积比值应当在2.0到15.0之间。优选的，钛白粉与所选硅微粉的bet比表面积比值为6。进一步地，在pH＝7时，所选硅微粉的Zeta电位绝对值与钛白粉的Zeta电位绝对值之差在10-35之间。优选的，在pH＝7时，所选硅微粉的Zeta电位绝对值与钛白粉的Zeta电位绝对值之差为16。优选的，在上述钛白粉组合物中，钛白粉与硅微粉质量比为249:95。优选的，钛白粉由锐钛型钛白粉和/或金红石型钛白粉组成。进一步地，本专利技术还提供一种制备该钛白粉组合物的方法，该方法具体为：将硅微粉加入酸溶液，并在恒温下搅匀制浆，酸洗后的硅微粉经水洗，过滤，移至已装有钛白粉及少量表面活性剂的球磨罐中，加入球磨介质，并湿磨陈化，过滤，干燥，从而得到成品。优选的，酸溶液为盐酸，浓度为5mol/L。优选的，表面活性剂为油酸，壬基酚聚氧乙烯醚，十二酸，脂肪醇聚氧乙烯醚的一种。优选的，球磨的步骤为：称取1/3质量的硅微粉投入至已装有钛白粉及少量表面活性剂的行星式球磨机中，加入球磨介质，设置转速180r/min湿磨陈化2h，提升转速至300r/min，湿磨陈化2h。将剩余的硅微粉投入至行星式球磨机中，设置转速180r/min湿磨陈化2h，提升转速至300r/min，湿磨陈化2h。球磨转速为180r/min，时间为4h。优选的，球磨机中的钢球直径选自3-5mm。进一步地，本专利技术还提供一种纸张，该纸张由下述重量份的组分组成，如权利要求1-9任一项所述的钛白粉组合物20-50份，漂白针叶浆20-26份，漂白阔叶浆40-52份，湿强剂1-3份，助留剂0.5-1份，消泡剂0.3-0.7份。制备方法为本领域的常规技术。优选的，该纸张由下述重量份的组分组成，钛白粉组合物38份，漂白针叶浆26份，漂白阔叶浆52份，湿强剂2份，助留剂1份，消泡剂0.5份。钛白粉作为纸张中的重要组分，其自身性质，如粒径，分散性，比表面积等指标，对纸张的成品质量有着重要影响。例如，钛白粉粒径的分布可影响纸张成品的不透明度，遮盖力等指标，分散性可影响纸张的留着率，比表面积与纸张强度密切关联，等等。钛白粉的粒径及粒径分布，直接影响钛白粉的白度，遮盖力，以及机械性能，同时也会对分散性产生影响。粒径较小(在可见光半波长范围内)虽然可以增加钛白粉的白度，但同时也会影响钛白粉的遮盖力以及机械性能。钛白粉的分散性，由自身粒径及Zeta电位决定，直接影响纸张成品的留着率。钛白粉平均粒径越小(可见光的半波长范围内)，粒径分布越均匀，其在水中的Zeta电位绝对值越高，在纸浆中的分散性也就越好，但对于溶剂的pH值十分敏感。钛白粉的比表面积，由自身粒径及粒径的圆形度等因素决定，会对成品的纸张强度产生影响。较小的比表面积可以增加纸张强度，但同时，也会降低纸张的适印性。因此，在本专利技术中，经过专利技术人大量的实验，意外的发现，通过对钛白粉、硅微粉这两种组分的粒径、分散性、比表面积等指标的选择，可以获得一种钛白粉组合物，使用该组合物的纸张可以获得更好的的遮盖力，留着率以及机械强度。专利技术人发现，虽然钛白粉与硅微粉的粒径分布不同，但是当钛白粉与硅微粉的粒径分布有一特定百分比的区域相重合时，该组合物会表现出良好的机械性能，以及下降不很明显的白度。此外，专利技术人在实验中还发现，钛白粉和硅微粉的比表面积比值在一定范围内时，成品纸张会有一个相对较好的适印性。同时，钛白粉组合物bet比表面积与理论比表面积的比值在1-2之间时，成品纸张有着较好的光泽度。已知bet比表面积与理论比表面积的比值越接近于1，粉体颗粒越接近于球体。粉体越接近于球体，其表面的孔洞坑洼更少，也就降低了粉体的光反射面积，然而当bet比表面积与理论比表面积的比值过大时，粉体颗粒形状过于不规则，会导致成品纸张的表面光滑度降低，从而影响光泽度。进一步的，专利技术人还在实验中发现，钛白粉与硅微粉在纯化水中的Zeta电位绝对值差值过大或过小都不利于组合物分散性的提高。已知在中性条件下，钛白粉与硅微粉Zeta电位均为负值，颗粒粒径越小，Zeta电位绝对值越大。显然，硅微粉的Zeta电位绝对值应高于钛白粉，否则钛白粉组合物分散性将低于硅微粉。然而，当硅微粉Zeta电位绝对值过高的时候，反而会影响钛白粉组合物的Zeta电位值。专利技术人推测，由于硅微粉为混合物，不可避免的含有少量杂质，硅微粉颗粒和钛白粉颗粒外电层均会对杂质产生吸附作用，少量的吸附不会对电位产生影响。而当硅微粉Zeta电位绝对值超出钛白粉过多时，其颗粒外侧电层会吸附大量杂质颗粒，并吸附钛白粉颗粒表面的杂质，从而降低硅微粉的Zeta电位，因此，分散性过高的硅微粉反而不利于钛白粉组合物分散性的提高。本专利技术的有益效果为：在应用于造纸工业中时，该钛白粉组合物相比于普通钛白粉硅微粉的组合物，其在成品纸张中有着更好的分散性，从而能够改善纸张的白度，光泽度及机械强度等指标。具体实施方式：值得说明的是，下述数据由专利技术人通过大量实验获得，限于篇幅，在说明书中只展示其中的一部分，且本领域普通技术人员可以在此数据下理解并实施本专利技术，未展示的数据均具有与下述实验结论相同的趋势并可得出相同的结论，后文不再赘述。实验例1取不同粒径分布的工业用钛白粉，以相同的配方(钛白粉38份，漂白硫酸盐针叶木浆26份，漂白硫酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于造纸的钛白粉组合物，由钛白粉和硅微粉组成，钛白粉含量为50‑90％，硅微粉含量10％‑50％，其特征在于，所述的组合物累积粒度80％的质量与累积粒度20％的质量之比大于等于4.5，小于等于10。

【技术特征摘要】
1.一种应用于造纸的钛白粉组合物，由钛白粉和硅微粉组成，钛白粉含量为50-90％，硅微粉含量10％-50％，其特征在于，所述的组合物累积粒度80％的质量与累积粒度20％的质量之比大于等于4.5，小于等于10。2.根据权利要求1所述的钛白粉组合物，其特征为：该钛白粉组合物累积粒度80％的质量与累积粒度20％的质量之比为6。3.根据权利要求1或2所述的钛白粉组合物，其特征为：钛白粉D50小于等于5μm，硅微粉D50小于等于25μm，钛白粉D50与硅微粉的D50差值不大于20μm。4.根据权利要求3所述的钛白粉组合物，其特征为：该钛白粉组合物中钛白粉D50与硅微粉的D50差值为4。5.根据权利要求1所述的钛白粉组合物，其特征为：所选钛白粉与所选硅微粉的bet比表面积比值应当在2.0到15....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐英豪，
申请(专利权)人：徐英豪，
类型：发明
国别省市：河南;41