改性颜料及其制备方法,应用该改性颜料的涂料及涂布纸

摘要

本发明提供一种造纸领域使用的改性颜料，一种改性颜料，其包括颜料主剂，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，该改性颜料还包括单乙稀基不饱和单体乳液，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。本发明还提供一种改性颜料的制备方法，及应用该改性颜料所制得的涂料，以及应用该涂料所制得的涂布纸。本发明通过制备一种特殊的改性颜料，并将应用于涂料中，该种涂料涂布于纸张表面能赋予涂布纸张较好的性能，且能节省成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种造纸领域使用的改性颜料及其制备方法，及应 用该改性颜料所制得的涂料，以及应用该涂料所制得的涂布纸。

背景技术

为提高涂布纸的白纸光泽度及印刷光泽度，通常采用如下方法： (1)将颜料主剂进一步细化，如将研磨碳酸钙(GCC)研磨得更细；(2) 选用瓷土颜料进行应用，如在碳酸钙为主体的颜料主剂中增加瓷土 的比例；(3)选用塑性颜料进行应用，如在碳酸钙为主体的颜料主剂 中添加一定比例的塑性颜料主剂。

然而，上述方法不仅在提升白纸光泽度方面存在一定的局限； 且上述方法还存在诸多缺陷。如细化颜料主剂的方法，若要将GCC 平均粒径细化到小于0.38μm，不但研磨的能耗高，分散的技术水平 亦受到限制，  同时进一步的细化会影响到最终纸品的白度及印刷光 泽度。对于应用瓷土颜料的方法，层状结构的瓷土易导致涂布操作 的高负载及涂布运转的故障(如背流、黄线、刮线等)，特别是在高 固含涂料配方及高车速涂布条件下，所以瓷土比例的增加造成的不 良影响更明显。应用塑性颜料的方法，由于塑性颜料主剂的流动性 差、成本高，致使其在涂料中的应用受到限制。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效解决上述问题的改性颜料。

另外，还有必要提供一种上述改性颜料的制备方法。

另外，还有必要提供一种应用上述改性颜料的涂料。

此外，还有必要提供一种应用上述涂料所制得的涂布纸。

一种改性颜料，其包括颜料主剂，该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙 与瓷土的混合物，该改性颜料还包括单乙稀基不饱和单体乳液，该单 乙烯基不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且该单乙烯基不饱和 单体乳液的质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

一种改性颜料的制备方法，其包括如下步骤：

在颜料主剂中加水配制成固含量为60-75％的浆液，该颜料主剂 为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物；

将单乙稀基不饱和单体乳液加入上述浆液中混和，该单乙烯基 不饱和单体乳液的固含量为20％-65％，且质量为颜料主剂绝干质量 的0.4-10％；

调整上述单乙稀基不饱和单体乳液与颜料主剂混合浆液的pH 值为碱性；

向上述浆液中加入分散剂以调整浆液的粘度；

搅拌上述浆液，制得改性颜料。

一种涂料，该涂料中包括改性颜料、胶粘剂及辅助添加剂，该 改性颜料包括颜料主剂和单乙稀基不饱和单体乳液，该颜料主剂为碳 酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，该单乙烯基不饱和单体乳液的固含 量为20％-65％，且该单乙烯基不饱和单体乳液的质量为颜料主剂绝 干质量的0.4-10％。

一种应用上述涂料涂布制得的涂布纸，该涂布纸具有较高的白 纸光泽度及印刷光泽度。

本发明所述的改性颜料应用于涂料中进行纸张涂布，可有效提 高涂布纸的白纸光泽度及印刷光泽度，且可保证涂料在更高固含量 及更高车速条件下生产，有效提升涂布纸的生产效率，此外，还可 有效降低涂布纸的生产成本。

具体实施方式

一种改性颜料，其包括颜料主剂、单乙稀基不饱和单体乳液和 水，该改性颜料主要依靠颜料主剂跟单乙稀基不饱和单体乳液的作 用使颜料主剂得到改性。该改性颜料中还可包括少量的分散剂和碱。

该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混合物，其中碳酸钙的 质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分含量为0-30％。该碳 酸钙跟瓷土的比例为常用颜料的比例。该颜料主剂的平均粒径为 0.38-0.60μm。

该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯乙烯乳液、苯乙烯乳液、 乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。该单乙烯基不饱和单体乳液 的固含量为20％-65％，且质量为颜料主剂绝干质量的0.4-10％。

