[发明专利]一种立方体轻质碳酸钙填料组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种立方体轻质碳酸钙填料组合物，其组分按重量份比为：立方体轻质碳酸钙填料100份，阳离子聚合物0.03‑0.25份。本发明还公开了上述立方体轻质碳酸钙填料组合物的制备方法，包括如下步骤：将阳离子聚合物加入到立方体轻质碳酸钙填料中，温度控制在60‑80℃，保温30‑60min，加水调整固含量至15‑20％。本发明以立方体轻质碳酸钙作为载体，通过添加阳离子聚合物混合改性得到立方体轻质碳酸钙填料组合物。将其作为填料加填入纸浆中后，可以提高抄造纸样的抗张强度、内结合强度，同时节约AKD的用量，降低造纸成本，同时作为改性剂的阳离子聚合物的作用，可以改善填料的留着和促进施胶效果，使得抄造纸样的灰分和保留率得到提升。

技术领域

本发明涉及造纸填料领域，具体涉及一种立方体轻质碳酸钙填料组合物及其制备方法和应用。

背景技术

轻质碳酸钙是造纸工业中最常用的填料之一，用填料替代造纸纤维，可以降低生产成本，另外可以改善纸张的光学性能、印刷性能和外观。轻质碳酸钙作为一种重要的无机化工原料，用普通碳化法生产出的轻质碳酸钙，多为纺锤型或针棒状，粒径分布范围宽，比表面积较大；另外，通过添加助剂及控制反应条件可以制得的纳米级轻质碳酸钙晶型多为立方体，一般小于100nm，具有很高的比表面积，容易团聚，通常不能直接用于造纸加填。

填料的比表面积与其粒径、粒径分布和粒子形状有关。大多数填料的粒径和比表面积之间存在着相反的关系。一般来说，粒径越小，比表面积越大。较高比表面积的填料较难留着。相对于纤维，填料有更高的比表面积，单位质量填料比纤维具有更大的吸附湿部添加剂的能力，所以高比表面积填料要求更多的助留剂以达到一定的留着程度。填料的比表面积还影响光散射，也影响纸页强度和印刷特性。一般来说，较高比表面积的填料可以提高纸张印刷性能(如油墨吸收等)，但同时也会影响填料的留着，造成添加剂的选择性吸附，损害施胶和纸页强度(在相同添加量时，填料比表面积较高，纸页强度较弱)。用作造纸填料的沉淀碳酸钙主要是偏三角面体方解石(玫瑰花状)，比表面积通常在6.0-8.0㎡/g左右，这种普通PCC的显著缺点是大比表面积对AKD的亲和力损害施胶效果，对强度的负面影响较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种立方体轻质碳酸钙填料组合物及其制备方法和应用，以解决背景技术存在的上述缺陷。

本发明的第一方面是提供一种立方体轻质碳酸钙填料组合物，其组分按重量份比为：立方体轻质碳酸钙填料100份，阳离子聚合物0.03-0.25份。

作为优选的技术方案，所述立方体轻质碳酸钙填料晶体形状为立方体，单个晶体直径为0.5μm-1.0μm，比表面积SSA为2.0-4.5m²/g。

作为进一步优选的技术方案，所述立方体轻质碳酸钙填料固含量为10-20％，粘度为20-100cP，pH值为7-9.5，其中粒径D90为5.0-7.5μm，D50为3.0-4.5μm，2μm以下粒子含量20-40％。

作为优选的技术方案，所述立方体轻质碳酸钙填料采用如下方法制备：

步骤一，取氢氧化钙精浆，充分碳化从而获得熟浆作为母液；

步骤二，将晶型控制剂加入氢氧化钙精浆中配成混合液；

步骤三，将所述混合液缓慢滴加入所述母液中，同时进行碳化，上部滴加的同时反应器底部以相同流速同时出料，碳化至终点后得到所述立方体轻质碳酸钙填料。

所述晶型控制剂为碳酸盐或碳酸氢盐的一种或两种以上，包括但不限于碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾。

所述氢氧化钙精浆中氢氧化钙的粒径小于80目。

步骤三中，通过在线测定体系的电导率和pH值控制滴加速度和出料速度。电导率控制在0.5-2.5ms/cm，pH值控制在8-11之间，滴加速度控制在60-140ml/min。