具有共聚添加剂的高固体PCC制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制备沉淀碳酸钙水性悬浮液的方法、通过该方法获得的沉淀碳酸钙水性悬浮液以及沉淀碳酸钙、包含沉淀碳酸钙水性悬浮液或沉淀碳酸钙的产品及其用途。

High solid PCC with copolymerization additive

The invention relates to a method for preparing a water suspension of calcium carbonate, a precipitated calcium carbonate aqueous suspension obtained by the method, a precipitated calcium carbonate, a precipitated calcium carbonate aqueous suspension or precipitated calcium carbonate, and its use.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有共聚添加剂的高固体PCC
本专利技术涉及一种用于制备沉淀碳酸钙水性悬浮液的方法、通过该方法获得的沉淀碳酸钙水性悬浮液以及沉淀碳酸钙、包含沉淀碳酸钙水性悬浮液或沉淀碳酸钙的产品及其用途。
技术介绍
碳酸钙是在纸、油漆和塑料工业中最常用的添加剂之一。尽管天然存在的研磨碳酸钙(GCC)在许多应用中常被用作填料，但合成制备的沉淀碳酸钙(PCC)可在其形态和粒子尺寸方面进行定制，从而使得这种材料满足额外的功能。包括以下步骤的公知PCC制备方法仅产生具有低固体含量的PCC浆料：使用水使生石灰消化(slaking)，并且随后使二氧化碳通过所得氢氧化钙悬浮液而使碳酸钙沉淀。因此，这些方法典型地包括后续固体浓缩步骤以获得更浓缩的PCC浆料，以例如用于运输PCC浆料。但是，这类额外的固体浓缩步骤是耗能且成本密集的，并且需要诸如离心机的昂贵且需要高度维护的设备。此外，使用离心机的机械脱水方法会破坏所形成的PCC的结构，例如在丛集的偏三角面体PCC的情况下。WO2011/121065A1公开了一种用于制备PCC的方法，尤其包括在氢氧化锶存在下通过碳酸化氢氧化钙悬浮液来制备PCC晶种水性悬浮液的步骤。EP2537900A1公开了一种用于制备PCC的方法，其中碳酸钙浆料向反应容器中的添加速率使得在反应容器中保持特定电导率。US2011/158890A1描述了一种制备PCC的方法，涉及使用梳状聚合物，这减少了PCC的碳酸化时间。EP0313483A1公开了一种用于研磨粗石灰的研磨剂。EP2447213A1涉及制备高纯度PCC，其涉及以氯化铵水溶液使石灰消化的步骤。WO2013/142473A1涉及一种包括以下步骤的方法：消化生石灰以获得消石灰，并且在没有搅拌、没有事先在热交换器内冷却并且在没有任何添加剂存在下使消石灰经受利用二氧化碳气体的碳酸化，以制备PCC。包括添加剂的PCC制备方法公开于US专利no.6294143、5232678以及5558850中。JP2008/074629A描述了一种通过以具有阴离子基团的聚合物消化石灰来制备消石灰的方法。EP0844213A1公开了一种涉及使用分散剂的制备碱土金属化合物的沉淀物的方法。WO2010/018432A1公开了一种制备沉淀碳酸钙的方法，其使用低电荷丙烯酸酯和/或包含马来酸酯的聚合物。WO2005/000742A1描述了一种用于制备片状沉淀碳酸钙的方法，其涉及在碳酸化完成之前将聚丙烯酸酯加至氢氧化钙悬浮液中的步骤。WO2004/106236A1涉及用于制备片状沉淀碳酸钙的方法，其涉及在碳酸化完成之前将干燥浓缩的磷酸盐添加剂添加至氢氧化钙悬浮液中的步骤。由申请人的未公开申请EP14166751.9进一步可知，沉淀碳酸钙水性悬浮液可通过碳酸化石灰乳来制备，该石灰乳已经通过混合水、含氧化钙材料、至少一种具有在200至6500g/mol范围内分子量Mw的水溶性聚合物以及至少一种消化添加剂而获得，其中含氧化钙材料和水以重量比率1：2.5至1：6混合。