一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法
【专利摘要】本发明提供一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，本方法采用湿法与干法相结合的表面处理方法，将碳酸化后的纳米碳酸钙浆液经饱和脂肪酸湿法改性后再用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性，得到的油墨用纳米碳酸钙分散性好、活性高；应用于油墨基料填充，可有效的提高油墨的透明度、吸油值、流动度、光泽度及印刷性能，增强油墨的着色力及稳定性，降低油墨黏度，提高油墨整体性能。
【专利说明】
一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种纳米碳酸钙的表面处理方法，具体涉及一种油墨用纳米碳酸钙的 表面处理方法。
【背景技术】
[0002] 油墨是由溶剂、颜料、连结料、填料、助剂等材料均匀混合而成的浆料胶体。其中， 填料是一种能均匀分散在连接料中的白色粉体，可降低油墨成本、调节油墨的墨性等。
[0003] 纳米碳酸钙因其具有较小的粒径而被广泛应用于油墨、塑料、涂料、橡胶、密封胶 和粘合剂等领域。其作为油墨的主要功能性填料，经过特殊的表面处理后在降低油墨成本 的同时还能改善油墨流动性、光泽度、透明度、黏度等。目前填充纳米级碳酸钙的油墨很难 兼顾流动性、透明度、着色力、分散性、光泽度、稳定性等方面性能。
[0004]中国发明专利CN 103436053 A中公开了一种用于油墨填料的纳米碳酸f丐制备方 法。发明人单独采用脂肪醇醚磷酸酯作为表面处理剂对球形碳酸钙粒子进行表面处理。所 得纳米碳酸妈形貌单一，粒度小，粒径分布窄，但填充油墨流动性及稳定性欠佳。
[0005] 中国发明专利CN 103756364 A中公开了一种功能填料纳米碳酸钙的表面处理方 法。发明人将合成的纳米碳酸钙浆料过滤至含水量40%左右，加入定量的表面处理剂硬脂酸 进行混合，由空心桨叶干燥机同时进行干燥和表面处理。此方法避免了纳米碳酸钙在干燥 过程中产生硬团聚，也避免了使用一般湿法表面处理时滤水中含量有部分硬脂酸而使C0D 超标的问题。但所得纳米碳酸钙产品分散性较差，填充油墨透明度及光泽度都不理想。
[0006] 中国发明专利CN 1400167 A中公开了一种表面改性纳米碳酸钙的制备方法。发 明人先采用饱和脂肪酸钠盐对碳酸钙进行表面处理，然后加入一种水溶性二价金属盐，如 CaCl2、MgCl2、BaCl2和MgS04等。二价金属盐可增加碳酸钙粒子表面电荷，使粒子表面双电层 更加稳定性，二价金属离子与脂肪酸成键，从而提高脂肪酸在粒子表面的吸附量和吸附强 度。这样的表面处理可使纳米碳酸钙在油墨中具有更好的分散性，但并不能提高油墨的光 泽度，对体系的稳定性作用也不大。
[0007] 中国发明专利CN 103013181 A中公开了一种纳米碳酸钙的表面处理方法。其所用 表面处理剂为邻苯二甲酸单醇酯（盐），所得纳米碳酸钙吸油值低，在油墨连结料中分散性 较好，但可能对油墨的光泽度及流动性控制不利。
[0008] 综上所述，目前纳米碳酸钙的表面处理技术难以满足填充油墨流动性、透明度、着 色力、稳定性、光泽度等全面兼顾的要求。
[0009]
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，本方法采用湿法与 干法相结合的表面处理方法，将碳酸化后的纳米碳酸钙浆液经饱和脂肪酸湿法改性后再用 甘油聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性，得到的油墨用纳米碳酸钙可有效的提高填充油墨的流 动性、透明度、着色力、稳定性、光泽度。
[0011]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 本发明采用湿法与干法相结合的表面处理方法，饱和脂肪酸可以赋予纳米碳酸钙合适 的亲油疏水性能，在大多数聚合物体系中有较好的相溶性，其分子中的长碳链间的相互缠 结可在一定程度上提高油墨的稳定性。甘油聚氧乙烯醚三油酸脂对纳米碳酸钙表面进行二 次包覆，可有效提高纳米碳酸钙分散性，从而提高油墨的透明度、光泽度及印刷性能，同时 降低油墨黏度。甘油聚氧乙烯醚三油酸脂还可增强纳米碳酸钙与油墨连结料之间的相溶性 及相互作用力，从而增强油墨的着色力及稳定性。因此经饱和脂肪酸湿法改性后再用甘油 聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性的纳米碳酸钙填充油墨可获得良好的流动性、透明度、着色 力、稳定性、光泽度。
[0012]本发明是这样实现的： 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为25~30m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处 理罐，控制温度在70~90°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌20~30min得混合料，混合料 干燥至水份含量低于〇. 3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在90~100°C， 加入表面处理剂B，持续搅拌30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙； 所述表面处理剂A为饱和脂肪酸的皂化液;所述表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸 酯。
[0013] 以上所述饱和脂肪酸为碳原子数目为12~22的饱和脂肪酸。
[0014] 以上所述碳原子数目为12~22的饱和脂肪酸主要为硬脂酸、花生酸、山嵛酸中的 一种或其中任意几种的任意配比。
[0015] 以上所述表面处理剂A的饱和脂肪酸加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的1 ~2.5%〇
[0016] 以上所述表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的1~3%。
[0017] 以上所述表面处理剂A的制备是将饱和脂肪酸加入氢氧化钠或氢氧化钾中进行皂 化反应得到皂化液;其中，皂化温度为95~100°C，氢氧化钠或氢氧化钾加入量为饱和脂肪 酸质量的8~20%。
