阅读说明：本技术 一种制备造纸用方解石粉的方法 (Method for preparing calcite powder for papermaking ) 是由 韦明 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种制备造纸用方解石粉的方法,将方解石粉碎成方解石粉；以脂肪酸盐、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂,加入热水,配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机,均质处理；均质处理后的方解石粉输送至表面改性机,加入聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组进行二次表面改性,经干燥,得造纸用方解石粉。本方法改性后的方解石粉不仅能够改善分散性、相容性,提高与纤维的结合力,还具有优异防潮防霉性能,作为造纸填料时不仅能够提高纸张表面的平滑度和光泽度,提高填料在纸张中的留着率和填充量,还能提高纸张的防潮防霉性能,使得纸张能够长时间完整保存。(The invention discloses a method for preparing calcite powder for papermaking, which comprises the following steps of crushing calcite into square limestone powder; taking fatty acid salt, starch, lanolin sodium succinate sulfonate and triisostearoyl isopropyl titanate as first modifying agents, and adding hot water to prepare first modifying liquid; conveying calcite powder and the first modification liquid to a high-speed dispersion homogenizer, and homogenizing; and (3) conveying the homogenized calcite powder to a surface modifying machine, adding polychlorinated p-xylene and octavinyl octasilsesquioxane groups for secondary surface modification, and drying to obtain the calcite powder for papermaking. The calcite powder modified by the method can improve the dispersibility and compatibility, improve the binding force with fibers, has excellent moisture-proof and mildew-proof properties, and can improve the smoothness and glossiness of the surface of paper, improve the retention rate and filling amount of filler in the paper and the moisture-proof and mildew-proof properties of the paper when used as a paper filler, so that the paper can be completely stored for a long time.)

一种制备造纸用方解石粉的方法

技术领域

本发明涉及制备非金属矿物填料技术领域，具体是一种制备造纸用方解石粉的方法。

背景技术

方解石粉通常用作填料，广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业得到广泛的应用。方解石由于其的高白度，高不透明度，较低的价格，以及储量丰富，来源广等特点，在造纸工业中具有很广的应用前景。

在造纸工业中，方解石作为纸张制品的填料，可以提高纸张的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度及可加工性，并降低纸张的成本，但是其表面有亲水较强的羟基，呈现较强的碱性，这种亲水疏油的性质使碳酸钙与有机高聚物的亲水性差，易形成聚集体，造成在高聚物内部分散不均匀，从而造成两种材料间界面缺陷，直接应用效果不好。目前对方解石填料的改进技术研究日益广泛和深入，但是真正能用于原纸生产的技术非常有限，这主要存在几个方面的问题：一是方解石填料改性的工艺复杂，团聚问题仍然存在，成本太高；二是方解石填料改性的效果不明显，随着填料的加入，纸张的强度性能下降较大；三是改性填料的稳定性不够，方解石与纤维的结合力弱，使得填料在纸张中的留着率低，流失严重，原料利用率低，也增加了废水处理量和处理成本。其次普通纸张的防潮性能不佳，长时间存储如果保存不当，很容易出现回潮生霉的情况，导致纸张无法正常使用。

发明内容

本发明为了克服方解石在造纸方面存在的缺陷，提供一种制备造纸用方解石粉的方法。本发明方法通过采用脂肪酸盐、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯对方解石粉进行改性，不仅能够改善分解石的分散性、相容性，提高与纤维的结合力；再通过聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷对方解石进行二次改性，能够提高填料的防潮防霉性能。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径≤45μm，得方解石粉；

（2）以脂肪酸盐、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的2-4%，在第一改性剂加入热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，均质处理20-30nin；

（3）将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性10-20min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的0.5-1.5%，再经干燥，得造纸用方解石粉。

进一步地，所述第一改性剂中脂肪酸盐、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯的质量比为1-3:5-10:0.5-2:1-3。

进一步地，所述脂肪酸盐包括硬脂酸钠、棕榈酸钠、豆蔻酸钠中的一种或多种组合。

进一步地，步骤（2）热水的加入量为第一改性剂重量的3-5倍；所述热水为温度为70-90℃的热水。

进一步地，所述第二改性剂中聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷的质量比为1:0.5-1.5。

进一步地，所述均质处理是在300-500r/min下处理。

进一步地，所述干燥是采用脉冲气流干燥机干燥。

进一步地，所述脉冲气流干燥机的进料速度为200-300kg/h，干燥温度为80-110℃，风速为10-15m/s。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

1、本发明采用脂肪酸盐、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯对方解石粉进行改性，其中脂肪酸盐能够改善方解石的分散性和加工性能，淀粉的羟基能与纸张纤维形成氢键，可以与纤维形成架桥网络结构，提升与纸张纤维的结合性能；羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠含有的磺酸基、酯基、羟基等基团，不仅能够提高纸张纤维与方解石的结合力，还能提高方解石的分散性，与硬脂酸盐结合使用使得分解石粉具有更优异的分散性；三异硬脂酰基钛酸异丙酯使得机物和无机物的相容性得到改善，提高材料的力学性能，可以提高填充体系的触变性能和粘结附着力，使得在印刷时油墨与纸张表面接触程度好，同时能提高方解石在纸张的填充量，降低纸张成本。

