目前，國內外大型造紙碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)多采用濕法研磨制備重質(zhì)碳酸鈣，但高濃度的碳酸鈣極易絮聚，特別是當顆粒粒徑達到亞微米級時(shí)，碳酸鈣顆粒表面會(huì )產(chǎn)生很多活性點(diǎn)，表面吸附能增大，碳酸鈣粒子間的吸引力也會(huì )急劇增大，十分容易發(fā)生絮聚，能否形成穩定的懸濁液是研磨碳酸鈣乳液的一個(gè)重要指標，因此，研磨碳酸鈣分散劑的選擇和使用至關(guān)重要。
 

▲造紙碳酸鈣濕法研磨現場(chǎng)

 
1、碳酸鈣研磨分散劑的作用機理
 
　　從宏觀(guān)來(lái)看，碳酸鈣研磨分散劑的作用主要有以下3個(gè)方面：
　?。?）改善碳酸鈣懸浮液的流變性質(zhì)，降低漿料黏度，提高碳酸鈣顆粒的分散穩定性能；
　?。?）提高研磨介質(zhì)對碳酸鈣顆粒的沖擊和改善研磨作用，提高研磨效率，降低研磨成本；
　?。?）提高成品漿料的穩定性，防止碳酸鈣顆粒絮聚。
 
2、碳酸鈣研磨常用分散劑
 
　　碳酸鈣研磨常用的分散劑有三大類(lèi)：

　　無(wú)機類(lèi)，如六偏磷酸鈉、二硅酸鈉等；

　　有機類(lèi)，如烷基苯磺酸鹽等；

　　高分子類(lèi)，如聚羧酸鹽、聚丙烯酸衍生物等。
 

　　目前在碳酸鈣的超細研磨中普遍采用的是高分子類(lèi)分散劑。
 

▲碳酸鈣漿料
 

 
（1）無(wú)機類(lèi)分散劑
 
　　無(wú)機類(lèi)分散劑的作用機理是通過(guò)增加碳酸鈣顆粒表面的電荷，增強表面的靜電斥力，使粒子在熱運動(dòng)、布朗運動(dòng)過(guò)程中難以進(jìn)一步靠攏而絮聚。部分無(wú)機類(lèi)分散劑還能夠增強顆粒表面的潤濕程度。
　　主要有聚磷酸鹽（如六偏磷酸鈉）、硅酸鹽、碳酸鹽等，其中以六偏硫酸鈉最為常用。但需要注意的是無(wú)機分散劑會(huì )對導電率、介電常數帶來(lái)不良影響，也因此使得無(wú)機類(lèi)分散劑的應用尤其是在超細研磨中受到極大的限制。
 
（2）有機類(lèi)小分子分散劑
 
　　有機類(lèi)小分子分散劑主要為各種表面活性劑，可分為3類(lèi)：陰離子型、非離子型和陽(yáng)離子型。
　　離子型的分散劑主要通過(guò)表面電荷的靜電斥力作用，非離子型分散劑主要通過(guò)空間位阻作用來(lái)改善懸浮液的穩定性能，另外此類(lèi)分散劑在改善碳酸鈣顆粒表面潤濕性能方面也有很大的作用。
　　常用的有機小分子分散劑主要有烷基聚醚或烷芳基的硫酸鹽、烷基吡啶氯化物、烷基酚聚乙烯醚等。
 
（3）高分子類(lèi)分散劑
 
　　高分子類(lèi)分散劑的相對分子質(zhì)量一般在1000-100000，其功能基團一般包含2個(gè)部分：
　　一部分為錨固基團，主要通過(guò)離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵和范德華力等作用以單點(diǎn)或多點(diǎn)錨固的形式緊密地吸附或結合在顆粒表面，常見(jiàn)的錨固基團有—NR3+、—R2、—COOH、—COO-、—SO3H、—SO3-、—PO42-、多元胺、多元醇及聚醚等；
　　另一部分為可被分散介質(zhì)溶劑化的聚合物鏈，用于構建空間位阻基團，產(chǎn)生空間位阻，防止碳酸鈣顆粒絮聚，常見(jiàn)的空間位阻基團構建聚合物鏈有聚酯、聚醚、聚烯烴以及聚丙烯酸酯等。
　　碳酸鈣研磨分散用高分子類(lèi)分散劑主要有聚羧酸鹽、聚丙烯酸衍生物、順丁烯二酸酐共聚物、縮合萘磺酸鹽和非離子型水溶性高分子（聚乙烯吡咯酮、聚醚衍生物等，其中使用最多的是相對分子質(zhì)量在2000-3000的聚丙烯酸鈉分散劑。
　　高分子類(lèi)分散劑現已成為超細碳酸鈣研磨分散劑的主流，具有以下優(yōu)勢：

　　在生產(chǎn)過(guò)程中容易對相對分子質(zhì)量進(jìn)行有效控制，擁有較高的相對分子質(zhì)量的分散劑在碳酸鈣表面的吸附膜厚度達到數十納米，其分散穩定作用范圍可在碳酸鈣顆粒距離相當遠時(shí)即發(fā)生作用，從而可獲得較好的分散穩定性；

　　分散能力強且穩定，對分散體系中的離子、pH和溫度等因素不敏感，作用穩定性好；

　　可顯著(zhù)降低分散體系黏度，改善其流變性，能節省研磨能耗。
 

　　雖然高分子分散劑的優(yōu)勢明顯，但仍存在一些缺點(diǎn)：

　　顏色普遍呈現黃色或者在改性顆粒燒結后顏色變深；

　　分散作用和絮聚作用能夠相互轉化，若聚合物的分子鏈過(guò)長(cháng)，會(huì )導致解吸附或再碳酸鈣顆粒表面發(fā)生折疊，引起粒子之間的纏結作用，形成絮聚。所以聚合物的相對分子質(zhì)量必須控制在最佳范圍內。
 

3、展望
 
　　碳酸鈣研磨中應用最多的聚丙烯酸鹽分散劑，但目前國內的產(chǎn)品只適用于研磨65級碳酸鈣，應用于98級碳酸鈣研磨生產(chǎn)時(shí)會(huì )出現粒徑較大、用量偏多、漿鈣黏度較高及回黏嚴重等問(wèn)題。
　　目前國內開(kāi)發(fā)的NBZ-3、DA-50、WH-1和PD-5等高分子分散劑效果并不理想，與國外同類(lèi)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。
　　因此，改進(jìn)分散劑的合成工藝或者將不同作用機理的分散劑有效地結合在一起，優(yōu)勢互補，得到性能更好、更加容易調節控制的高品質(zhì)分散劑必然成為今后主要的研究方向之一。
 

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來(lái)源：紙用研磨碳酸鈣分散研究及進(jìn)展，作者：程富江、劉廷志
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)