一种超细氢氧化镁及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种超细氢氧化镁及其制备方法和应用。


背景技术：

2.热敏纸是专门用于热敏打印机和热敏传真机的特种纸张，一般包含原纸纸基、预涂层和热敏发色层。目前应用于热敏纸的预涂层的主要填料有煅烧高岭土、滑石粉和轻质碳酸钙。
3.随着科技的发展，纸张打印速度越来越快。热敏纸在高速打印时，纸张表面涂层中的某些化学物质(如无色染料、显色剂等)因瞬间局部受热熔融，可能导致打印头沾附涂层污物，进而影响打印头的热传导性，降低涂层发色灵敏度和记录层的发色密度。因而，热敏纸的预涂层对所选用的填料要求有较高的吸油值，一般要求50ml/100g以上。高吸油量的填料可增强热敏纸张对熔融物质的吸收性，进而减轻打印头涂层污物的堆积情况。
4.在热敏预涂层中加入部分导热填料可避免热量局部聚集，从而避免显色剂等物质的熔融和沾附现象。氢氧化镁是一类导热性较好的白色填料，常应用于导热尼龙和各类电子散热器件中。当前超细氢氧化镁填料深加工工艺主要包括水镁石化学沉淀法和矿物法。化学沉淀法的工艺如下：一定浓度的硝酸镁与无水乙醇(或peg6000)置于密闭的圆底烧瓶中搅拌均匀，通过恒温水浴槽保持一定温度。在机械搅拌条件下，用滴液漏斗将10ml浓氨水缓慢滴加至三口烧瓶中，反应一段时间，再真空抽滤，用去离子水和无水乙醇各洗涤三遍，于100℃真空干燥1小时，研磨后得到样品。虽然得到的超细氢氧化镁可作为热敏纸预涂层填料，但其工艺复杂，反应条件苛刻，应用成本较高。而矿物法制备超细氢氧化镁一般采用气流粉碎机、球磨机或是湿法搅拌磨，可见矿物法操作简单，但是矿物法得到的超细氢氧化镁吸油量低，一般为30～50ml/100g，无法应用于热敏纸。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超细氢氧化镁及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法得到的超细氢氧化镁吸油量高。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种超细氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
8.将水镁石精矿依次进行破碎、磨粉和除铁，得到水镁石粗粉；
9.将所述水镁石粗粉和助磨剂混合，进行超细研磨，得到水镁石细粉；
10.将所述水镁石细粉进行分级，得到所述超细氢氧化镁；
11.所述水镁石精矿包括片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿。
12.优选地，所述片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿的质量比为1：5～5：1。
13.优选地，所述助磨剂包括木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物和甘油的混合物；所述木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物的重量分子量为3500～4500；所述助磨剂中木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物和甘油的质量比为1：
1～1：5。
14.优选地，所述助磨剂的添加量为水镁石粗粉的质量的1.2～2.0％。
15.优选地，所述超细研磨在球磨机中进行，所述球磨机为两仓式球磨机，所述两仓式球磨机的内壁为全陶瓷衬板，所述两仓式球磨机包括前仓和后仓，所述前仓和后仓的填充介质为氧化铝陶瓷球；所述前仓中填充介质和后仓中填充介质的质量比为1：2；所述氧化铝陶瓷球的密度为3.2～4.0g/cm3。
16.优选地，所述前仓的填充介质为粒径为40mm的氧化铝陶瓷球、粒径为30mm的氧化铝陶瓷球和粒径为20mm的氧化铝陶瓷球质量比为1：(3～6)：(0.8～1.5)的混合体系；所述后仓的填充介质为粒径为15mm的氧化铝陶瓷球和粒径为8mm的氧化铝陶瓷球质量比为1：2的混合体系。
17.优选地，所述超细研磨的总时间为40～60min。
18.优选地，所述分级的转速为3600～4000rpm，所述分级在分级机中进行，所述分级机的叶片的表面覆有陶瓷耐磨层。
19.本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的超细氢氧化镁，所述超细氢氧化镁的吸油值为60～80ml/100g。
20.本发明还提供了上述技术方案所述的超细氢氧化镁作为预涂层填料在热敏纸中的应用。
21.本发明提供了一种超细氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：将水镁石精矿依次进行破碎、磨粉和除铁，得到水镁石粗粉；将所述水镁石粗粉和助磨剂混合，进行超细研磨，得到水镁石细粉；将所述水镁石细粉进行分级，得到所述超细氢氧化镁；所述水镁石精矿包括片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿。本发明提供的制备方法采用片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿为水镁石精矿，超细研磨后，片层结构和纤维结构相互堆砌，使得粉体颗粒之间存在较大孔隙，极大提高了超细氢氧化镁的吸油值。实施例的数据表明，所得超细氢氧化镁的吸油值为60～80ml/100g。当所述超细氢氧化镁应用于热敏纸预涂层时，能够提高热敏纸的显色效果；此外，由于超细氢氧化镁本身就有较好的热传导性，应用于热敏预涂层中时，能够将打印头的热量迅速传导，减缓因局部热量集中而引起涂层受热熔融现象，减轻打印头涂层污物的堆积情况。