该至少一种水溶性聚合物具有式(I)的化学结构其中n、m以及p为整数且n、m或p中至少之一大于0且n+m+p为小于或等于70，R1为H或CH3，R2为H或CH3；R3为-C(＝O)-O-R4或-C(＝O)-NH-R4，其中R4为C1至C20烷基、C3至C20环烷基和/或C6至C30芳基，任选地经一个或多个磺酸基取代，且其中环烷基和/或芳基包含一个环或多个环，该环彼此连接，以及X为H和/或M，其中M为Na、K、Li、Mg和/或Ca，且其中结构单元为呈无规、规则和/或嵌段式排列。此外可参考申请人未公开的申请EP15157025.6，其描述了用于制备沉淀碳酸钙的水性悬浮液的方法，其中石灰乳被碳酸化，其由混合水、含氧化钙材料以及至少一种阳离子聚合物获得。此外可参考申请人未公开的申请EP15177344.7，其描述了用于制备沉淀碳酸钙的水性悬浮液的方法，其中石灰乳被碳酸化，其由混合水、含氧化钙材料以及至少一种具有10000至40000g/mol分子量Mw的解聚羧化纤维素获得。还可由KR100958593B1获知一种使用添加剂以及沉淀剂制备碳酸钙的方法。该方法包括：洗提步骤，向配备有搅拌器的容器中添加包含炼钢渣或生石灰(CaO)尘的石灰基副产物、比率为20-50l/60-100g石灰基副产物的水、用量为0.01-10.0重量份/100重量份石灰基副产物的至少一种添加剂以及用量为0.01-3.0重量份/100重量份石灰基副产物的至少一种沉淀剂并且进行混合以洗提钙离子，其中该添加剂选自三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、聚碳酸钠、聚碳酸铵、聚羧酸钠、甲酸、琥珀酸、蔗糖脂肪酸酯、柠檬酸钠、柠檬酸铵、以及氯化铵，并且该沉淀剂选自阳离子沉淀剂、阴离子沉淀剂以及非离子沉淀剂；沉淀步骤，在完成在洗提步骤中的石灰基副产物、水、添加剂以及沉淀剂的混合之后使所得混合物静置一段预定的时间周期，以沉淀石灰基副产物；碳酸化步骤，在沉淀步骤完成之后分离澄清上层液洗提液，然后将二氧化碳供应到该洗提液中以引发反应，直到洗提液处于pH9；以及碳酸钙收集步骤，在碳酸化步骤完成后收集在底部沉淀的碳酸钙。但是，所述方法所具有的缺点是，与沉淀剂组合的添加剂必须被添加到含氧化钙材料中。此外，特别是在KR100958593B1中，描述了所获得的混合物分离为沉淀的底部部分和澄清的上层液洗提液。碳酸化与所得碳酸钙沉淀随后仅在所获得的澄清上层液洗提液上进行以获得包括较少杂质的碳酸钙产物。因此，所述方法需要额外的分离步骤，允许在处理期间进行固相与液相的分离，这导致沉淀碳酸钙的生产更为耗时和消耗成本。此外要指出的是，该沉淀剂在所述方法中用于吸附悬浮于水中的浆料以便通过交联聚集和沉淀浆料，这使得能够进行快速的固-液分离。但是，由于液相与固相的后续分离以及仅液相(也即澄清的上层液洗提液)碳酸化的原因，该沉淀剂并不存在于碳酸化步骤中，并且因此未用于后续的碳酸钙沉淀。WO2007/067146A1涉及一种制备沉淀碳酸钙的方法，其中氢氧化钙的碳酸化在淀粉或羧甲基纤维素的存在下进行。有鉴于以上所述的内容，存在对于提供沉淀碳酸钙的方法的持续需求，尤其是那些不需要额外分离或浓缩步骤而能够直接生产具有高固体含量的PCC悬浮液的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种用于制备PCC悬浮液的方法，该悬浮液在可接受的粘度下具有高固体含量。还希望所述方法在加工期间不需要任何机械或热浓缩步骤。还希望所述方法在加工期间，特别是在石灰乳被碳酸化之前，不需要任何分离步骤。还希望所述方法不会以负面方式影响碳酸化步骤的动力学和/或不会损害PCC的晶体结构。上述目的以及其它目的通过如在本文中在独立权利要求中定义的主题得以解决。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于制备沉淀碳酸钙水性悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：i)提供含氧化钙材料，ii)提供至少一种下式(I)的共聚物其中x、y和z以嵌段、交替或无规的方式存在；x>0且y或z至少之一>0且x+y+z的总和≤150；R1表示氢或磺基官能基团；R2表示杂原子，任选地被烷基基团、烯基基团、杂芳基基团和/或聚烷氧基化基团取代；R3和R4彼此独立地是羟基基团，(O-M+)，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备沉淀碳酸钙水性悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：i)提供含氧化钙材料，ii)提供至少一种下式(I)的共聚物

