本发明专利技术涉及一种制备适于涂布纸的白色颜料混合物的方法，其中将阳离子膨化的高岭土在阴离子分散剂的存在下分散在水中，并与碳酸钙颜料混合，其改进包括使用表氯醇胺复合物膨化所述高岭土，并使用下述组合作为分散剂：基于所述阳离子膨化高岭土的干重，至少０．２％的分子量为２０００到１０，０００的缩合萘磺酸盐复合物和分子量为２０００到５０００的聚丙烯酸钠盐，所述分散剂不含木素磺酸盐。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过添加阳离子聚合物使高岭土颜料化学膨化以改进高岭土颜料，尤其涉及其中将阳离子膨化的高岭土与钙碳酸钙颜料混合的改进。更具体地说，本专利技术涉及避免当阳离子膨化高岭土与碳酸钙颜料混合物时阳离子膨化高岭土的高固体分散的含水浆料的粘度不合意地增大的方法。
技术介绍
多年来，已知高岭土作为涂布或填充纸的颜料的应用可以通过用阳离子聚合物膨化而显著地改进。参见例如公知的Pratt等人的US 4,738,726、Nemeh等人的US 4,772,332和Sennett的US 4,859,246。这些膨化高岭土有时称为“化学设计高岭土”(CEK)。在使阳离子膨化的高岭土商业化的过程中遭遇的一个困难是提供膨化高岭土的浓缩(高固体)含水浆料，所述浆料要具有造纸工业特别希望的流变性。过去已经进行了相当多的实验以提供合适的分散体系，从而实现希望的流变性。参见例如公知的Nemeh等人的US 4,772,332、Sennett的US 4,859,246和Willis等人的PCTWO 99/15566。许多年来，聚二烯丙基聚合物(称为聚二甲基二烯丙基氯化铵，polydadmac)在商业上用作阳离子聚合物。新近发现表氯醇胺缩合物在一些方面具有优势。一般认为该聚胺阳离子聚合物能够提供较高固体的流体浆料。出人意料地，我们发现当与碳酸钙颜料混合时，用表氯醇胺缩合物制造的化学膨化高岭土的高固体分散的浆料往往显著增大了粘度。当使用聚二甲基二烯丙基氯化铵时不会出现上述情况。已往为提高阳离子膨化高岭土颜料浆料粘度(流动性)而进行的努力集中于分散剂的选择上。具体地，发现阴离子磺酸盐分散剂是有利的，尤其是当它与聚丙烯酸盐分散剂组合使用时。参见上述公知的专利和出版物。例如，US 4,859,246公开了用于此目的木素磺酸盐和萘甲醛磺酸盐(LomarD)的用途。示例性实施例使用了聚二甲基二烯丙基氯化铵。在实验室试验中使用了高剪切(使用WARING BLENDOR混合器)；在中试装置试验中使用低剪切(Cowles混合器)。在实施例中使用了浓度最高可达干粘土的0.1重量％的磺酸盐。US 4,772,332(上述)教导使用木素和萘磺酸盐的组合是合意的，但是指出了木素磺酸盐对颜料亮度的不利影响。参见第6栏第51行及以下。US 4,772,332教导使用0.05％到0.15％的磺酸盐。WO99/15566公开了与8#/ton(干高岭土的0.4％)表氯醇胺膨化剂一起使用以不明确比例混合的聚丙烯酸钠、木素磺酸钠和萘磺酸钠的分散剂混合物。没有使用碳酸盐颜料。专利技术概要现已发现，只要用于分散化学膨化高岭土的分散剂具有较高含量的萘磺酸盐复合分散剂(基于该膨化高岭土干重的0.20到0.30％)并且排除木素磺酸盐分散剂，就可以使得用表氯醇胺缩合物膨化的高岭土的高固体浆料与碳酸钙颜料更相容。还必须存在0.10到0.16重量％的丙烯酸盐助分散剂。碳酸钙颜料的量为该膨化高岭土干重量的1％到40％。专利技术优选实施方案的详细描述高岭土已知用于制造膨化颜料的高岭土的粒度分布曲线的形状影响颜料的最终用途，如涂布和填充纸。已经发现具有下列粒度分布特性的粘土可提供最适宜的流变学0.55微米的中间粒度，粒度分布为约88+/-2％的粒子具有小于约2微米的当量球径且不超过约35重量％、优选不超过约25重量％的粒子具有小于0.3微米的当量球径。如果该粒度太粗，就会损害光泽度和不透明度，虽然不透明度大于用阳离子聚合物处理之前的粘土。如果超细粒子即0.3微米和更细粒子的数量太大，颜料即使可以应用，其流变性也可能会使其应用受到限制。为了实现最终形成膨化结构的高岭土的所需粒度分布，通常有必要对天然粘土进行一次或多次粒度分离。常规离心沉降用来回收所需粒度的尺寸范围，例如，90重量％小于2微米且不包含过多微细粒子。