[0018] 本发明的有益效果： 1、本发明采用湿法与干法相结合的表面处理方法，将碳酸化后的纳米碳酸钙浆液经饱 和脂肪酸湿法改性后再用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯干法改性，所得纳米碳酸钙分散性好、 活性尚。
[0019] 2、本发明得到的油墨用纳米碳酸钙应用于油墨填充，可有效的提高油墨的透明 度、吸油值、流动度、光泽度及印刷性能，增强油墨的着色力及稳定性，降低油墨黏度，提高 油墨整体性能。
[0020] 3、本制备方法工艺简单，操作容易，适合于工业生产，具有较好的经济效益和社会 效益。
【具体实施方式】
[0021] -、制备实施例 实施例1 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为28.5m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在80°C，搅拌，加入表面处理剂A，续搅拌30min得混合料，混合料干燥至水份含 量低于0.3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在100°C，加入 表面处理剂B，其中表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的2%，持续搅拌 30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙。
[0022]本实施例表面处理剂A为硬脂酸的皂化液，表面处理剂A的硬脂酸加入量为纳米碳 酸钙浆液中碳酸钙质量的2%，持表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0023]所述硬脂酸的皂化液的制备是将硬脂酸加入氢氧化钠中进行皂化反应得到皂化 液，其中，皂化温度为95°C，氢氧化钠加入量为硬脂酸质量的8%。
[0024] 实施例2 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为28.7m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在80°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在100°C，加入 表面处理剂B，其中表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的2.5%，持续搅 拌30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙。
[0025]本实施例表面处理剂A为花生酸的皂化液，表面处理剂A的花生酸加入量为纳米碳 酸钙浆液中碳酸钙质量的1.5%，表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0026]所述花生酸的皂化液的制备是将花生酸加入氢氧化钾中进行皂化反应得到皂化 液，其中，皂化温度为100°c，氢氧化钾加入量为花生酸质量的20%。
[0027] 实施例3 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为28.6m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在80°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在100°C，加入 表面处理剂B，其中表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的1.5%，持续搅 拌30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙。
[0028]本实施例表面处理剂A为山嵛酸的皂化液，表面处理剂A的山嵛酸加入量为纳米碳 酸钙浆液中碳酸钙质量的2.5%，表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0029] 所述山嵛酸的皂化液的制备是将山嵛酸加入氢氧化钠中进行皂化反应得到皂化 液，其中，皂化温度为95°C，氢氧化钠加入量为山嵛酸质量的10%。
[0030] 实施例4 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为29. Om2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在80°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在100°C，加入 表面处理剂B，其中表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的1.5%，持续搅 拌30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙。
[0031] 本实施例表面处理剂A为硬脂酸和花生酸的皂化液，表面处理剂A的硬脂酸和花生 酸加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的2%，表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0032] 所述硬脂酸和花生酸的皂化液的制备是将硬脂酸和花生酸以1:1的质量比加入氢 氧化钠中进行皂化反应得到皂化液，其中，皂化温度为95~100°C，氢氧化钠加入量为硬脂 酸和花生酸总质量的15%。
[0033] 实施例5 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为27.8m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在90°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在100°C，加入 表面处理剂B，其中表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的3%，持续搅拌 30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙。
