CN103233394A - 一种用于文化纸浆内在线调色、表面施胶及涂布的颜料色浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于文化纸浆内调色、表面施胶及涂布的颜料色浆及其制备方法。目前的绝大多数颜料色浆难以达到造纸厂需求，稳定性差，特别是在应用方面凸显出来的稀释稳定性差、留着率不高、色光一致性差等缺陷难以控制。本发明的颜料色浆由高性能有机颜料、分散剂、润湿剂、助留着剂、功能添加剂和去离子水组成；各组分经过混合、润湿、分散、研磨几个阶段制备而成。本发明制备的高色含、低粘度、高留着纳米色浆存贮稳定；抗硬水，水稀释稳定性高，可在线直接添加；色泽明快，高留着率，用量少；耐光、耐热性好，可大幅提升产品品质；配伍性好，添加位置正确不会与其他造纸化学品发生不良物理化学反应。
Description
技术领域
本发明涉及色浆领域，特别是一种用于文化纸浆内在线调色、表面施胶及涂布的颜料色浆及其制备方法。
背景技术
一直以来，文化纸普遍采用碱性染料和直接染料进行调色，碱性染料色光鲜艳，价格便宜，但是存在着耐光、耐热性差等结构性缺陷，所以只能用于低端文化纸，特别是一些混合浆制的低端双胶纸；直接染料虽然价格适中，耐光耐热性也能满足中高端文化纸生产需求，但是在高白双胶纸，特别是静电复印纸中，亮度偏低，色光偏暗，极大的限制了其进一步发展。
近年来，随着机械技术及分散技术的日趋成熟，欧美一些领先的造纸化学品供应商开始尝试着使用水性颜料色浆进行白纸调色，经过3到5年的发展，产品技术和应用技术日趋成熟，目前国内大型造纸厂都已采用其生产的颜料色浆进行文化纸调色。与使用染料相比，使用颜料色浆进行调色不仅色光鲜艳、耐光耐热性大幅提升，特别是在高白纸的调色中还可以大幅降低荧光增白剂的使用量，综合成本具有明显优势。
鉴于颜料色浆的种种优势，国内化学品公司也纷纷效仿，但是造纸颜料色浆与造纸染料不同，与普通的水性颜料色浆也大不相同，其核心技术不仅在产品本身，更多的在于装备制造技术和生产控制技术，所以绝大多数产品技术难以达到造纸厂需求，稳定性差，特别是在应用方面凸显出来的稀释稳定性差、留着率不高、色光一致性差等缺陷难以控制。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种文化纸在线调色用高色含、低粘度、高留着纳米色浆，其用于文化纸浆内调色、表面施胶和涂布，该产品存贮稳定性高，特别是水稀释后稳定性极高，可适用于不同水质，与助留体系搭配使用，留着率可达90%以上，而且经过厂家连续使用，色光始终保持一致，具有很强的适用性和较高的性价比。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于文化纸浆内在线调色、表面施胶及涂布的颜料色浆，其特征在于，它由高性能有机颜料、分散剂、润湿剂、助留着剂、功能添加剂和去离子水组成，各原料的质量百分数如下：高性能有机颜料30.0-50.0%，分散剂5.0-12.0%，润湿剂1.0-4.0%，助留着剂1.0-3.0%，功能添加剂10.0-20.0%，余量为去离子水；所述的高性能有机颜料为耐高温、耐酸碱及耐化学介质的酞菁蓝和永固紫颜料；所述的颜料色浆为粒径D90≤190nm的纳米色浆。
本发明的高色含、低粘度、高留着纳米色浆可稳定存贮1年，完全符合高档文化用纸调色色浆要求：纳米级粒径、存贮稳定；抗硬水，水稀释稳定性高，可在线直接添加；色泽明快，高留着率，用量少；耐光、耐热性好，可大幅提升产品品质；配伍性好，添加位置正确，不会与其他造纸化学品发生不良物理化学反应。
本发明采用的进一步技术方案如下：
所述的分散剂由阴离子分散剂和非离子型分散剂组成，阴离子分散剂与非离子分散剂的质量比为2：1，其中阴离子分散剂至少含有烷基硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐、烷基磺酸酯盐、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺中的一种，主要依靠电荷斥力保证纳米颜料颗粒分散均匀，非离子型分散剂至少含有多元酸均聚物、脂肪醇嵌段共聚物、脂肪酸嵌段共聚物中的一种，主要在电荷斥力的基础上补充空间位阻，使其更加稳定。
所述的润湿剂至少含有脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚中的一种，主要降低颜料颗粒表面张力，从而快速浸润。
所述的助留着剂至少含有带有颜料亲和基团的丙烯酸共聚物、聚氧乙烯醚、改性双酚A聚氧乙烯醚磷酸酯盐中的一种，主要用来提高颜料色浆在纤维上的附着力。