2、本方法采用聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷对方解石进行二次改性，聚氯代对二甲苯能在方解石表面性能一层保护膜，提高了方解石的防潮防霉性能，通过与八乙烯基八硅倍半氧烷结合使用，能够提高聚氯代对二甲苯与其他材料的相容性，提高与纤维、方解石之间的结合力，使得填料在纸张中的留着率不被降低。

3、本方法改性后的方解石粉不仅能够改善分解石的分散性、相容性，提高与纤维的结合力，还具有优异防潮防霉性能，且本方法工艺简单、成本较低，作为造纸填料时不仅能够提高纸张表面的平滑度和白度，提高填料在纸张中的留着率和填充量，提高纸张的力学性能，还能提高纸张的防潮防霉性能，使得纸张能够长时间完整保存。

4、本方法采用脉冲气流干燥机干燥对改性后的方解石粉进行干燥，不仅干燥受热均匀，效率高，还使得改性剂能够更好的包裹在方解石粉的表面及提高方解石粉的分散性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径至500目，得方解石粉；

（2）以质量比为2:6:1:3的硬脂酸钠、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的3.5%，在第一改性剂加入重量5倍的80℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为350r/min下均质处理30nin；

（3）将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由质量比为1:1聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性15min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的0.8%，采用脉冲气流干燥机在进料速度为200kg/h，干燥温度为100℃，风速为12m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

实施例2

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

(1)将方解石加入研磨机粉碎至粒径至650目，得方解石粉；

(2)以质量比为1:5:1.5:2.5的硬脂酸钠、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的3.2%，在第一改性剂加入重量5倍的90℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为400r/min下均质处理25nin；

(3)将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由质量比为2:1聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性10min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的1.2%，采用脉冲气流干燥机在进料速度为250kg/h，干燥温度为90℃，风速为10m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

实施例3

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径至325目，得方解石粉；

（2）以质量比为2:8:1:3的棕榈酸钠、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的2.8%，在第一改性剂加入重量4倍的75℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为500r/min下均质处理20nin；

（3）将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由质量比为2:3聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性10min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的1.0%，采用脉冲气流干燥机在进料速度为300kg/h，干燥温度为100℃，风速为15m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

实施例4

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

(1)将方解石加入研磨机粉碎至粒径至650目，得方解石粉；

(2)以质量比为3:10:1:1的硬脂酸钠、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的3%，在第一改性剂加入重量5倍的80℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为400r/min下均质处理30nin；

(3)将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由质量比为1:1聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性20min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的1.5%，采用脉冲气流干燥机在进料速度为250kg/h，干燥温度为90℃，风速为15m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

对比例1

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径至650目，得方解石粉；

（2）在方解石粉中重量的3%的硬脂酸钠，在硬脂酸钠加入重量5倍的80℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为400r/min下均质处理30nin；

（3）将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由质量比为1:1聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性20min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的1.5%，采用脉冲气流干燥机在进料速度为250kg/h，干燥温度为90℃，风速为15m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

对比例2

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径至650目，得方解石粉；

（2）在方解石粉中重量的3%的淀粉，在淀粉加入重量5倍的80℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为400r/min下均质处理30nin；

（3）将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入由质量比为1:1聚氯代对二甲苯和八乙烯基八硅倍半氧烷组成的第二改性剂进行表面改性20min，所述第二改性剂的用量为方解石粉重量的1.5%，采用脉冲气流干燥机在进料速度为250kg/h，干燥温度为90℃，风速为15m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

对比例3

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径至650目，得方解石粉；

（2）以质量比为3:10:1:1的硬脂酸钠、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的3%，在第一改性剂加入重量5倍的80℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为400r/min下均质处理30nin；

（3）将经过均质处理后的方解石采用脉冲气流干燥机在进料速度为250kg/h，干燥温度为90℃，风速为15m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。 对比例4

一种制备造纸用方解石粉的方法，包括如下步骤：

（1）将方解石加入研磨机粉碎至粒径至650目，得方解石粉；

（2）以质量比为3:10:1:1的硬脂酸钠、淀粉、羊毛脂琥珀酸酯磺酸钠及三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为第一改性剂，所述第一改性剂的用量为方解石粉重量的3%，在第一改性剂加入重量5倍的80℃热水，配成第一改性液；将方解石粉输送和第一改性液输送至高速分散均质机，在转速为400r/min下均质处理30nin；

（3）将经过均质处理后的方解石粉输送至表面改性机，加入用量为方解石粉重量的1.5%的聚氯代对二甲苯进行二次表面改性20min，采用脉冲气流干燥机在进料速度为250kg/h，干燥温度为90℃，风速为15m/s的条件下干燥，得造纸用方解石粉。

将本实施例1-4及对比例1-4制得的方解石粉应用在造纸填料中，用打浆机将漂白木浆打成38°SR，将方解石粉以绝干浆重量计以45%的用量加入，再加入分别为绝干浆重量计3%、1%、0.5%的聚丙烯酸酯乳液、羧甲基纤维素、增塑剂，按照常规方法制成70g/m²定量的手抄纸。按照常规方法测定纸张的抗张指数、撕破强度、白度、填料留着率、纸张平滑度、纸张吸水率。测试结果如表1所示。

表1：本发明制得的方解石粉应用在造纸填料时的性能测试结果

从上述测试结果得知，本发明制得的方解石粉能够增强方解石与纤维的结合力提高纸张的力学性能，同时能够提高纸张的光泽度和平滑度及防潮性能。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。