碳酸钙水分散体或悬浮体制造技术

本发明专利技术涉及磷酸在至少一种丙烯酸类分散剂存在下浓缩碳酸钙水分散体或悬浮体的方法中作为降低游离分散剂量，即未被吸附到碳酸钙颗粒表面上而存在于水相中的丙烯酸类分散剂部分的试剂的用途。本发明专利技术还涉及游离分散剂含量降低的碳酸钙水分散体或悬浮体。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及磷酸在至少一种丙烯酸类分散剂存在下浓缩碳酸钙水分散体或悬浮体的方法中作为降低游离分散剂量，即未被吸附到碳酸钙颗粒表面上而存在于水相中的丙烯酸类分散剂部分的试剂的用途。本专利技术还涉及游离分散剂含量降低的碳酸钙水分散体或悬浮体。【专利说明】碳酸钙水分散体或悬浮体本申请是申请日为2008年7月28日、申请号为200880108657.2、专利技术名称为“磷酸在浓缩水中碳酸钙的方法中降低游离分散剂量的用途”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及矿物材料，具体地涉及矿物材料分散体或悬浮体，更具体地涉及碳酸钙水分散体或悬浮体。
技术介绍
碳酸钙优选以水悬浮体或分散体的形式运输，这样的形式经证实比粉末易操作，特别是泵送。本领域技术人员的一个目标是输送最大可能量的矿物材料(而不过多增大介质的粘度)，这意味着要提高水悬浮体或分散体的固含量:该固含量对应于矿物材料的干重与所述分散体或悬浮体的总重量之比。该固含量通过浓缩阶段提高，浓缩阶段对应于通过机械和/或热的方式来蒸发水。对于碳酸钙，浓缩步骤可使固含量从初始的不超过50%变为最终的等于或高于60%，有时高于70%，或甚至高于72%。因此有必要加入分散剂，分散剂的功能是稳定水中高浓度的碳酸钙颗粒，而不过多增大介质的粘度。这类分散剂早已为人们熟知，并且主要由丙烯酸的均聚物和共聚物组成。当在前述浓缩步骤中加入了丙烯酸类分散剂时，其通过一定程度地吸附到碳酸钙表面上而发挥作用并通过静电机制稳定矿物颗粒。给定该丙烯酸类分散剂的组成，此吸附通常不是太完全使得一定量未被吸附的丙烯酸类分散剂保持在水相中:这可用表述“游离分散剂”来命名。因此，当制备纸用涂料(这是碳酸钙的主要应用之一)时，这部分游离分散剂是造成涂布纸的适印性降低这一主要问题的原因。.这是因为浓缩的碳酸钙水分散体和悬浮体被直接用于制备后来通过施用到纸张上而涂布纸张的涂料。在这一点上，在所述涂料的水相中，存在未吸附到碳酸钙表面上的游离分散剂部分。施加到纸张上后，涂料经历干燥步骤:亲水的游离分散剂在水的驱动下从涂层内部迁移到涂布纸的表面上。此现象是造成涂布纸表面能部分改变的原因:涂布纸的适印性因此降低。为限制该效应，本领域技术人员设法使碳酸钙水分散体和悬浮体中所含的游离分散剂的量最小。
技术实现思路
为设法解决此问题，在丙烯酸类分散剂的存在下同时使碳酸钙水分散体和悬浮体能够从低于或等于50%的浓度变为等于或高于60%的浓度，同时赋予其令人满意的粘度，本 申请人:开发了磷酸溶液在这类方法中的用途。由此表明在获得固含量和粘度等于或高于不含磷酸的相同分散体或悬浮体所获得的固含量和粘度的同时，结果是水相中游离丙烯酸类分散剂部分非常显著地降低。这有助于改进纸的适印性。据我们所知，磷酸的这类用途是全新的、特别有创造性的，这是因为该化合物到目前为止被本领域技术人员常规地用在矿物材料的水悬浮体中，只具有缓冲剂的功能:本领域技术人员从未注意到该化合物具有降低浓缩碳酸钙水分散体和悬浮体中所含游离分散剂的量的潜力。为此有广泛的技术致力于制备所谓的“耐酸”碳酸钙颗粒，所述方法包括向含矿物材料的水介质中加入螯合剂及通常为磷酸的弱酸。此方法见述于若干专利(US5043017、US5156719、W098/2960UW097/41302)和出版物“Neutral groundwood papers:practical and chemical aspects，，(InternationalPaper and Coatings Chemistry Symposium, 5th,加拿大魁北克省蒙特利尔市，2003 年 6 月16-19日，出版社:加拿大魁北克省蒙特利尔市制浆造纸学会)中，公开了磷酸的功能是稳定pH。