[发明专利]梳状聚合物用于制备包含碳酸钙并具有降低的温度敏感性的悬浮液的用途

说明书

本发明涉及梳状共聚物在制备包含碳酸钙的水性悬浮液中的用途，所述悬浮液表现出降低的温度敏感性。

当前，需要工业来提供用于各种应用的碳酸钙的悬浮液。碳酸钙的悬浮液是不溶性固体在液体介质中的悬浮液，所述液体介质通常是水和至少一种添加剂的混合物。悬浮液的确切组成，例如碳酸钙产品的粒度或悬浮液中添加剂的性质取决于其预期的用途。碳酸钙的悬浮液实际上用于各种应用，包括纸张、涂料、塑料和混凝土。

碳酸钙悬浮液的制备一般涉及碾磨和/或分散过程。减小碳酸钙产品的粒度一般需要使用能量密集型混合手段。由此悬浮液会因为由剪切研磨机和分散器引起的能量而变得非常热。例如，温度可以达到65℃和高得多的温度，例如70℃至105℃。

在这样的温度下，悬浮液的黏度会急剧增加，然后导致悬浮液不再适合加工。必须使用添加剂来避免这个问题。

然而，如果用来控制黏度的添加剂在这些高温度下劣化，则碳酸钙颗粒絮凝而机器被阻塞。于是存在损坏生产单元、如研磨单元的高风险。为了避免这样的情况，必须连续地冷却设备。但是这会是非常昂贵的。

因此，需要在高温、如高于65℃的温度下控制、减少或防止包含碳酸钙的悬浮液的黏度增加的改良添加剂，换言之，可用于减少含有碳酸钙的悬浮液的温度敏感性的添加剂。

此外，会期望提供使含有高固体碳酸钙的水性悬浮液在高温下稳定化的添加剂。

本发明的另一个目的是提供在纸张、涂料、塑料和混凝土制剂中会相容的添加剂。

已经发现，通过梳状共聚物在制备具有降低的温度敏感性的水性悬浮液中的用途解决了上述目的，所述悬浮液包含碳酸钙，通过HAAKERheostress流变仪在20s^-1下测量的所述水性悬浮液的黏度为在20℃和90℃下测量的25mPa·s至1000mPa·s。

-其中，在20℃和在45g/l的聚合物浓度下测量的所述聚合物的比黏度与在70℃测量的所述聚合物的比黏度相差比黏度差Δη_sp，其中Δη_sp的绝对值小于或等于0.5，

-其中所述聚合物不具有在水中测量的20℃至95℃的浊点，且

-其中所述聚合物在pH 8下具有-10C/g至-600C/g的比荷。

本发明人确实已经出人意料地发现使用具有上述三种特征(比黏度差Δη_sp、在限定温度范围中无浊点和在限定范围内的比荷)的梳状聚合物对于提供具有降低的温度敏感性的含碳酸钙的水性悬浮液是尤其有利的。具有前述特征的梳状聚合物可以降低这种悬浮液的热敏感性并防止不期望的悬浮液的黏度增加。

例如，根据本发明，梳状聚合物防止水性悬浮液在高温、例如高于65℃的温度、如90℃下达到高于1000mPa·s的黏度(HAAKE Rheostress流变仪，20s^-1)。

在WO 01/96007中描述了弱阴离子和水溶性共聚物。这些聚合物呈现为使得能够获得具有中等至高矿物质含量、随时间的推移稳定、没有沉降、对造纸或石油制剂中使用的介质的pH和离子强度较不敏感、并具有低Zeta电势的矿物颜料和/或填料的水性悬浮液。没有描述这些聚合物可用于制备具有降低的温度敏感性、更确切地说具有在20℃和90℃下测量的25mPa·s至1000mPa·s的黏度的碳酸钙水性悬浮液。可以注意到，没有进行在高温即90℃下的悬浮液黏度的测量，并且没有进行在高温即70℃下的共聚物的比黏度测量，因此，在该文件中没有进行比黏度差的计算。此外，在该文件中描述的共聚物可以由阴离子单体与含磷官能团的聚合产生，这被认为在环境污染方面是不期望的。另外，该文件中描述的共聚物中的一些包含交联单体，这在本发明的情况下由于流变性的原因也是不期望的。该申请中其他的共聚物包含目前被认为对人类和动物有潜在毒性的丙烯酰胺化合物。

为了本发明的目的，术语“碳酸钙”是指包含至少80重量％碳酸钙的物质。术语“碳酸钙”包括重质碳酸钙(GCC)，即从自然资源如石灰岩、大理石、方解石或白垩岩获得的碳酸钙，以及轻质碳酸钙(PCC)，即一般通过水性环境中二氧化碳和氢氧化钙(熟石灰)反应后的沉淀或者通过水中钙源和碳酸根源的沉淀得到的合成物质。另外，轻质碳酸钙也可以是在水性环境中钙和碳酸盐引入的产物，例如氯化钙和碳酸钠的产物。

PCC可以是球霰石、方解石或霰石。

碳酸钙组分可以是已经通过碳酸钙的湿磨获得的重质碳酸钙。

根据本发明，术语“悬浮液”意思是包含不溶性固体和任选地至少一种添加剂的水悬浮液。