22.进一步地，本发明选用木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物和甘油的混合物作为超细研磨的助磨剂，其中甘油能够延长氢氧化镁物料在球磨机中的停留时间，提高研磨细度；木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物不仅能够提高研磨效率，此外木质素具有c3-c6疏水骨架，可避免超细氢氧化镁粉体的团聚，而且木质素磺酸钠组分还可增强超细氢氧化镁与纸张的相容性，松香甘油酯组分能够提高热敏纸的平滑度和抗流体渗透性。
23.进一步地，两仓式球磨机的使用、研磨介质级配及装填量设置，能够实现水镁石精矿的超细化，提高研磨效率。
附图说明
24.图1本发明提供的制备方法的流程图；
25.图2为实施例1所得超细氢氧化镁扫描电镜照片。
具体实施方式
26.本发明提供了一种超细氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
27.将水镁石精矿依次进行破碎、磨粉和除铁，得到水镁石粗粉；
28.将所述水镁石粗粉和助磨剂混合，进行超细研磨，得到水镁石细粉；
29.将所述水镁石细粉进行分级，得到所述超细氢氧化镁；
30.所述水镁石精矿包括片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿。
31.在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。
32.本发明将水镁石精矿依次进行破碎、磨粉和除铁，得到水镁石粗粉。
33.在本发明中，所述水镁石精矿包括片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿；所述片层结构水镁石精矿和纤维水镁石精矿的质量比优选为1：5～5：1。在本发明中，所述片层结构水镁石精矿中氢氧化镁的质量含量优选≥96％，所述纤维水镁石精矿中氢氧化镁的质量含量优选≥96％。在本发明中，所述片层结构水镁石精矿优选为来自辽宁宽甸地区的片层结构水镁石精矿；所述纤维水镁石精矿优选为来自陕西黑木林地区纤维水镁石精矿。
34.在本发明中，所述水镁石精矿在进行破碎前优选还包括分别进行前处理，所述前处理优选包括依次进行的筛选和洗矿。在本发明中，所述筛选优选包括磁选和手选；本发明对所述磁选和手选不做具体限定，采用本领域技术人员熟知的磁选操作和手选操作即可。本发明中，所述筛选能够去除杂石。在本发明中，所述洗矿优选包括以下步骤：采用高压水枪冲洗筛选后的水镁石。本发明中，所述洗矿能够可去除水镁石表面的泥沙等。
35.在本发明中，所述破碎优选为鄂破，所述鄂破指在颚式破碎机中进行破碎。在本发明中，所述破碎得到的物料的粒径优选为1～3mm。
36.在本发明中，所述磨粉优选在环辊磨中进行。在本发明中，所述磨粉得到的物料的粒径优选为100～200目。
37.在本发明中，所述除铁优选在电磁除铁器中进行。本发明中，所述除铁能够降低铁杂质对白度的影响。
38.在本发明中，所述水镁石粗粉的粒径优选为200～300目。
39.得到水镁石粗粉后，本发明将所述水镁石粗粉和助磨剂混合，进行超细研磨，得到水镁石细粉。
40.在本发明中，所述助磨剂优选包括木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物和甘油的混合物。在本发明中，所述木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物的重量分子量优选为3500～4500。在本发明中，所述助磨剂中木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物和甘油的质量比优选为1：1～1：5。在本发明中，所述助磨剂的添加量优选为水镁石粗粉的质量的1.2～2.0％，进一步优选为1.4～1.8％，更优选为1.5～1.6％。在本发明中，所述助磨剂的喂料速度优选为3～4hz。在本发明中，所述水镁石粗粉的喂料速度优选为5～6hz。
41.在本发明中，所述超细研磨优选在球磨机中进行，所述球磨机优选为两仓式球磨机。在本发明中，所述两仓式球磨机的内壁优选为全陶瓷衬板。在本发明中，所述两仓式球磨机包括前仓和后仓，所述前仓和后仓的填充介质优选为氧化铝陶瓷球，所述氧化铝陶瓷球的密度优选为3.2～4.0g/cm3，进一步优选为3.6g/cm3。在本发明中，所述前仓中填充介质和后仓中填充介质的质量比优选为1：2。
42.在本发明中，所述前仓的填充介质优选为粒径为40mm的氧化铝陶瓷球、粒径为30mm的氧化铝陶瓷球和粒径为20mm的氧化铝陶瓷球质量比为1：(3～6)：(0.8～1.5)的混合体系，进一步优选为1：4：1.2的混合体系。
43.在本发明中，所述后仓的填充介质优选为粒径为15mm的氧化铝陶瓷球和粒径为8mm的氧化铝陶瓷球质量比为1：2的混合体系。
44.在本发明中，所述超细研磨的总时间优选为40～60min。
45.在本发明中，所述水镁石细粉的平均粒径优选为1.0～2.0μm。
46.得到水镁石细粉后，本发明将所述水镁石细粉进行分级，得到所述超细氢氧化镁。
47.在本发明中，所述分级的转速优选为3600～4000rpm，进一步优选为3700～3900rpm。在本发明中，所述分级优选在分级机中进行，所述分级机的叶片的表面覆有陶瓷耐磨层。本发明中，分级机的叶片的表面覆有陶瓷耐磨层可防止铁屑杂质的引入，进而能够降低铁屑对白度的影响。
48.所述分级后，本发明优选还包括进行除铁，所述除铁优选在电磁除铁器中进行。
49.图1为本发明提供的制备方法的流程图。
