一种石头纸专用球形碳酸钙及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石头纸领域，具体提供了一种可用于石头纸的球形碳酸钙以及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 蔡伦利用植物纤维造纸的技术是人类文明史上的一项杰出的发明创造，纸的出现 为人类的生活、学习带来了极大的便利。造纸技术经过不断变革发展至今，几乎达到了完美 的地步。但随着纸张在包装等领域的大量应用，需求越来越大，生产需要消耗大量的森林资 源，产生大量的废水。因此利用植物纤维造纸的技术面领着严峻的挑战。
[0003] 为了摆脱造纸对植物纤维造纸的依赖，消除造纸的废水排放，一种由高分子聚合 物与碳酸钙等无机粉体材料组成，通过热塑混炼、吹塑或压延得到的石头纸较好的解决了 纸张对植物纤维纸浆的依赖，而且制作过程无需植物纤维，不砍伐树木，不排放废水，不需 添加漂白剂、强酸、强碱，不会对环境造成污染。
[0004] 中国专利公开号CN1651649A报道了由聚稀径和重质、轻质碳酸妈等无机矿物粉 为主要原料的制备合成纸的方法，该合成纸是由30?50wt%聚稀径共混物、40?60wt%天 然无机矿物粉组成，天然无机矿物粉与载体树脂先经双螺杆挤出机造粒、制成母粒，再将母 粒与聚烯烃混合物和助剂混合均匀，经双螺杆挤出机、T型模头压出得到合成纸。合成纸由 于含有较高含量的树脂，因此不但成本高，而且由于使用大量树脂，因此造成资源浪费，不 能称之为石头纸。
[0005] 石头纸的目的是使纸中的碳酸钙含量更高，超过80%以上。由于碳酸钙价格低廉， 因此使用碳酸钙做主要原材料有效的降低了纸张成本，保护了环境。中国发明专利公开号 CN102154931A公开了一种石头纸及加工方法。其中石头纸是由15-30的重量份的有机组分 和70-85重量份的无机组分组成，通过密炼捏合、造粒、压延机挤出得到石头纸。
[0006] 在石头纸制备的过程中，由于无机粉体含量占比超过80%，流动性大幅降低，分散 越来越困难，在T型摸头挤出压延时导致均匀度受限。尽管采用过量润滑助剂可以弥补石 头纸加工流动性差的缺陷，但由于过多使用润滑助剂导致石头纸张表面涂布、印刷困难。尤 其是石头纸中使用过量润滑助剂直接降低石头纸的强度和挺度。
【发明内容】
[0007] 为了提高石头纸的加工流动性和分散性，本发明提出一种在加热状态下具有良好 流动性的球形碳酸钙。该球形碳酸钙是由己内酰胺渗入球形碳酸钙表面的微孔聚合而成， 在用于石头纸原料加工时碳酸钙的球状特性和己内酰胺聚合物易塑化特性大幅提高了石 头纸的加工流动性和分散性。进一步提供石头纸专用的球形碳酸钙的制备方法。
[0008] 本发明一种石头纸专用球形碳酸钙是采用如下技术方案实现的： 一种石头纸专用球形碳酸钙，其特征是由表面微孔的球形重质碳酸钙吸附己内酰胺并 聚合形成的一种表面镶嵌己内酰胺聚合物的球形碳酸钙。
[0009] -种石头纸专用球形碳酸钙的制备方法，包括以下具体步骤： (1) 选用粒度分布98%为200目-400目的方解石型碳酸钙，与水配置成30-40%的浆 料，加入碳酸钙质量0. 5%的六偏磷酸钠作为分散剂，研磨介质采用粒径为2-4mm的氧化锆 微珠，在研磨机中研磨5-15分钟，得到粒径为1250-2500目的球状微细碳酸钙； (2) 将步骤（1)得到的球状微细碳酸钙浆料送入高压膨胀流体装置中，对浆料进行加 压，在40-60MPa的压力条件下使液体向球状微细碳酸钙表面渗透，保压3-5分钟，当液体渗 入球状微细碳酸钙表面，然后迅速泄压，积聚在球形碳酸钙表面的能量由于快速释放膨胀， 从而在碳酸钙表面形成微孔，得到表面具有微孔的球形微细碳酸钙； (3) 将步骤（2)得到的微孔球形微细碳酸钙98重量份、2重量份的己内酰胺、0. 01重量 份的催化剂在反应釜中加热条件为120°C，真空条件为0. 08-0. 5MPa，加热混合10-15分钟， 己内酰胺熔化并渗入球形微细碳酸钙表面的微孔； (4) 在反应釜加入0.008重量份的引发剂，并使应釜加压至l-2MPa，温度升至 180-200°C，搅拌15-20分钟，渗入球形微细碳酸钙表面微孔的己内酰胺聚合，得到一种石 头纸专用的球形碳酸钙。
[0010] 上述制备方法，步骤（1)中选用粒度分布98%为200目-400的方解石型碳酸钙， 通过较窄的粒径分布，确保在研磨中得到粒度均匀的球形碳酸钙。