[0034] 本实施例表面处理剂A为花生酸和山嵛酸的皂化液，表面处理剂A的花生酸和山嵛 酸加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的2%，表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸酯。
[0035] 所述花生酸和山嵛酸的皂化液的制备是将花生酸和山嵛酸以2:1的质量比加入氢 氧化钾中进行皂化反应得到皂化液，其中，皂化温度为95°C，氢氧化钾加入量为花生酸和山 箭酸总质量的12%。
[0036] 实施例6 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为27.9m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在80°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌30min得混合料，混合料干燥至水份 含量低于0.3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在100°C，加入 表面处理剂B，其中表面处理剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的2%，持续搅拌 30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙。
[0037]本实施例表面处理剂A为硬脂酸、花生酸、山嵛酸的皂化液，表面处理剂A的硬脂 酸、花生酸、山嵛酸加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的2%，表面处理剂B为甘油聚氧 乙烯醚三油酸酯。
[0038]所述硬脂酸、花生酸、山嵛酸的皂化液的制备是将硬脂酸、花生酸、山嵛酸以1:1:1 的质量比加入氢氧化钠中进行皂化反应得到皂化液，其中，皂化温度为95°C，氢氧化钠加入 量为硬脂酸、花生酸、山箭酸总质量的10%。
[0039] 二、对比实施例 对比实施例1 在95 °C的热水中加入氢氧化钠，加入量为硬脂酸用量的10%，充分溶解后加入硬脂酸进 行皂化反应，充分搅拌后得到表面处理剂A;将碳化后所得比表面积为28.9m2/g的纳米碳酸 钙浆液加入反应釜中，控制浆液温度为80°C，搅拌均匀，然后加入纳米碳酸钙浆液中碳酸钙 质量4%的表面处理剂A，持续搅拌30min完成纳米碳酸钙的湿法改性;再按常规方法干燥、粉 碎、过筛，即得纳米碳酸钙。
[0040] 对比实施例2 将碳化后所得比表面积为27.8m2/g的纳米碳酸钙浆液进行干燥(水分低于0.3%)，粉 碎，过筛后加入搅拌器中进行，控制碳酸钙粉体温度为l〇〇°C，搅拌均匀，然后加入以碳酸钙 质量4%的甘油聚氧乙烯醚三油酸酯，持续搅拌30min完成纳米碳酸钙的干法改性;再按常规 方法干燥、粉碎、过筛，即得纳米碳酸钙。
[0041 ]三、制备实施例与对比实施例产品的应用试验 将各实施例与对比实施例的制得的纳米碳酸钙应用于油墨基料填充，比较和验证表面 改性效果。纳米碳酸钙应用于油墨基料具体配方，详见表1。各实施例与对比实施例所得油 墨基料的制备按常规方法，性能详见表2。
[0042] 表1:油墨基料配比表
表2:油墨基料咩能表
表2中样品吸油值的测定按照碳酸钙行业标准进行测试所得数据，油墨基料流动度的 测定按照国家标准GB/T 14624.3-2008进行测试所得数据，黏度为使用Brookfield黏度计 所测数据。所有样品均放置Id后进行测试。
[0043]由上述可知，纳米碳酸钙应用于油墨基料填充，单独使用饱和脂肪酸作为表面处 理剂存在吸油值低、粘度大的问题;单独使用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯作为表面处理剂吸 油值提高了，但是流动度却减低了，黏度也增大了，依然存在不足。但是使用饱和脂肪酸进 行湿法处理后再用甘油聚氧乙烯醚三油酸酯进行干法处理相结合的表面处理方法制得的 纳米碳酸钙可以获得良好的吸油值，其所填充的油墨也具有良好的流动度及黏度。
【主权项】
1. 一种油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 湿法改性:将碳酸化所得比表面积为25~30m2/g的纳米碳酸钙浆液输送至表面处理 罐，控制温度在70~90°C，搅拌，加入表面处理剂A，持续搅拌20~30min得混合料，混合料干 燥至水份含量低于〇. 3%，按常规方法粉碎，过筛，得到纳米碳酸钙中间料； (2) 干法改性:将纳米碳酸钙中间料投入高速搅拌器中，搅拌，控制温度在90~100°C， 加入表面处理剂B，持续搅拌30min，按常规方法过筛，得到油墨用纳米碳酸钙； 所述表面处理剂A为饱和脂肪酸的皂化液;所述表面处理剂B为甘油聚氧乙烯醚三油酸 酯。2. 根据权利要求1所述油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，其特征在于，所述饱和脂肪 酸为碳原子数目为12~22的饱和脂肪酸。3. 根据权利要求2所述油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，其特征在于，所述碳原子数 目为12~22的饱和脂肪酸主要为硬脂酸、花生酸、山嵛酸中的一种或其中任意几种的任意 配比。4. 根据权利要求1所述油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，其特征在于，所述表面处理 剂A的饱和脂肪酸加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的1~2.5%。5. 根据权利要求1所述油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，其特征在于，所述表面处理 剂B的加入量为纳米碳酸钙浆液中碳酸钙质量的1~3%。6. 根据权利要求1所述油墨用纳米碳酸钙的表面处理方法，其特征在于，所述表面处理 剂A的制备是将饱和脂肪酸加入氢氧化钠或氢氧化钾中进行皂化反应得到皂化液;其中，皂 化温度为95~100°C，氢氧化钠或氢氧化钾加入量为饱和脂肪酸质量的8~20%。
【文档编号】C09D11/03GK105885518SQ201610254471
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】莫冬丽, 朱勇, 颜干才, 谌业文, 黄海昌, 陆华昌
【申请人】广西合山东来化工科技有限公司