50.本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的超细氢氧化镁。在本发明中，所述超细氢氧化镁的吸油值为60～80ml/100g，粒径为1～2μm。
51.本发明还提供了上述技术方案所述的超细氢氧化镁作为预涂层填料在热敏纸中的应用。当所述超细氢氧化镁应用于热敏纸时，本发明对所述超细氢氧化镁的用量不做具体限定，本领域技术人员根据实际需要进行设置即可。
52.下面结合实施例对本发明提供的超细氢氧化镁及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
53.实施例1
54.选取辽宁宽甸地区片层结构水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)和陕西黑木林地区纤维水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)，经筛选和洗矿后，按质量比5：1复配后经颚式破碎机破碎后进入环辊磨进行磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
55.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，喂料速度为5.8hz，加入水镁石粗粉质量1.2％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物(重量分子量为3800)和甘油质量比为1：1的混合物；控制助磨剂的喂料速度为3.5hz；使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨45min，得到水镁石细粉。
56.两仓式球磨机的整体尺寸为2.2m
×
7.5m，装机功率为380kw，内壁为全陶瓷衬板；两仓式球磨机的前仓中填充介质和后仓中填充介质的质量比为1：2，填充介质为密度为3.6g/cm3的氧化铝陶瓷球；前仓填充氧化铝陶瓷球尺寸为40mm、30mm、20mm三种规格，质量比为1：4：1.2；后仓填充氧化铝陶瓷球尺寸为15mm、8mm两种规格，质量比为1：2。
57.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装。
58.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.56μm，吸油量为61ml/100g。
59.实施例2
60.选取辽宁宽甸地区片层结构水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)和陕西黑木林地区纤维水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)，经筛选和洗矿后，按质量比3：1复配后经颚式破
碎机破碎后进入环辊磨进行磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
61.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，水镁石粗粉的喂料速度为5.5hz；加入水镁石粗粉质量1.2％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物(重量分子量为3850)和甘油质量比为1：1的混合物，助磨剂的喂料速度为3.5hz，使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨50min，得到水镁石细粉。
62.两仓式球磨机的参数同实施例1。
63.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装；
64.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.65μm，吸油量为65ml/100g。
65.实施例3
66.选取辽宁宽甸地区片层结构水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)和陕西黑木林地区纤维水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)，经筛选和洗矿后，按质量比1：1复配后经颚式破碎机破碎后进入环辊磨进行磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
67.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，水镁石粗粉的喂料速度为5.8hz；加入水镁石粗粉质量1.5％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物(重量分子量为3800)和甘油的质量比为1：1的混合物，助磨剂的喂料速度为3.5hz，使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨50min，得到水镁石细粉。
68.两仓式球磨机的参数同实施例1。
69.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装。
70.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.69μm，吸油量为72ml/100g。
71.实施例4
72.选取辽宁宽甸地区片层结构水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)和陕西黑木林地区纤维水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)，经筛选和洗矿后，按质量比1：2复配后经颚式破碎机破碎后进入环辊磨进行磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