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 EP 15190284.81.制备沉淀碳酸钙水性悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：i)提供含氧化钙材料，ii)提供至少一种下式(I)的共聚物其中x、y和z以嵌段、交替或无规的方式存在；x>0且y或z至少之一>0且x+y+z的总和≤150；R1表示氢或磺基官能基团；R2表示杂原子，任选地被烷基基团、烯基基团、杂芳基基团和/或聚烷氧基化基团取代；R3和R4彼此独立地是羟基基团，(O-M+)，其中M+是单价、二价或三价阳离子，包含1-20个碳原子的O-烷基基团，包含1-20个碳原子的N-烷基基团和/或聚烷氧基化基团，iii)通过混合水、步骤i)的含氧化钙材料以及步骤ii)的至少一种共聚物获得石灰乳来制备石灰乳，其中含氧化钙材料和水以1：1至1：12的重量比率混合，以及iv)碳酸化步骤iii)中获得的石灰乳以形成沉淀碳酸钙水性悬浮液。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤iii)包括以下步骤：a1)混合步骤ii)的至少一种共聚物与水，以及a2)将步骤i)的含氧化钙材料添加至步骤a1)的混合物中；或者b1)混合步骤i)的含氧化钙材料与步骤ii)的至少一种共聚物，以及b2)将水添加至步骤b1)的混合物中；或者c)同时混合步骤i)的含氧化钙材料、步骤ii)的至少一种共聚物以及水。3.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中该方法进一步包括步骤v)：将至少一种消化添加剂添加至方法步骤iii)中，优选地，该至少一种消化添加剂选自有机酸、有机酸盐、糖醇、单糖、二糖、多糖、葡萄糖酸盐、膦酸盐、木质素磺酸盐、以及其混合物。4.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中步骤iii)中获得的石灰乳具有25℃下为1至1000mPa·s、更优选25℃下为5至800mPa·s、以及最优选25℃下为10至500mPa·s的布氏粘度，和/或步骤iv)中获得的PCC悬浮液具有25℃下为小于或等于3000mPa·s、更优选25℃下为小于或等于2500mPa·s、以及最优选25℃下为小于或等于600mPa·s的布氏粘度。5.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中步骤iv)中获得的PCC悬浮液具有基于悬浮液总重量计为至少15％重量、优选15至70％重量、更优选19至60％重量、又更优选21至50％重量以及最优选24至42％重量的固体含量。6.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中在混合步骤iii)中使用的水的温度被调节至大于0℃且小于100℃、优选1℃至85℃、更优选2℃至70℃、又更优选30℃至65℃以及最优选35至55℃的范围；和/或在步骤iv)中采用的在步骤iii)中获得的石灰乳的温度被调节至20℃至65℃并且优选30℃至55℃的范围。7.根据上述权利要求任一项所述的方法，其中步骤ii)的至少一种共聚物为下式(II)的化合物其中x和y以嵌段、交替或无规的方式存在；x和y>0且x+y的总和≤150；R1表示氢或磺基官能基团；R2表示杂原子，任选地被烷基基团、烯基基团、杂芳基基团和/或聚烷氧基化基团取代。8.根据权利要求1-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莫瑞尔，C·雅克麦特，
申请(专利权)人：OMYA国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH