专利名称：一种高岭土复合材料及其制备方法
一种高岭土复合材料及其制备方法技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，特别涉及一种用纳米碳酸钙包覆高岭土的复合材料及其制备方法。
背景技术：
高岭土作为造纸的涂布颜料，有着较好的运行性能，在极低涂布量时有着良好的覆盖率，以及较高的印刷光泽度。然而，由于高岭土薄片之间形成的空隙小于最佳光散射所需的尺寸，纸页不透明度差；同时，还可引起“封闭性”涂布(即涂布面比较紧密)，致使纸张在印刷时，在印刷机的干燥装置中产生“鼓泡”现象而造成麻烦；另由于其白度不高，致使涂布面的白度较低。发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种高岭土复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述方法制备得到的高岭土复合材料。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的
一种高岭土复合材料的制备方法，包括以下操作步骤将高岭土加入到氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在3 60°C之间，随后向悬浮液中加入添加剂， 同时通入二氧化碳，在上述温度下搅拌进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到7. 8 8. 2时停止通入二氧化碳，终止反应，然后对悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。
所述高岭土为粒径小于100 μ m的颗粒，较优选择粒径小于2 μ m的颗粒的质量含量不低于90%。
所述氢氧化钙溶液的质量百分浓度为1 20%，浓度越低，碳化得到的纳米碳酸钙粒径越小。
所述高岭土与氢氧化钙溶液中氢氧化钙的质量比为1 1 20 1。
所述添加剂为有机多聚磷酸盐，优选自三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、五聚磷酸钠和四聚磷酸铵中的一种以上。
所述添加剂的加入量为氢氧化钙溶液中氢氧化钙质量的0. 01 3%。
所述二氧化碳的通入量为氢氧化钙溶液中氢氧化钙质量的1 80%，二氧化碳用量越多，碳化得到的纳米碳酸钙粒径越大。
所述搅拌的速度为1000 3000r/min，搅拌速度越高，碳化得到的纳米碳酸钙粒径越小。
碳化反应过程中，生成白度较高的纳米碳酸钙在高岭土表面成核、长大，得到一种核为高岭土、壳为碳酸钙的“核-壳”结构的高岭土复合材料。
一种高岭土复合材料，是根据上述方法制备的。
一种纸张涂布用的颜料，含有上述高岭土复合材料。
本发明相对现有技术具有如下的优点及有益效果本发明高岭土复合材料，白度高，表面开放，用它作造纸的涂布颜料，除提高其白度外，还能通过增加涂层的松厚度和微孔容积，以改善涂层的“封闭性”。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将粒径小于2 μ m的质量含量不低于95%的高岭土颗粒1500g，加入到4000g质量百分浓度为15%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在10 12°C之间， 随后向悬浮液中加入5g三聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2500rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加2%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加20%。
实施例2:
将粒径小于2 μ m的质量含量不低于96%的高岭土颗粒1500g，加入到4000g质量百分浓度为17%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在12 15°C之间， 随后向悬浮液中加入IOg三聚磷酸钾，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为^OOrpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到7. 8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加3%，比表面积(π /g)指标比包覆前增加25%。
实施例3
将粒径小于2 μ m的质量含量不低于90%的高岭土颗粒1500g，加入到4000g质量百分浓度为20%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在8 10°C之间，随后向悬浮液中加入12g五聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2000rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8. 2时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加3. 5%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加观％。
实施例4
将粒径小于2μπι的质量含量不低于90%的高岭土颗粒1500g，加入到4000g质量百分浓度为16%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在5 17°C之间，随后向悬浮液中加入15g五聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2300rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8. 1时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加2. 5%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加23%。
实施例5
将粒径小于2μπι的质量含量不低于95%的高岭土颗粒1700g，加入到4000g质量百分浓度为15%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在10 12°C之间， 随后向悬浮液中加入8g三聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2500rpm下进行碳4化反应；当检测到悬浮液PH值达到8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加1. 8%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加18%。
实施例6
将粒径小于2 μ m的质量含量不低于96%的高岭土颗粒2000g，加入到4000g质量百分浓度为17%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在12 15°C之间， 随后向悬浮液中加入3g三聚磷酸钾，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2800rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到7. 8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加2%，比表面积(π /g)指标比包覆前增加21%。
实施例7:
将粒径小于2 μ m的质量含量不低于90%的高岭土颗粒1800g，加入到4000g质量百分浓度为20%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在8 10°C之间，随后向悬浮液中加入Ig五聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2000rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8. 2时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加3. 1%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加对％。
实施例8
将粒径小于2μπι的质量含量不低于95%的高岭土颗粒1500g，加入到7500g质量百分浓度为1 %的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在10 12°C之间，随后向悬浮液中加入2g三聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为IOOOrpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8. 1时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加0. 1%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加3%。
实施例9
将粒径小于2μπι的质量含量不低于92%的高岭土颗粒1500g，加入到IOOOg质量百分浓度为10%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在58 60°C之间， 随后向悬浮液中加入3g三聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2500rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到7. 8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加0. 4%，比表面积(π /g)指标比包覆前增加12%。
实施例10
将粒径小于2μπι的质量含量不低于96%的高岭土颗粒1500g，加入到3000g质量百分浓度为5%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在3 5°C之间，随后向悬浮液中加入1. 5g三聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为2500rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加0. 3%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加8%。
实施例11
将粒径小于2 μ m的质量含量不低于96%的高岭土颗粒500g，加入到2500g质量百分浓度为20%的氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在10 12°C之间， 随后向悬浮液中加入15g三聚磷酸钠，同时通入二氧化碳，在搅拌速度为3000rpm下进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到8时停止通入二氧化碳，终止反应。然后将悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。该复合材料(ISO)白度指标比包覆前增加2. 3%，比表面积(m2/g)指标比包覆前增加23%。
实施例12
以实施例2所制得的高岭土复合材料作涂布用的颜料
将实施例2所制得的高岭土复合材料650g加入到已加有450g水的2500ml高速分散机中，再加入22g质量浓度为30%的聚丙烯酸钠分散剂，搅拌分散形成悬浮液，然后再往悬浮液中分别加入质量浓度为15%的聚乙烯醇(牌号为2699)水溶液173g和质量浓度为50%的羧基丁苯胶乳130g，再搅拌分散40min，制得含有上述高岭土复合材料的涂布用涂料。
上述涂料可用于铜版原纸的表面涂布。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤将高岭土加入到氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在3 60°C之间， 随后向悬浮液中加入添加剂，同时通入二氧化碳，在上述温度下搅拌进行碳化反应；当检测到悬浮液PH值达到7. 8 8. 2时停止通入二氧化碳，终止反应，然后对悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述高岭土为粒径小于100 μ m的颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述高岭土中粒径小于2 μ m的颗粒的质量含量不低于90%。
4.根据权利要求1所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述氢氧化钙溶液的质量百分浓度为1 20% ；所述高岭土与氢氧化钙溶液中氢氧化钙的质量比为 1 1 20 1。
5.根据权利要求1所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述添加剂为有机多磷酸盐。
6.根据权利要求5所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述有机多磷酸盐为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、五聚磷酸钠和四聚磷酸铵中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述添加剂的加入量为氢氧化钙溶液中氢氧化钙质量的0. 01 3% ；所述二氧化碳的通入量为氢氧化钙溶液中氢氧化钙质量的1 80%。
8.根据权利要求1所述的一种高岭土复合材料的制备方法，其特征在于所述搅拌的速度为 1000 3000r/min。
9.一种高岭土复合材料，是根据权利要求1 8任一项所述方法制备的。
10.一种纸张涂布用的颜料，含有权利要求9所述的高岭土复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种高岭土复合材料及其制备方法。该高岭土复合材料制备步骤包括将高岭土加入到氢氧化钙溶液中，分散形成悬浮液；控制悬浮液温度在3～60℃之间，随后向悬浮液中加入添加剂，同时通入二氧化碳，在上述温度下搅拌进行碳化反应；当检测到悬浮液pH值达到7.8～8.2时停止通入二氧化碳，终止反应，然后对悬浮液进行过滤，干燥，分散，得到纳米碳酸钙包覆的高岭土复合材料。本发明高岭土复合材料，白度高，表面开放，用它作造纸的涂布颜料，可得到高白度、高松厚度的涂布面层。
文档编号C09C1/42GK102504617SQ20111030967
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张赣霞, 李汝基, 林润惠, 郭纬 申请人:广东轻工职业技术学院