CN1098123A - 以聚丙烯酸盐和膦酸盐为主成分的分散剂/流化剂组合物 - Google Patents

以聚丙烯酸盐和膦酸盐为主成分的分散剂/流化剂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分散剂/流化剂产品，其特征在 于，作为活性物重量计，它含有83-99.5％的分子量 为1,000-10,000的聚丙烯酸钠盐和0.5-17％的膦 酸衍生物钠盐。
特别在纸张涂胶方面的应用。

Description

本发明涉及用于无机填料的分散剂/流化剂组合物，无机填料具体为碳酸钙和高岭土，更具体说本发明涉及由聚丙烯酸盐和膦酸盐混合得到的分散剂/流化剂组合物。按照本发明的组合物能得到具有高固体含量和低粘度的纸张涂胶浆料，并维持此后一特性的时间与现有技术相比得到改善。
一般说来，将无机材料涂胶施于纸张表面上，改善其外观、印刷性能或其它性能。涂胶层覆盖在纸张表面的纤维上，充满了纤维之间的空隙，这样就使纸张的表面更加平滑，结构更加均匀。
为此，人们使用了细分散无机材料（在本文后面也称之为颜料）的水分散液。在这类工序中使用的无机填料或颜料包括粘土（更具体是高岭土）、碳酸钙、缎光白、滑石粉、二氧化钛、着色油墨、赭石、碳墨、石墨、铝粉和着色颜料。在本说明书中，“无机”一词理解为这类颜料，它们可严格是无机的，也可是部分有机的。
所得到的浆料的力学性能（流变性能、纤维覆盖性能）是重要的，因为这些性能影响涂层的规整性并对最终纸张的印刷性能有直接影响。这些力学性能更为重要是因为在机器上涂布涂层时是以很高的速度进行的。
当用这种技术生产涂布纸张时，在涂布了胶料后要除去水份。因此，希望使用一种加有高浓度颜料的悬浮液，其水含量要尽可能地少。在这样的条件下，人们研究了在较小用量下就能提供高浓度、低粘度悬浮液的分散剂/流化剂。对于能满足此要求的分散剂/流化剂，人们曾特别使用过焦磷酸钠、六聚偏磷酸钠和分子量在1，000-10，000的聚丙烯酸钠。
本申请人意外发现，在83-99.5%（重量）的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠（Ⅰ）中加入0.5-17%（重量）的膦酸衍生物的钠盐会极大地改善保持分散/流化作用的时间，导致远比储存一周还好的改善。本发明的特别意义还在于很少量膦酸衍生物足以大大改善在分散剂/流化剂效果的性能。
作为膦酸衍生物，特别可使用市售商品，比如次氮基三（亚甲基膦）酸（Ⅱ）、乙二胺四亚甲膦酸（Ⅲ）、（1-羟基-2，2-亚乙基）二膦酸（Ⅳ）、膦酰基甲基亚胺基二（亚乙基次氮基二亚甲基）四膦酸（Ⅴ）。
虽然本发明是对聚丙烯酸以及膦酸的钠盐的使用进行了叙述并提出了权利要求，但出于商品可供性方面的原因，也可以用其它的盐，比如铵盐或钾盐来代替钠盐，使用这些盐应认为包括在本发明范围之内。
同样，对膦酸衍生物盐所确定的全部用量范围对一种具体的膦酸衍生物盐并不一定会改善其保持分散/流化效能的时间。专业人员可以理解，通过简单的常规实验就能确定在所述范围内对特定衍生物多少用量就能有改善效果。
使用的膦衍生物的最佳用量取决于此衍生物的性质。作为例子，按照本发明的分散剂/流化剂产品可以是如下A、B、C或D四种混合物：
A）90-99.5%（优选95-99.5%）的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐（Ⅰ）和0.5-10%（优选是0.5-5%）的次氮基三（亚甲基膦）酸钠盐（Ⅱ）。
B）85-99.5%（优选是93-99%）的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐（Ⅰ）和0.5-15%（优选是1-7%）的乙二胺四亚甲基膦酸钠盐（Ⅲ）。
C）94-99.5%（优选是95-99%）的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐（Ⅰ）和0.5-6%（优选是1-5%）的（1-羟基-2，2-亚乙基）二膦酸钠盐。
D）83-99.5%（优选是92-99%）的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐（Ⅰ）和0.5-17%（优选是1-8%）的膦酰基甲基亚胺基二（亚乙基次氮基二亚甲基）四膦酸钠盐（V）。
本发明的产品当其用量（按活性物与待分散物料的质量比）为0.04-0.4%，更好为0.08-0.3%时，就完全可发挥其效能。
本发明令人意外地表明，当用分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠制备的悬浮液在储存一周后发现粘度大幅度增加时，用按照本发明组合物制备的悬浮液仍维持其明显改善了的流动性。
下面各实例用于说明本发明，没有任何限制性意义，其中所有份数都是重量份数。
用各种分散剂/流化剂制备典型的涂布组合物，除了待分散的Omya Millicarb型碳酸钙（平均直径3微米的菱形晶体粒子）和SPS型高岭土组成的无机物料外，还含有以水乳液形式加入的丙烯酸衍生物乳胶、蜜胺-含甲基甲醛树脂（助留剂）、硬脂酸钙和消泡剂。
操作方式：
在以下混合物中：
二次离子交换水  250克
本发明分散剂/流化剂（40%活性物）  2.4克
消泡剂  0.5克
在搅拌下加入：
碳酸钙  60克
高岭土  240克
然后加入：
丙烯酸盐乳胶（活性物46%）  54克
硬脂酸钙（活性物48%）  3克
二次交换水  100克
最后加入：
蜜胺-含甲基甲酸树脂（活性物70%）  30克
二次交换水  80克。
在20℃和负压（2660帕）下将此混合物脱气10分钟，以消除泡沫并保证以后测量粘度有良好的重现性。
用10%的氢氧化钠溶液调节pH值到8以后，将此分散液缓慢搅拌5分钟（50转/分）。
在30分钟、2天、7天和13天之后测量该分散液的Brookfield粘度（速度100）。在每次测量之前，通过缓慢搅拌（50转/分）3分钟使此分散液重新均化。
用本发明组合物得到的分散/流化效果的实例：
在如上所述的条件下制备一种分散液，但不加分散剂/流化剂，在30分钟之后粘度大约为3，000毫帕·秒左右。
表A、B、C和D表明了本发明的组合物使分散/流化能力改善的情况，以及与只使用分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐（Ⅰ）时的比较。
实例1是作为对照的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠（Ⅰ）的例子。
可以发现，用这种物质制备的分散液在储存7天后粘度大大增加。
当膦酸衍生物的百分含量明显超过最佳用量时（实例5、12和13），用这种化合物制备的分散液在第13天的粘度超过了只用分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠（Ⅰ）（实例1）所得到的分散液。
实例2-4、6-11和14-16相当于按照本发明制备的分散剂/流化剂。当储存期少于或等于2天时，可看到粘度很接近只用分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠（Ⅰ）所得到分散液的粘度（实例1）。反之，在第7天和第13天测量的粘度证实了本发明组合物的意义。与只用分子量为1，00-10，000的聚丙烯酸钠相比，它非常明显地改进了分散液的流动性能。

