一种碳酸钙研磨助剂
阅读说明：本技术 一种碳酸钙研磨助剂 (Calcium carbonate grinding aid ) 是由 毕文志 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂,涉及研磨助剂领域,旨在解决现有技术中助剂添加量较大,研磨颗粒粒径大、流动性差、经济附加值低的问题,采用的技术方案是,包括2-氨基-2-甲基-丙醇、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇,通过增加分散剂,使颜料发挥最优化的分散效果,增加了碳酸钙的流动性；表面活性剂能够用来降低碳酸钙表面吸油值,防止再聚积；丙二醇能够使助剂扩散更加均匀；本研磨助剂在研磨碳酸钙时,研磨1吨碳酸钙仅需添加1.2-2公斤,极大的减少了助剂添加量,且改善了碳酸钙的流动性,缩短了研磨时间,降低生产成本,提高了产品附加值,本研磨助剂可使碳酸钙粒径达到2-5μm,极大提升了经济效益。(The invention discloses a calcium carbonate grinding aid, which relates to the field of grinding aids and aims to solve the problems of large addition amount of the aid, large particle size of grinding particles, poor fluidity and low economic added value in the prior art, and adopts the technical scheme that the calcium carbonate grinding aid comprises 2-amino-2-methyl-propanol, a surfactant, diethylene glycol, glycerol and propylene glycol, and the pigment can exert the optimal dispersion effect by adding a dispersing agent, so that the fluidity of calcium carbonate is increased; the surfactant can be used for reducing the oil absorption value of the surface of the calcium carbonate and preventing re-accumulation; the propylene glycol can enable the auxiliary agent to be diffused more uniformly; when the grinding aid is used for grinding calcium carbonate, only 1.2-2 kg of the grinding aid is needed to be added for grinding 1 ton of calcium carbonate, so that the addition amount of the aid is greatly reduced, the fluidity of the calcium carbonate is improved, the grinding time is shortened, the production cost is reduced, the added value of the product is improved, the particle size of the calcium carbonate can reach 2-5 mu m, and the economic benefit is greatly improved.)
技术领域
本发明涉及研磨助剂领域，具体为一种碳酸钙研磨助剂。
背景技术
碳酸钙是一种无机化合物，化学式为CaCO3，俗称灰石、石灰石、石粉等。碳酸钙呈碱性，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见物质之一，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为某些动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙也是重要的建筑材料，工业上用途甚广。
碳酸钙又分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
重质碳酸钙，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。
重质碳酸钙的生产工艺流程有两种。干法生产工艺流程：首先手选从采石场运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等，以除去脉石；然后用破碎机对石灰石进行粗破碎，再磨粉碎得到细石灰石粉，最后用分级机对磨粉进行分级，符合粒度要求的粉末作为产品包装入库，否则返回磨粉机再次磨粉。湿法生产工艺流程：先将干法细粉制成悬浮液置于磨机内进一步粉碎，经脱水、干燥后便制得超细重质碳酸钙。
重质碳酸钙的形状都是不规则的，其颗粒大小差异较大，而且颗粒有一定的棱角，表面粗糙，粒径分布较宽，粒径较大，平均粒径一般为1～10μm。重质碳酸钙按其原始平均粒径分为：粗磨碳酸钙(>3μm)、细磨碳酸钙(1～3μm)、超细碳酸钙(0.5～1μm)；
重质碳酸钙的粉体特点：a.颗粒形状不规则；b.粒径分布较宽；c.粒径较大。
碳酸钙研磨助剂以前为粉体型，因会残留装在碳酸钙粉料之中，逐渐被淘汰；目前生产碳酸钙企业采用的液体型研磨助剂为丙二醇，但是效果并不理想，而且添加量较大，研磨一吨碳酸钙添加的丙二醇达到8公斤，且研磨出的碳酸钙粒径仅能达到800目，即15μm，粒径较大，研磨出的碳酸钙流动性差，经济附加值低。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂，采用的技术方案是，包括以下组分：2-氨基-2-甲基-丙醇、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