该分散剂为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。 该分散剂的质量为颜料主剂绝干质量的0.02-0.12％。

该碱用以对改性颜料的改性和分散提供碱性环境，且其含量以 控制该改性颜料pH值为8.0-9.5适宜。该碱可优选氢氧化钠、碳酸 氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠，但不限于上述几种碱。

一种应用所述改性颜料的涂料，该涂料还进一步包括胶粘剂及 其它辅助添加剂。该胶粘剂的质量为改性颜料绝干质量的6％-20％， 该辅助添加剂的质量为改性颜料绝干质量的0.1％-5％。

该胶粘剂为丁苯胶乳、聚乙烯醇和氧化淀粉中的一种或一种以 上。

该辅助添加剂为常规的纸张涂料的辅助添加剂，具体可为润滑 剂、分散剂、耐水化剂、抑泡剂、消泡剂、荧光增白剂、染料、增 稠剂中的一种或一种以上。此外，这些辅助添加剂的具体成份为纸 张涂料惯用之成份。

该涂料的固含量为50-70％。在温度40℃时，采用Brookfield 粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘度为 500-3000cps。

一种应用所述涂料涂布制得的涂布纸，该涂布纸具有较高的白 纸光泽度及印刷光泽度。

本发明所述的改性颜料应用于涂料中进行纸张涂布，可有效提 高涂布纸的白纸光泽度及印刷光泽度，且可保证涂料在更高固含量 及更高车速条件下生产，有效提升涂布纸的生产效率，此外，还可 有效降低涂布纸的生产成本，每吨纸可降低30-60RMB左右。

该改性颜料的制备方法，其包括如下步骤：

(a)取一定量的颜料主剂加入水，配制成固含量为60-75％，粘 度为45-870cps的浆液。该颜料主剂为碳酸钙或碳酸钙与瓷土的混 合物，其中碳酸钙的质量百分含量为70％-100％，瓷土的质量百分 含量为0-30％。

(b)取固含量为20％-65％的单乙稀基不饱和单体乳液加入上述 浆液中进行充分混和，其中该单乙稀基不饱和单体乳液的质量为颜 料主剂绝干质量的0.4-10％。该单乙烯基不饱和单体乳液为甲基苯 乙烯乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液中的一种或一种以上。

(c)继续向上述浆液中加入一定量的碱，调整浆液的pH值为 8.0-9.5。

(d)继续向上述浆液中加入质量为颜料主剂质量的0.02-0.12％ 的分散剂，调整浆液的粘度到最低粘度，即最佳分散状态。该分散 剂可为聚丙烯酸盐、硅酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上。最低粘 度随改性剂用量、改性颜料的颜料配比及改性颜料浓度的不同而不 同，范围可为40-1500cps。

(e)保持浆液的温度为10-50℃，在此温度条件下搅拌20min以 上，制得所述改性颜料。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

制备改性颜料：

(1)颜料主剂采用研磨碳酸钙，取一定量的颜料主剂加水配制成 固含量为75％，粘度为45cps的浆液，研磨碳酸钙的平均粒径为 0.50μm。

(2)向浆液中加入固含量为50％的苯乙烯乳液并混和均匀，该苯 乙烯乳液的质量为绝干颜料主剂质量的10％。

(3)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.07％的氢氧化钠，调整 浆液的pH值至8.0。

(4)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.04％的硅酸钠分散剂， 调整浆液的粘度为93cps。

(5)在42℃条件下搅拌20min，得到改性颜料。

制备涂料：取上述步骤制得的改性颜料100质量份、丁苯胶乳 10质量份，分散剂0.05质量份，润滑剂0.5质量份，耐水化剂0.5 质量份、抑泡剂0.02质量份，荧光增白剂0.7质量份，增稠剂0.5 质量份，制得的涂料。涂料固含量为67％，在温度40℃时，采用 Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘 度为1500cps。