此外，根据文件“TheChemical Structure and Properties of CondensedInorganic Phosphates，，(The Biochemistry of Inorganic Polyphosphates,1.S.Kulaev,V.M.Vagabov,T.V.Kulakovskaya, 2004John Wiley & Sons, Ltd ISBN0-470-85810-9)，从化学角度来看，不应将磷酸(H3PO4)与缩合磷酸盐化合物混淆，缩合磷酸盐化合物包括环磷酸盐、多磷酸盐和支化无机磷酸盐或过磷酸盐。这些化合物为由多个磷酸盐分子彼此缩合产生的分子，最为人们所知的是三聚磷酸盐(TPP)、焦磷酸盐和六偏磷酸盐(HMP)。除了此化学差异之外，关于制备水介质中的碳酸钙的各种工艺的技术状态在磷酸和缩合磷酸盐化合物之间有着非常明显的不同。到目前为止，如上面引用的文件中所示，磷酸主要用作含碳酸钙水分散体和悬浮体的PH稳定剂，而缩合磷酸盐化合物主要用作该矿物材料在水中的分散剂，其与丙烯酸类分散剂组合使用，如下面的文件中所述。数年来，丙烯酸类分散剂与基于缩合磷酸酯或其盐的另一分散剂之间的各种组合被用来在水中分散碳酸钙。焦磷酸钠与(甲基)丙烯酸均聚物的组合(US3661610)、六偏磷酸钠与(甲基)丙烯酸均聚物的组合(JP62-279834)以及焦磷酸钠和多磷酸钠与聚丙烯酸钠的组合(CN1884085)均是这样。在这些文件的每一个中，水溶性缩合磷酸盐化合物作为分散剂存在，其与丙烯酸类聚.合物组合有助于使碳酸钙在水中稳定而不过多改变介质的粘度。因此明显认识到这些缩合磷酸盐化合物在与丙烯酸类分散剂一起使用时可降低所用丙烯酸类聚合物的量:加入第二(磷酸盐)分散剂非常简单地用来弥补第一(丙烯酸类)分散剂的用量降低的事实。这特别是文件EP0839956(丙烯酸类/丙烯酰胺共聚物与水溶性缩合磷酸盐化合物六偏磷酸钠的组合)和文件W02006/081501(阴离子分散剂与缩合磷酸盐分散剂如三聚磷酸盐、六偏磷酸盐或三聚磷酸钠或焦磷酸四钠的组合)的目的。关于最后这两个文件，重要的是指出若干情况。第一，磷酸没有被这些专利的目的所涵盖；相反，文件W02006/081501的作者指出磷酸可用作控制pH的试剂()。这是该化合物若干年以来即已为人们所知的功能，因此该文件的作者将磷酸与其权利要求所涵盖的缩合磷酸盐分散剂加以区分。此外，为加强其论证， 申请人:选择了对这2个文件中提出的解决方案即丙烯酸类分散剂与水溶性缩合磷酸盐化合物六偏磷酸钠(在这两个文件中作为优选化合物之一被提及)的组合进行了试验。试验表明，在水溶性缩合磷酸盐化合物存在下，游离分散剂的量较高。这证实了这些文件中提出的解决方案不能解决降低游离分散剂含量这一技术问题。不希望受任何理论束缚，本 申请人:认为，磷酸在当通过引入水分散体或悬浮体中而与碳酸钙接触时，对该矿物颗粒产生高反应性。这通过与磷酸反应使碳酸钙表面改性并产生高能位点:因此，变性的矿物表面可更好地吸附(甲基)丙烯酸的均聚物和/或共聚物。未被吸附的丙烯酸类分散剂(即因此以游离形式存在于水相中的丙烯酸类分散剂)的量从而降低。据我们所知，仅有一个文件可解决与本申请所涵盖的相同的技术问题，为此，在问题-解决方案类型的专利性分析中，该文件应被视为最接近的现有技术。该文件为EP1347835，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸钙水分散体或悬浮体，所述分散体或悬浮体至少包含丙烯酸类分散剂、由磷酸组成的用于降低游离分散剂量的试剂，其特征在于其通过TOC方法测得的游离分散剂含量低于40％，并且其碳酸钙含量以干重计等于或高于其总重量的60％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·雅克梅，雅克·蒙戈安，
申请(专利权)人：可泰克斯有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：