2-氨基-2-甲基-丙醇又叫异丁醇胺，是一种强力分散剂，使颜料发挥最优化的分散效果，且有优异的稳定性，对碳酸钙的润湿非常好，随着2-氨基-2-甲基-丙醇的用量增加，碳酸钙的流动性随之增加，粒径随之减小，但考虑成本因素，在2-氨基-2-甲基-丙醇的用量达到25％时，碳酸钙的研磨已达到理想效果，故用量不再增加。
二甘醇，又叫二乙二醇，是一种多元醇类，化学式C4H10O3，无色、无臭、透明、吸湿性的粘稠液体，有着辛辣的甜味，无腐蚀性，低毒；在研磨助剂内增加二甘醇能够增加润滑性。
丙三醇，又名甘油，化学式为C3H8O3，无色、无臭、味甜，外观呈澄明黏稠液态，是一种有机物，能从空气中吸收潮气，也能吸收硫化氢、氰化氢和二氧化硫，难溶于苯、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、石油醚和油类，是甘油三酯分子的骨架成分；在研磨碳酸钙的过程中，会产生高温发热，丙三醇用来稳定助剂，耐高温，避免助剂过早挥发。
丙二醇，采用1,2-丙二醇，是一种有机化合物，化学式为C3H8O2，与水、乙醇及多种有机溶剂混溶，常态下为无色粘稠液体，近乎无味，细闻微甜，在研磨助剂中作为溶媒和载体，使研磨助剂扩散更均匀，挥发更充分。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂；
有机硅聚醚又称聚醚改性硅油，是采用聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚而成的一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂，具有良好的润滑性、更低的表面张力，良好的流平性，且可以任意比例与水互溶，也与极性有机溶剂如醇、DMF、醚、酯等互溶，与甲苯、烷烃等非极性溶剂部分或完全相溶，使用时很方便；
钛酸酯偶联剂应用在颜料行业，可使颜料分散性得到显著改善。可缩短研磨分散时间、使制品色泽鲜艳；
研磨助剂内增加有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂，能够用来降低表面张力和降低碳酸钙的吸油值，防止粒子再聚积。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：5-25％的2-氨基-2-甲基-丙醇、0.1-10％的有机硅聚醚、0.1-10％的碳酸酯偶联剂、0.1-10％的二甘醇、5-25％的丙三醇、5-60％的丙二醇；
本配比为纯助剂时的质量分数配比。
作为本发明的一种优选技术方案，所述2-氨基-2-甲基-丙醇可部分替换为三乙醇胺，以降低成本，但用量超过25％时会导致碳酸钙吸湿性增加，不利于存储稳定。
作为本发明的一种优选技术方案，所述丙二醇可部分替换为乙二醇，以用来降低成本，由于部分行业限制，故仍以丙二醇为主，乙二醇(ethylene glycol)又名甘醇、1,2-亚乙基二醇，简称EG，是最简单的二元醇，乙二醇是无色无臭、有甜味液体；乙二醇能与水、丙酮互溶，但在醚类中溶解度较小；用作溶剂、防冻剂以及合成涤纶的原料。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括去离子水，用来降低成本。
本发明公开的碳酸钙研磨助剂用于立式球磨、立磨和环辊磨，研磨效果显著；用于立式球磨或环辊磨时，不添加去离子水，用于立磨时根据需求添加去离子水。
作为本发明的一种优选技术方案，所述去离子水的质量分数为0-15％；当添加去离子水时，碳酸钙合成助剂的各组分质量分数配比，按所添加的去离子水量等比例变化。
本发明的有益效果：本发明通过增加分散剂，使颜料发挥最优化的分散效果，具有优异的稳定性，且增加了碳酸钙的流动性；表面活性剂能够用来降低碳酸钙表面吸油值，防止再聚积；二甘醇能够增加润滑性，丙三醇能够稳定助剂，耐高温，防止过早挥发，丙二醇能够使助剂扩散更加均匀；本研磨助剂在研磨碳酸钙时，研磨1吨碳酸钙添加1.2-2公斤的碳酸钙研磨助剂，碳酸钙的粒径即可达到2-5μm，且随着用量的继续增加，能够达到0.5-1μm，减少了碳酸钙研磨助剂的添加量，且改善了碳酸钙的流动性，缩短了研磨时间，降低生产成本，提高了产品的经济附加值。
进一步的，15μm粒径的碳酸钙市场售价为460-600元/吨，使用本发明的碳酸钙研磨助剂研磨出的2-5μm粒径的碳酸钙市场售价为1200-2000元/吨，经济效益提升显著。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第一种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：10％的2-氨基-2-甲基-丙醇、5％的有机硅聚醚、5％的碳酸酯偶联剂、6％的二甘醇、15％的丙三醇、59％的丙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例2
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第二种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：15％的2-氨基-2-甲基-丙醇、8％的有机硅聚醚、8％的碳酸酯偶联剂、8％的二甘醇、20％的丙三醇、41％的丙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例3
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第三种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：20％的2-氨基-2-甲基-丙醇、10％的有机硅聚醚、10％的碳酸酯偶联剂、10％的二甘醇、25％的丙三醇、25％的丙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例4