[0011] 上述制备方法步，步骤（3)中所述的催化剂选用乙醇钠、乙醇钾中的至少一种。
[0012] 上述制备方法步，步骤（4)中所述的引发剂选用二异氰酸酯、2, 6甲苯二异氰酸酯 中的一种。
[0013] 本发明一种石头纸专用球形碳酸钙，是由重质碳酸钙通过研磨至球形，利用高压 膨胀流体装置的高压推动，使液体渗入球状微细碳酸钙表面，通过突然释放压力，球状微细 碳酸钙表面积聚的能量由于快速释放膨胀，从而在碳酸钙表面形成微孔，表面微孔的球形 重质碳酸钙吸附己内酰胺并聚合形成的一种表面镶嵌己内酰胺聚合物的球形碳酸钙。与普 通碳酸钙用于石头纸加工相比，本发明球形碳酸钙用于石头纸原料加工时，碳酸钙的球状 特性和己内酰胺聚合物易塑化特性大幅提高了石头纸的加工流动性和分散性，可减少或者 不使用润滑助剂即可达到石头纸良好的加工流动性。将普通碳酸钙、本发明球形碳酸钙分 别与聚氯乙烯以质量比10:1通过螺杆挤出进行石头纸加工性的测试，性能如下表1 : 表1 本发明球形碳酸钙、普通碳酸钙用于石头纸加工的性能对比
【主权项】
1. 一种石头纸专用球形碳酸钙，其特征是由表面微孔的球形重质碳酸钙吸附己内酰胺 并聚合形成的一种表面镶嵌己内酰胺聚合物的球形碳酸钙。
2. -种如权利要求1所述一种石头纸专用球形碳酸钙的制备方法，其特征在于：具体 方法如下： (1) 选用粒度分布98%为200目-400目的方解石型碳酸钙，与水配置成30-40%的浆 料，加入碳酸钙质量0. 5%的六偏磷酸钠作为分散剂，研磨介质采用粒径为2-4mm的氧化锆 微珠，在研磨机中研磨5-15分钟，得到粒径为1250-2500目的球状微细碳酸钙； (2) 将步骤（1)得到的球状微细碳酸钙浆料送入高压膨胀流体装置中，对浆料进行加 压，在40-60MPa的压力条件下使液体向球状微细碳酸钙表面渗透，保压3-5分钟，当液体渗 入球状微细碳酸钙表面，然后迅速泄压，积聚在球形碳酸钙表面的能量由于快速释放膨胀， 从而在碳酸钙表面形成微孔，得到表面具有微孔的球形微细碳酸钙； (3) 将步骤（2)得到的微孔球形微细碳酸钙98重量份、2重量份的己内酰胺、0. 01重量 份的催化剂在反应釜中加热条件为120°C，真空条件为0. 08-0. 5MPa，加热混合10-15分钟， 己内酰胺熔化并渗入球形微细碳酸钙表面的微孔； (4) 在反应釜加入0.008重量份的引发剂，并使应釜加压至l-2MPa，温度升至 180-200°C，搅拌15-20分钟，渗入球形微细碳酸钙表面微孔的己内酰胺聚合，得到一种石 头纸专用的球形碳酸钙。
3. 根据权利要求2所述一种石头纸专用球形碳酸钙的制备方法，其特征在于：制备步 骤（1)选用粒度分布98%为200目-400的方解石型碳酸钙，通过较窄的粒径分布，确保在 研磨中得到粒度均匀的球形碳酸钙。
4. 根据权利要求2所述一种石头纸专用球形碳酸钙的制备方法，其特征在于：制备步 骤（3)所述的催化剂选用乙醇钠、乙醇钾中的至少一种。
5. 根据权利要求2所述一种石头纸专用球形碳酸钙的制备方法，其特征在于：步骤（4) 中所述的引发剂选用二异氰酸酯、2, 6甲苯二异氰酸酯中的一种。
【专利摘要】一种石头纸专用球形碳酸钙及其制备方法，本发明提出一种在加热状态下具有良好流动性的球形碳酸钙。该球形碳酸钙是由己内酰胺渗入球形碳酸钙表面的微孔聚合而成。利用高压膨胀流体装置的高压推动，使液体渗入球状微细碳酸钙表面，通过突然释放压力，球状微细碳酸钙表面积聚的能量由于快速释放膨胀，从而在碳酸钙表面形成微孔，表面微孔的球形重质碳酸钙吸附己内酰胺并聚合形成的一种表面镶嵌己内酰胺聚合物的球形碳酸钙。该球形碳酸钙用于石头纸原料加工时，碳酸钙的球状特性和己内酰胺聚合物易塑化特性大幅提高了石头纸的加工流动性和分散性，可减少或者不使用润滑助剂即可达到石头纸良好的加工流动性。
【IPC分类】C08K3-26, C08L23-06, C08L23-12, C08L25-06, C08K7-18, C08K9-04, C08L67-02
【公开号】CN104558687
【申请号】CN201410839853
【发明人】陈庆, 曾军堂
【申请人】成都新柯力化工科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月30日