制备涂布纸：在82g/m²的原纸表面涂布形成一常规的涂布层， 再在该常规的涂布层表面涂布上述方法所制得的涂料，涂布量为 10g/m²，然后压光整饰。

对比例1

以研磨碳酸钙替换实施例1中的改性颜料，制备涂料和涂布纸 的工艺参数、步骤与实施例1相同，制得涂布纸。

实施例1和对比例1所制得的涂布纸进行性能测试，性能测试 结果如表一所示。

表一

由表一可知：相较于常规颜料，以实施例1的改性颜料所制得 的涂料进行涂布，涂布纸具有更高的白纸光泽度和印刷光泽度。

实施例2

制备改性颜料：

(1)颜料主剂采用质量百分含量为90％的研磨碳酸钙和质量百 分含量为10％的瓷土的混合物，取一定量的颜料主剂加水配制成固 含量为75％，粘度为409cps的浆液，研磨碳酸钙的平均粒径为 0.420μm，瓷土的平均粒径为0.412μm，颜料主剂的平均粒径为 0.418μm。

(2)向浆液中加入固含量为50％的由甲基苯乙烯乳液、乙烯基甲 苯乳液按质量比为1∶1制得的混和乳液并混和均匀，该混和乳液的 质量为绝干颜料主剂质量的5％。

(3)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.08％的氢氧化钠，调整 浆液的pH值至9.0。

(4)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.05％的聚丙烯酸盐分散 剂，调整浆液的粘度为445cps。

(5)在50℃条件下搅拌2.5小时，得到改性颜料。

制备涂料：取上述步骤制得的改性颜料100质量份、丁苯胶乳 12质量份，分散剂0.05质量份，润滑剂0.7质量份，耐水化剂0.8 质量份、抑泡剂0.05质量份，荧光增白剂0.9质量份，增稠剂1.10 质量份，制得涂料。涂料固含量为65％，在温度40℃时，采用 Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘 度为1800cps。

制备涂布纸：在82g/m²的原纸表面涂布形成一常规的涂布层， 再在该常规的涂布层表面涂布上述方法所制得的涂料，涂布量为 9g/m²，然后压光整饰。

对比例2

以质量百分含量为90％的研磨碳酸钙和质量百分含量为10％的 瓷土的混合物替换实施例2中的改性颜料，制备涂料和涂布纸的工 艺参数、步骤与实施例2相同，制得涂布纸。

实施例2和对比例2所制得的涂布纸进行性能测试，性能测试 结果如表二所示。

表二

由表二可知：相较于常规颜料，以实施例2的改性颜料所制得 的涂料进行涂布，涂布纸具有更高的白纸光泽度和印刷光泽度。

实施例3

制备改性颜料：

(1)颜料主剂采用质量百分含量为70％的研磨碳酸钙和质量百 分含量为30％的瓷土的混合物，取一定量的颜料主剂加水配制成固 含量为60％，粘度为756cp s浆液，研磨碳酸钙的平均粒径为 0.377μm，瓷土的平均粒径为0.388μm，颜料主剂的平均粒径为 0.381μm。

(2)向浆液中加入固含量为50％的混和乳液并混和均匀，该混和 乳液的质量为绝干颜料主剂质量的0.4％。该混合乳液为甲基苯乙烯 乳液、苯乙烯乳液、乙烯基甲苯乳液按质量比为5∶3∶2混合制得。

(3)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.09％的氢氧化钠，调整 浆液的pH值至9.0。

(4)向浆液中加入质量为颜料主剂质量0.10％的磷酸盐分散剂， 调整浆液的粘度为870cps。

(5)在50℃条件下搅拌3.5小时，得到改性颜料。

制备涂料：取上述步骤制得的改性颜料100质量份、丁苯胶乳 12.5质量份，分散剂0.08质量份，润滑剂1.0质量份，耐水化剂0.8 质量份、抑泡剂0.05质量份，荧光增白剂0.9质量份，增稠剂1.20 质量份，制得所述涂料。涂料固含量为63％，在温度40℃时，采用 Brookfield粘度计使用3#转子在转速为60RPM时测得所述涂料的粘 度为1800cp s。

制备涂布纸：在82g/m²的原纸表面涂布一常规的涂布层，再在 该常规的涂布层表面涂布上述方法所制得的涂料，涂布量为10g/m²， 然后压光整饰。

对比例3

以质量百分含量为70％的研磨碳酸钙和质量百分含量为30％的 瓷土的混合物替换实施例3中的改性颜料，制备涂料和涂布纸的工 艺参数、步骤与实施例3相同，制得涂布纸。

实施例3和对比例3所制得的涂布纸进行性能测试，性能测试 结果如表三所示。

表三

由表三可知：相较于常规颜料，以实施例3的改性颜料所制得 的涂料进行涂布，涂布纸具有更高的白纸光泽度和印刷光泽度。

另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精 神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依 据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本 发明所要求保护的范围之内。