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第四种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：25％的2-氨基-2-甲基-丙醇、10％的有机硅聚醚、10％的碳酸酯偶联剂、10％的二甘醇、30％的丙三醇、15％的丙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例5
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第五种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、三乙醇胺、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：20％的2-氨基-2-甲基-丙醇、5％的三乙醇胺、10％的有机硅聚醚、10％的碳酸酯偶联剂、10％的二甘醇、25％的丙三醇、20％的丙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例6
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第六种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、三乙醇胺、表面活性剂、二甘醇、丙三醇和丙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：15％的2-氨基-2-甲基-丙醇、10％的三乙醇胺、10％的有机硅聚醚、10％的碳酸酯偶联剂、10％的二甘醇、25％的丙三醇、20％的丙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例7
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第五种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、三乙醇胺、表面活性剂、二甘醇、丙三醇、丙二醇和乙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：20％的2-氨基-2-甲基-丙醇、5％的三乙醇胺、10％的有机硅聚醚、10％的碳酸酯偶联剂、10％的二甘醇、15％的丙三醇、20％的丙二醇、5％乙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例8
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第八种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、三乙醇胺、表面活性剂、二甘醇、丙三醇、丙二醇和乙二醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，各组分按质量分数配比如下：20％的2-氨基-2-甲基-丙醇、5％的三乙醇胺、10％的有机硅聚醚、10％的碳酸酯偶联剂、10％的二甘醇、25％的丙三醇、10％的丙二醇、10％的乙二醇。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立式球磨或环辊磨。
实施例9
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第九种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、三乙醇胺、表面活性剂、二甘醇、丙三醇、丙二醇和去离子水。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，在实施例5的配比基础上添加去离子水，各组分按质量分数配比如下：
17％的2-氨基-2-甲基-丙醇、4.25％的三乙醇胺、8.5％的有机硅聚醚、8.5％的碳酸酯偶联剂、8.5％的二甘醇、21.25％的丙三醇、17％的丙二醇、15％的去离子水。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立磨。
实施例10
本发明公开了一种碳酸钙研磨助剂的第十种实施方式，采用的技术方案是，包括以下组分：
2-氨基-2-甲基-丙醇、三乙醇胺、表面活性剂、二甘醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇和去离子水。
作为本发明的一种优选技术方案，所述表面活性剂采用有机硅聚醚和钛酸酯偶联剂。
作为本发明的一种优选技术方案，在实施例8的配比基础上添加去离子水，各组分按质量分数配比如下：
18.5％的2-氨基-2-甲基-丙醇、4.625％的三乙醇胺、9.25％的有机硅聚醚、
9.25％的碳酸酯偶联剂、9.25％的二甘醇、23.125％的丙三醇、9.25％的丙二醇、9.25％的乙二醇、7.5％的去离子水。
按此配比配出的碳酸钙研磨助剂能够用于立磨。
对实施例1-8所使用的不同配比的碳酸钙研磨助剂进行测试，配以对比实验，试验结果如下：
由上述试验结果可知，随着2-氨基-2-甲基-丙醇用量的增加，碳酸钙粒径明显降低，碳酸钙的流动性明显改善，但2-氨基-2-甲基-丙醇的用量过于高昂，故在采用三乙醇胺部分替代2-氨基-2-甲基-丙醇后，仍然能够保证碳酸钙粒径的细小程度与碳酸钙的流动性；随着聚醚有机硅和钛酸酯偶联剂用量的增加，碳酸钙的吸油值明显降低；随着丙三醇用量的增加，虽然碳酸钙研磨助剂的耐高温性得到明显改善，但实际试验过程中，当丙三醇用量超过25％后，会造成碳酸钙吸湿性增强，不便于存储。
本碳酸钙研磨助剂的表面活性剂在将碳酸酯偶联剂替换为硅烷偶联剂后可用于如高岭土、二氧化硅等含硅无机颜料的助磨。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。