2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇作为含碳酸钙材料水性悬浮液中的添加剂同时维持稳定悬浮 ...的制作方法
【专利说明】2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇作为含碳酸钙材料水性悬浮 液中的添加剂同时维持稳定悬浮液电导率的用途
[0001 ] 本发明涉及含碳酸钙材料的水性悬浮液及向其中添加的添加剂的技术领域。
[0002] 在制备含碳酸钙材料的水性悬浮液时，本领域技术人员常需要选择及引入添加剂 以调节所述悬浮液的一种或多种特性。
[0003] 在进行该添加剂的选择时，本领域技术人员必须记住该添加剂应保持成本效益且 不应在所述悬浮液的运输、加工及应用期间的下游造成不希望的相互作用或影响。
[0004] 本领域技术人员很少论述但本申请人已意识到具有重要性的考虑因素为，选择不 引起含碳酸钙材料悬浮液的电导率显著变化即增加，但也对增加大气挥发性有机碳含量 (V0C)具有减小的影响的添加剂。
[0005] 实际上，根据悬浮液电导率的测量值来调节这种悬浮液的加工及运输方面是有利 的。
[0006] 举例而言，这种悬浮液通过既定通道或单元的流动速率可根据悬浮液电导率的测 量值来控制。在 Klausner F 等人（J. Fluids Eng. / 第 122 卷 / 第 4 期 /Technical Papers) 的名称为"A Conductance Based Solids Concentration Sensor for Large Diameter Slurry Pipelines"的公布中，描述了一种基于电导测量值来测量穿过既定直径的管道的 浆料的固体浓度的仪器。基于这些电导测量值，可能获得展示浆料浓度自管顶部至底部的 变化以及区域平均浓度历程的图形显示。
[0007] 容器的填充度同样可借由沿容器壁在既定高度侦测电导率来管理。
[0008] 本发明还涉及借由减小悬浮液的电导率来减小金属容器及槽罐在储存及运输期 间的腐蚀风险的主题。
[0009] 然而，为使用及利用基于电导率测量值、V0C及低风险腐蚀的这些调节系统，本领 域技术人员面临选择对于提供至少这三种功能所必需的添加剂的挑战，这些添加剂同时不 引起电导率值的显著变化且不增加 V0C或腐蚀风险。
[0010] 在含碳酸钙材料悬浮液中使用的添加剂的功能为调节悬浮液pH值，不论所述悬 浮液中和还是喊化。
[0011] 尤其需要悬浮液碱化来匹配悬浮液所引入到的应用环境的pH值，或为添加 pH敏 感性添加剂做准备。提高pH值的步骤也可用于消毒悬浮液或帮助悬浮液的消毒。可能需 要调节pH值以避免加工期间碳酸钙与酸性环境接触后的不希望的溶解。
[0012] 有众多这种pH调节添加剂用于含碳酸钙材料悬浮液的水性悬浮液中且可为本领 域技术人员所用。
[0013] 可用于提高含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH值的第一组添加剂为含氢氧化物添 加剂，且尤其为碱金属及碱土金属氢氧化物。
[0014] 举例而言，US 6, 991，705涉及借由组合碱金属氢氧化物进料（例如氢氧化钠进 料）及二氧化碳进料来提高可包含碳酸钙的浆料悬浮液的碱度。
[0015] 如EP1795502中所述，氢氧化钾、氢氧化镁及氢氧化铵为用于将PCC悬浮液的pH 值控制在10-13范围内的其他这种添加剂。
[0016] 可用于提高含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH值的第二组添加剂为不含氢氧根离 子但在与水反应时产生这些离子的添加剂。
[0017] 这种添加剂可为弱酸盐，例如钠盐。这类添加剂的实例将包括醋酸钠、碳酸氢钠、 碳酸钾及碱性磷酸盐（例如三聚磷酸盐、正磷酸钠和/或正磷酸钾）。
[0018] 还可能利用基于氮的添加剂（包括例如氨、胺及酰胺）以提高含碳酸钙材料悬浮 液的pH值。
[0019] 所有上述添加剂根据一个共同机理，即与水反应之后在悬浮液中提供或产生氢氧 根离子来提高水性悬浮液的pH值。
[0020] 由文献已知，在碱性条件下增加氢氧根离子浓度同时造成电导 率提高（"Analytikum"，第 5 版，1981，VEB Deutscher Verlag fUr Grundstoff Industrie, Leipzig,第 185-186 页，参考 "Konduktometrische Titration'，）。