Claims (11)

1、分散剂/流化剂产品，其特征在于，作为活性物，它含有(以重量计)83-99.5%的分子量为1，000-10，000的丙烯酸钠盐和0.5-17%的膦酸衍生物钠盐。
2、按照权利要求1的分散剂/流化剂产品，其特征在于，它含有（以重量计）90-99.5%的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐和0.5-10%的次氮基三（亚甲基膦）酸钠盐。
3、按照权利要求2的产品，其特征在于该聚丙烯酸钠盐占95-99.5%（重量），而次氮基三（亚甲基膦）酸钠盐占0.5-5%（重量）。
4、按照权利要求1的分散剂/流化剂产品，其特征在于，它含有（以重量计）85-99.5%的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐和0.5-15%的乙二胺四亚甲基膦酸钠盐。
5、按照权利要求4的产品，其特征在于该聚丙烯酸钠盐占93-99%（重量），而乙二胺四亚甲基膦酸钠盐占1-7%（重量）。
6、按照权利要求1的分散剂/流化剂产品，其特征在于，它含有（以重量计）94-99.5%的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐和0.5-6%的（1-羟基-2，2-亚乙基）二膦酸钠盐。
7、按照权利要求6的产品，其特征在于该聚丙类酸钠盐占95-99%（重量），而（1-羟基-2，2-亚乙基）二膦酸钠盐占1-5%（重量）。
8、按照权利要求1的分散剂/流化剂产品，其特征在于，它含有（以重量计）83-99.5%的分子量为1，000-10，000的聚丙烯酸钠盐和0.5-17%的膦酰基甲基亚胺基二（亚乙基次氮基二亚甲基）四膦酸钠盐。
9、按照权利要求8的产品，其特征在于，该聚丙烯酸钠盐占92-99%，而膦酰基甲基亚胺基二（亚乙基次氮基二亚甲基）四膦酸钠盐占1-8%（重量）。
10、制备浓无机物悬浮液的方法，这包括在制备该悬浮液的过程中加入一种基于聚丙烯酸盐的分散剂/流化剂产品，其特征在于，该分散剂/流化剂产品如权利要求1-9中任何一项所定义，加入量按活性物与待分散的物质的重量比为0.04-0.4%。
11、按照权利要求10的方法，其特征在于，所述分散剂/流化剂产品按活性物重量计加入量为0.08-0.3%。
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