所述的功能添加剂至少含有乙二醇、丙二醇、乙二醇丁醚、聚乙二醇、有机硅消泡剂、矿物油类消泡剂、苯丙异噻唑啉酮、咔松类防霉杀菌剂中的一种，功能添加剂是主要是为了在色浆生产和使用过程中更加方便，消除使用过程中产生的易干结、发泡、发霉等问题。
上述颜料色浆的制备方法，其步骤如下：
①将分散剂、润湿剂、助留着剂和功能添加剂按比例配制成质量浓度为40-60%的均匀水溶液，所用的功能添加剂除消泡剂和杀菌剂外；
②将步骤①中所得的均匀水溶液和90-95%用量的去离子水加入分散缸，并加入40-60%用量的消泡剂，搅拌均匀，得混合溶液；
③将选定的高性能有机颜料全部加入步骤②所得的混合溶液中，高速分散1-2h，得到均匀分散体；
④将步骤③所得的均匀分散体转入粗磨缸，用剩余的去离子水清洗分散缸，并转入粗磨缸进行研磨，当其粒径达到D90≤1.5μｍ时结束研磨，得微米级分散体；
⑤将步骤④所得的微米级分散体转入细磨缸，加入杀菌剂及剩余的消泡剂进行研磨，当其粒径达到D90≤190nm时结束研磨，得纳米级均匀分散体；
⑥对步骤⑤所得的纳米级均匀分散体进行质量检测、应用测试和过滤包装后，即得到所需的文化纸在线调色用高色含、低粘度、高留着纳米色浆。
作为上述制备方法的进一步补充：步骤④中所述的粗磨所采用的方法为卧式砂磨、篮式砂磨或均质微射粉碎中的一种，研磨介质为Φ=1.0-1.2mm氧化锆珠；步骤⑤中所述的细磨所采用的方法为卧式研磨或立式研磨中的一种，研磨介质为Φ=0.2-0.3mm钇稳定或铈稳定的氧化锆珠，连续研磨，直至粒径D90≤190nm为止。
本发明具有的有益效果是：本发明各组分配比适当，采用先粗磨后细磨且根据组分的特性加入相应阶段中的纳米级色浆制备方法，制得的产品粒径小而均一，色光鲜艳，耐光耐热性强，具有高色含、低粘度、高留着等特性，与同类产品相比商业价值突出；该纳米色浆粒径D90≤190nm，展示出了最优的着色能力，存储稳定性良好，不返粗，不絮凝，水稀释稳定性良好，亦可直接泵送，使用方便；同时，该纳米色浆还具有抗硬水、不渗色、耐迁移等功效，适用范围较广，具有极高的使用价值；该纳米色浆以水为基料，添加剂中不含APEO，绿色环保，符合高档文化纸环保要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例的配方参见表1
表1（单位：重量百分比）
备注：实施例1中的有机颜料采用颜料紫23，分散剂采用烷基磷酸酯盐和脂肪醇嵌段共聚物，润湿剂采用异构醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用带有颜料亲和基团的丙烯酸共聚物，功能添加剂采用丙二醇、矿物油消泡剂和苯丙异噻唑啉酮防霉杀菌剂；实施例2中的有机颜料采用颜料紫23，分散剂采用烷基硫酸酯盐和脂肪醇嵌段共聚物，润湿剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用改性双酚A聚氧乙烯醚磷酸酯盐，功能添加剂采用丙二醇、矿物油消泡剂和咔松类防霉杀菌剂；实施例3中的有机颜料采用颜料紫23，分散剂采用聚丙烯酸钠和脂肪酸嵌段共聚物，润湿剂采用异构醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用带有颜料亲和基团的丙烯酸共聚物，功能添加剂采用乙二醇、矿物油消泡剂和咔松类防霉杀菌剂；实施例4中的有机颜料采用颜料蓝15，分散剂采用烷基硫酸酯盐和脂肪醇嵌段共聚物，润湿剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用改性双酚A聚氧乙烯醚磷酸酯盐，功能添加剂采用丙二醇、有机硅消泡剂和咔松类防霉杀菌剂；实施例5中的有机颜料采用颜料蓝15，分散剂采用聚丙烯酸钠和脂肪醇嵌段共聚物，润湿剂采用异构醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用带有颜料亲和基团的丙烯酸共聚物，功能添加剂采用丙二醇、矿物油消泡剂和咔松类防霉杀菌剂；实施例6中的有机颜料采用颜料蓝15，分散剂采用烷基硫酸酯盐和脂肪醇嵌段共聚物，润湿剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用改性双酚A聚氧乙烯醚磷酸酯盐，功能添加剂采用聚乙二醇、矿物油消泡剂和咔松类防霉杀菌剂；实施例7中的有机颜料采用颜料蓝15，分散剂采用聚丙烯酸胺和脂肪醇嵌段共聚物，润湿剂采用异构醇聚氧乙烯醚，助留着剂采用聚氧乙烯醚，功能添加剂采用丙二醇、矿物油消泡剂和苯丙异噻唑啉酮防霉杀菌剂。
按上述配方，制备方法按如下步骤进行：
①将分散剂、润湿剂、助留着剂、功能添加剂（消泡剂和杀菌剂除外）按比例配制成质量浓度为50%的均匀水溶液；
②将步骤①中所得的均匀水溶液打入分散缸，预留5%用量去离子水、其余加入到分散缸中，并加入50%用量的消泡剂，搅拌均匀；