[0021] 鉴于文献中记载的以上一般知识，以及碱金属及碱土金属氢氧化物以及胺例如三 乙醇胺在提高含碳酸钙材料的水性悬浮液的pH值同时引起显著电导率增加的支持证据 (如下文实施例部分中所示），本领域技术人员不可能期望2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇 (其根据与这些添加剂相同的机理，即借由在悬浮液中由此引起的氢氧根离子引入来提高 悬浮液pH值）甚至将引起电导率减小，尽管其已知揭示烷醇胺pH调节剂的授予的欧洲专 利EP2281853、EP2354191及EP2392622,其中在所有这些申请中，每pH单位的导电电荷低 但仍为正值或多半为零（如EP2281853的测试9、EP2354191的测试2及EP2392622的测试 2中所示）且并非不含V0C。
[0022] EP2363435描述了作为pH控制剂的线型或支化的聚亚乙基亚胺（PEI)。这些PEI 为反应性的，具有吸收及改性纤维素纤维表面的能力且例如用作造纸方法中的湿强度剂。 线型PEI在室温不溶于水，这是当计量添加极小量添加剂时对于易于处理的明显劣势。线 型PEI在室温可溶于有机溶剂中但就V0C减小而言将起反作用。
[0023] 本发明的一个目标涉及提供一种允许减小悬浮液电导率，同时增加悬浮液pH值 的添加剂。
[0024] 本申请的第一方面在于2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇作为水性悬浮液中的添加 剂的用途，该水性悬浮液含有基于悬浮液的总体积计25-62体积％的至少一种含碳酸钙材 料且具有8. 5-11的pH值，以使悬浮液pH值增加至少0. 3个pH单位，同时使悬浮液电导率 减小 5-100 μ S/cm/pH 单位。
[0025] 完全出人意料且与基于用于增加 pH值的常用添加剂的期望相反，本申请人确定， 仅具有8. 8的pKa (于20°C )的2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇可用作具有8. 5-11的pH值 且含有基于悬浮液的总体积计25-62体积％的至少一种含碳酸|丐材料的水性悬浮液中的 添加剂，以使悬浮液pH值增加至少0. 3个pH单位，同时使悬浮液电导率减小5-100 μ S/cm/ pH单位，且同时维持含碳酸钙材料水性悬浮液不含VOC。
[0026] 本发明的"电导率（conductivity) "应是指根据下文实施例部分中所定义的测量 方法测量的含碳酸盐材料水性悬浮液的电导率。
[0027] 对于本发明的目的而言，pH值应根据下文实施例部分中所定义的测量方法来测 量。
[0028] 悬浮液中的固体材料的体积％ (vol. % )根据在下文实施例部分中所定义的方法 来测定。
[0029] 在一优选实施方案中，用水稀释所述2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇添加剂且以水 基溶液形式添加至含碳酸钙材料。更优选地，借由冷水稀释所述2-氨基-2-乙基-1，3-丙 二醇添加剂和/或储存在室温。
[0030] 在另一优选实施方案中，所述2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇添加剂具有相对于 2_氨基-2-乙基-1，3-丙二醇高于90重量％、优选高于95重量％、更优选高于99重量％ 的化学纯度。
[0031] 在另一优选实施方案中，2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇具有至少95重量％的 化学纯度且溶解于水中以形成含有80重量％ -95重量％，例如85重量％ 2-氨基-2-乙 基-1，3-丙二醇的水基溶液。
[0032] 在一优选实施方案中，含碳酸|丐材料水性悬浮液在添加2_氛基_2_乙基_1，3_丙 二醇之前具有500-2000 μ S/cm且优选800-1300 μ S/cm的电导率。
[0033] 在另一优选实施方案中，在添加所述2_氛基_2_乙基_1，3_丙二醇之后，悬浮液 电导率减小5_70 μ S/cm/pH单位，且优选在添加2_