73.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，水镁石粗粉的喂料速度为5.2hz；加入水镁石粗粉质量1.5％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物(重量分子量为3850)和甘油的质量比为1：1的混合物，助磨剂的喂料速度为3.5hz，使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨48min，得到水镁石细粉。
74.两仓式球磨机的参数同实施例1。
75.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装。
76.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.78μm，吸油量为67ml/100g。
77.实施例5
78.选取辽宁宽甸地区片层结构水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)和陕西黑木林地区纤维水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)，经筛选和洗矿后，按质量比1：3复配后经颚式破碎机破碎后进入环辊磨进行磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
79.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，水镁石粗粉的喂料速度为5.6hz；加入水镁石粗粉质量1.4％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松
香甘油酯共聚物(重量分子量为3800)和甘油质量比为1：1的混合物，助磨剂的喂料速度为3.5hz，使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨50min，得到水镁石细粉。
80.两仓式球磨机的参数同实施例1。
81.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装。
82.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.56μm，吸油量为64ml/100g。
83.对比例1
84.选取辽宁宽甸地区片层结构水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)经筛选、洗矿后，经颚式破碎机破碎后进入环辊磨进行，磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
85.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，水镁石粗粉的喂料速度为5.6hz；加入水镁石粗粉质量1.4％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物(重量分子量为3800)和甘油的质量比为1：1的混合物；助磨剂的喂料速度为3.5hz，使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨50min，得到水镁石细粉。
86.两仓式球磨机的参数同实施例1。
87.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装。
88.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.51μm，吸油量为44ml/100g。
89.对比例2
90.选取陕西黑木林地区纤维水镁石精矿(氢氧化镁含量≥96％)，经筛选和洗矿后，经颚式破碎机破碎后进入环辊磨进行磨粉，经除铁，得到200～300目水镁石粗粉。
91.水镁石粗粉经皮带传送至两仓式球磨机中进行超细研磨，水镁石粗粉的喂料速度为5.6hz；加入水镁石粗粉质量1.4％的助磨剂，助磨剂为木质素磺酸钠-丙烯酸羟丙酯-松香甘油酯共聚物(重量分子量为3800)和甘油的质量比为1:1的混合物，助磨剂的喂料速度为3.5hz，使得水镁石粗粉在两仓式球磨机中研磨50min，得到水镁石细粉。
92.两仓式球磨机的参数同实施例1。
93.水镁石细粉经引风机投送到分级机中，分级机转速为3800rpm，粒径达标部分经收集器收集，除铁，包装。
94.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.63μm，吸油量为48ml/100g。
95.对比例3
96.与实施例1类似，区别为：前仓的填充介质为陶瓷球尺寸为40mm、30mm、20mm质量比为1：5：1.5氧化铝陶瓷球，后仓的填充介质为尺寸为15mm和8mm质量比为1：4氧化铝陶瓷球。
97.经激光粒度仪检测成品平均粒径为1.92μm，吸油量为56ml/100g。
98.表1为实施例1～5及对比例1～3所得到超细氢氧化镁的相关指标。
99.表1实施例1～5及对比例1～2所得到超细氢氧化镁的相关指标
[0100][0101]
图2为实施例1所得超细氢氧化镁的扫描电镜照片，从图2可看出：片层结构和纤维结构氢氧化镁相互堆砌，使得粉体颗粒之间存在较大孔隙，可极大提高了超细氢氧化镁的吸油值。
[0102]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。