③将选定的高性能有机颜料全部加入步骤②所得的混合溶液中，高速分散1-2h，得到均匀分散体；
④将步骤③所得的均匀分散体转入粗磨缸，用剩余5%用量的预留去离子水清洗分散缸，并转入粗磨缸进行研磨，当其粒径达到D90≤1.5μｍ时结束研磨；
⑤将步骤④所得的微米级分散体转入细磨缸，加入剩余的消泡剂及杀菌剂进行研磨，当其粒径达到D90≤190nm时结束研磨；
⑥对步骤⑤所得的均匀分散体进行质量检测，应用测试和过滤包装后，即得到所需的高档文化纸在线调色用高色含、低粘度、高留着纳米色浆。
实施例检测结果
| 检测项 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| 粒径/nm | 143 | 173 | 152 | 138 | 167 | 162 | 174 |
| 黏度/mPa·S | 55 | 432 | 64 | 74 | 133 | 320 | 1022 |
| 单程留着率/% | 78 | 75 | 65 | 79 | 67 | 73 | 66 |
| 稀释稳定性 | o o o | o o | × | o o o o | o o | × | o o o |
| 抗硬水性 | o o o | × | × | o o o o | o o | × | o o |
注：o o o o 表示优，o o o 表示良好，o o一般，× 表示差，不适用。
Claims (8)
1.一种用于文化纸浆内在线调色、表面施胶及涂布的颜料色浆，其特征在于，它由高性能有机颜料、分散剂、润湿剂、助留着剂、功能添加剂和去离子水组成，各原料的质量百分数如下：高性能有机颜料30.0-50.0%，分散剂5.0-12.0%，润湿剂1.0-4.0%，助留着剂1.0-3.0%，功能添加剂10.0-20.0%，余量为去离子水；所述的高性能有机颜料为耐高温、耐酸碱及耐化学介质的酞菁蓝和永固紫颜料；所述的颜料色浆为粒径D90≤190nm的纳米色浆。
2.根据权利要求1所述的颜料色浆，其特征在于，所述的分散剂由阴离子分散剂和非离子型分散剂组成，阴离子分散剂与非离子分散剂的质量比为2：1，其中阴离子分散剂至少含有烷基硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐、烷基磺酸酯盐、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺中的一种，非离子型分散剂至少含有多元酸均聚物、脂肪醇嵌段共聚物、脂肪酸嵌段共聚物中的一种。
3.根据权利要求1所述的颜料色浆，其特征在于，所述的润湿剂至少含有脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚中的一种。
4.根据权利要求1所述的颜料色浆，其特征在于，所述的助留着剂至少含有带有颜料亲和基团的丙烯酸共聚物、聚氧乙烯醚、改性双酚A聚氧乙烯醚磷酸酯盐中的一种。
5.根据权利要求1所述的颜料色浆，其特征在于，所述的功能添加剂至少含有乙二醇、丙二醇、乙二醇丁醚、聚乙二醇、有机硅消泡剂、矿物油类消泡剂、苯丙异噻唑啉酮、咔松类防霉杀菌剂中的一种。
6.权利要求1-5任一项所述颜料色浆的制备方法，其步骤如下：
①将分散剂、润湿剂、助留着剂和功能添加剂按比例配制成质量浓度为40-60%的均匀水溶液，所用的功能添加剂除消泡剂和杀菌剂外；
②将步骤①中所得的均匀水溶液和90-95%用量的去离子水加入分散缸，并加入40-60%用量的消泡剂，搅拌均匀，得混合溶液；
③将选定的高性能有机颜料全部加入步骤②所得的混合溶液中，高速分散1-2h，得到均匀分散体；
④将步骤③所得的均匀分散体转入粗磨缸，用剩余的去离子水清洗分散缸，并转入粗磨缸进行研磨，当其粒径达到D90≤1.5μｍ时结束研磨，得微米级分散体；
⑤将步骤④所得的微米级分散体转入细磨缸，加入杀菌剂及剩余的消泡剂进行研磨，当其粒径达到D90≤190nm时结束研磨，得纳米级均匀分散体；
⑥对步骤⑤所得的纳米级均匀分散体进行质量检测、应用测试和过滤包装后，即得到所需的文化纸在线调色用高色含、低粘度、高留着纳米色浆。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤④中所述的粗磨所采用的方法为卧式砂磨、篮式砂磨或均质微射粉碎中的一种，研磨介质为Φ=1.0-1.2mm氧化锆珠。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤⑤中所述的细磨所采用的方法为卧式研磨或立式研磨中的一种，研磨介质为Φ=0.2-0.3mm钇稳定或铈稳定的氧化锆珠，连续研磨，直至粒径D90≤190nm为止。
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