在我国,碳酸钙在涂布颜料中也逐渐占据了主导地位。 碳酸钙在自然界中有多种存在形态,而对造纸涂料最有用的是方解石。
但天然方解石必须经过机械粉碎、研磨、分级,制成细微的颗粒(我们称之为重质碳酸钙或研磨碳酸钙,GCC),方可用于纸张涂料的制备。
分散剂是靠吸附在颜料颗粒表面,产生静电斥力和空间位阻,从而使得颗粒能以悬浮态稳定地存在。
碳酸钙研磨中有了分散剂的帮助,才能得到高固含量、低粘度的碳酸钙浆料,研磨效率也得以提高,并能节约研磨所需耗费的能量,通用的分散剂有三大类,即无机类、有机类和高分子类,而目前普遍采用的是高分子类分散剂。
基于以上优点,无论是在碳酸钙的研磨中,还是在纸张涂料的制备中,都广泛采用了高分子类分散剂。 2、研磨过程 在碳酸钙原料中加水配成一定的固含量(一般从70~75%),再按比例加入分散剂(从宽的范围讲,干比不超过1%),然后依次经过若干台砂磨机,每台机内均装有一定量的石英砂或锆珠,进行连续研磨,最终得到成品。 研磨碳酸钙的特性最主要的是粒径分布和粘度,分别讨论如下。 2.1粒径分布 研磨前的碳酸钙原料的粒径通常在350目(约45μm)左右,经分散剂研磨后的碳酸钙按要求细度可达到90级或60级等。 所谓90级或60级是指研磨碳酸钙中直径小于2μm的颗粒占到整体的90%或60%。 碳酸钙原料的粒径分布如图1所示: 图1 90级和60级碳酸钙的粒径分布 粒径分布的决定因素有:研磨时间、固含量和设备等。 (1)研磨时间 显然,研磨时间的长短从根本上决定了粒径的细度。
研磨时间越长,碳酸钙受砂子研磨的作用时间越长,碳酸钙会被研磨的更细。
(2)固含量 固含量的高低决定了研磨的效率。
固含量高,碳酸钙颗粒与砂子的碰撞机会多,碳酸钙颗粒也更容易被粉碎。 (3)设备 研磨设备对研磨效率同样有着举足轻重的作用。 用组合砂磨机连续式研磨效率是的,所以目前被碳酸钙研磨厂广泛采用。 2.2粘度 研磨碳酸钙的粘度一般希望控制在500-1000cps之间。 如果粘度大于1000cps,那么在配制涂料时难以达到高的固含量,而且在研磨过程中设备易发热而导致更大的损耗如果粘度低于500cps,那么研磨碳酸钙在贮存期间容易沉淀。 影响粘度的因素有:分散剂用量、固含量和温度等。
(1)分散剂用量 分散剂用量决定着对碳酸钙颗粒的包覆程度,而碳酸钙颗粒的被包覆程度决定了整个体系的稳定性和粘度。 但如果包覆已经充分,分散剂用量再增加,体系的粘度也不会再有明显的降低,甚至可能起相反的作用。 固含量下降,碳酸钙颗粒之间也越显得松散,粘度随之下降。 (3)温度 温度对粘度存在影响,但非常微小。
2.3粒径分布和粘度的相互关系 研磨碳酸钙的粒径分布和粘度存在着密切的关系。
在同样的分散剂用量下和同样的固含量下,粒径如果相对较小,那么一定体积下碳酸钙颗粒数量显得比较密集,粘度会升高。 反之,粒径如果相对较大,那么一定体积下碳酸钙颗粒数量显得比较疏松,粘度会降低。
3 结语 碳酸钙研磨的过程中,如果没有分散剂的作用,研磨根本无法进行。 所以针对研磨必须做的工作是选择高效的分散剂,使得研磨碳酸钙的几项主要指标化,并能节约成本,降低能耗。 现阶段对有开发前景的分散剂的研究是对超分散剂的研究,通过对其锚固段和溶剂化段两部分的研究,制得最适合研磨的分散剂。
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