US 4,738,726的教导通过相互参考并入本文。可以使用使高岭土分级的化学方法替代机械装置，如离心装置。参见Willis等人的US 5,938,833。在本专利技术的实践中，用聚胺膨化剂处理的粘土颗粒的中间粒度为0.4到0.7微米(当量球径(e.s.d.))，优选0.5至0.6微米，这是通过传统的沉降技术使用由Micromeretics，Inc提供的SEDIGRAPH粒度分析器测量的。约80％到95重量％的粒子比2微米e.s.d.更细，低于0.3微米e.s.d.的细颗粒的含量应该低于35重量％，优选低于25重量％。在本专利技术的一个优选的实施方案实施例13中，使用了层离级的高岭土。优选地，化学膨化的高岭土产物具有至少90％的亮度。在本专利技术中用来膨化高岭土的聚季胺聚合物是水溶性的或可分散的阳离子聚合电解质聚合物，所述聚合物源自(i)仲胺，如二烷基胺，与双官能环氧化合物或其前体的反应，或(ii)低级二烷基(C1-C3)胺、双官能环氧型反应物(与(i)相同)与选自氨、伯胺、具有2至6个碳原子的亚烷基二胺和多胺的第三反应物的反应。在美国专利Re 28,807(Panzer等人)公开了(i)组的聚合物。该再次公开的专利的全部公开内容通过参考并入本文。至于环氧反应物，表卤代醇，如表氯醇，是特别优选的。至于可以用作反应物的仲胺，它们包括二甲胺、二乙胺、二丙胺和包含具有1到3个碳原子的烷基混合物的仲胺。合适的反应参数可以在美国专利Re.28,807号中得到。优选的(i)组的聚合物是由二甲胺和表氯醇反应形成的。该反应在所述再次公告专利的实施例1中详细描述。合适的市售(i)组型聚合物以商品名SHARPFLOC22、SHARPFLOC23和SHARPFLOC24销售。这些聚合物的分子量估计在大约2,000-10,000原子量单位(amu)的范围内。这些聚合物的特定分子量不是关键性的，只要该聚合物保持水可溶或水可分散即可。根据本专利技术可以使用的(ii)组聚合物一般可表征为支化的聚季胺聚合物，它们在美国专利Re.28,807号(Panzer等人)中详细描述。用于(ii)组的阳离子聚合电解质的精确反应参数在前述美国专利Re.28,807号中详述。优选的(ii)组的聚合物是由乙二胺、二甲胺和表氯醇形成的交联的聚季胺聚合物(例如参见美国专利Re.28,807号的实施例2)。合适的市售(ii)组型的聚合物以商品名SHARPFLOC25、SHARPFLOC26、SHARPFLOC27、SHARPFLOC28、SHARPFLOC29、SHARPFLOC30、SHARPFLOC31、SHARPFLOC32和SHARPFLOC33销售。这些聚合物的分子量估计为大约20,000至500,000amu。这些聚合物的特定分子量不是关键性的，只要该聚合物保持水可溶或水可分散即可。术语“阳离子膨化”是以传统的意义使用的，它是指用聚电解质使微粒浆料絮凝，从而产生使涂层中的光散射得以增强的空隙结构。碳酸钙颜料的存在量以膨化高岭土颜料的干重为基准是1/2到40％(干重)。根据本专利技术，优选在使膨化高岭土分散之后由最终用户将粉碎等级的碳酸钙颜料添加到膨化高岭土中。然而在添加分散剂之前添加碳酸钙也在本专利技术的保护范围之内。当在高岭土被膨化之前碳酸钙作为杂质与高岭土一起存在时，本专利技术也是有益的。高岭土和碳酸钙混合物的亮度优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适于涂布纸或填充纸的白色颜料，其包含用表氯醇胺复合物阳离子膨化的高岭土颜料、１／２到４０％的碳酸钙颜料和基本上由下述组合组成的分散剂：基于所述膨化高岭土颜料的干重，０．２％到０．３％的分子量为２０００到１０，０００的缩合萘磺酸盐复合物和分子量为２０００到５０００的聚丙烯酸钠盐，所述分散剂不含木素磺酸盐分散剂。
【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：S马图尔，RR贝鲁布，
申请(专利权)人：恩格哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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