一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料及其制备方法与应用与流程

本发明属于造纸，具体涉及一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、颜料涂布纸的涂层是颜料、胶粘剂及少量添加剂的混合物通过一定的涂布方式施涂到纸页表面，经干燥形成的多孔性覆盖层，目的是提高纸页的光学和印刷等性能。

3、颜料是颜料涂布纸涂层的主要固体组分，其不溶于水或油类，可对原纸不平整的表面予以充填、被覆，以提高纸张白度，增加不透明性，使纸张具有吸收性均一、适宜印刷的表面。碳酸钙是涂布颜料的主要种类，是一种多功能无机化合物，化学式为caco3，白度高于高岭土，通常在90％以上，折射率为1.49-1.66，比重(相对体积质量)为2.6-2.7，其晶型结构主要包括方解石型、文石型和秋霞石型三种。按照生产方式，碳酸钙可分为重质碳酸钙(gcc)和轻质碳酸钙(pcc)两种。在涂料中配用后，可以提高涂层白度、不透明度、油墨吸收性和干燥速度。

4、然而，因结构限制，gcc和pcc在提高涂布纸性能中的作用有限。随着对高性能涂布纸的需求不断提升。通过改善颜料特性提升涂布纸性能是重要的发展方向。颜料制备技术仍需要不断发展，新型高性能涂布颜料的需求迫切。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料及其制备方法与应用，本发明提供的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料颗粒粒径分布均匀，改善了光散射能力，涂料粘度低，涂布性能好，涂布纸表面强度、平滑度白度和不透明度高；聚乳酸可生物降解，绿色环保，提高了涂层力学强度、耐磨性和热稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、本发明的第一个方面，提供一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，包括如下步骤：

4、在ph值7.6-7.8、高速搅拌下，向钙盐溶液中滴加碳酸盐水溶液，反应制得多孔无定形碳酸钙颗粒；

5、将多孔无定形碳酸钙颗粒加入聚乳酸中，聚乳酸填充多孔无定形碳酸钙颗粒内部孔隙并对颗粒进行包覆，得到聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料。

6、在本发明的一些实施例中，所述钙盐溶液中，钙离子的摩尔浓度为0.8-1.2mol/l；

7、优选的，所述钙盐为氯化钙和硫酸钙，硫酸钙在钙盐溶液中的摩尔含量为5％-10％。

8、在本发明的一些实施例中，所述高速搅拌的搅拌转速为1000-1500rpm，反应温度为20-35℃。

9、在本发明的一些实施例中，所述碳酸盐水溶液的浓度为0.8-1.2mol/l，加入到反应体系的碳酸根与钙离子的摩尔比为1：1；

10、优选的，所述碳酸盐为碳酸钠。

11、在本发明的一些实施例中，通过向钙盐溶液中滴加碱液以控制ph值为7.6-7.8；

12、优选的，所述碱液的浓度为0.08-0.12mol/l；进一步优选的，所述碱包括氢氧化钾、氢氧化钠，优选为氢氧化钠。

13、在本发明的一些实施例中，钙离子与碳酸根反应结束后，离心，洗涤沉淀，干燥，得到多孔无定形碳酸钙颗粒。

14、在本发明的一些实施例中，所述将多孔无定形碳酸钙颗粒加入聚乳酸具体包括如下步骤：

15、将多孔无定形碳酸钙颗粒加入聚乳酸有机溶液中，超声分散后，加入乳化剂，再次超声分散。

16、优选的，加入乳化剂超声分散后，过滤产物，去除溶剂后，洗涤，干燥，得到聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料。

17、在本发明的一些实施例中，所述聚乳酸有机溶液的浓度为55-80g/l；优选的，聚乳酸有机溶液中有机溶剂为二氯甲烷；

18、多孔无定形碳酸钙颗粒与聚乳酸的质量比为0.5-1.0:1；

19、所述乳化剂为聚氧乙烯(10)十六烷基醚，聚氧乙烯(10)十六烷基醚的质量为聚乳酸质量的0.3％-0.8％；

20、加入多孔无定形碳酸钙颗粒后，超声分散的频率为100-300khz，时间为2-4min；加入乳化剂后，超声分散的频率为100-300khz，时间为3-5min。

21、本发明的第二个方面，提供一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料，所述聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料通过第一个方面所述的制备方法制得。

22、本发明的第三个方面，提供一种第二个方面所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料作为涂布颜料在提高涂布纸性能中的应用；

23、所述应用为将所述聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料制备成涂料后，涂布在纸张上制得颜料涂布纸。

24、在本发明的一些实施例中，所述涂料是通过将各组分混合搅拌制成，且搅拌过程控制ph为8-9；以质量份数计，所述涂料的组分包括：聚乳酸/碳酸钙复合颜料100份，丁苯胶乳10份，聚乙烯醇0.25份，润滑剂0.7份，抗水剂0.2份。

25、优选的，所述润滑剂为聚乙烯蜡，所述抗水剂为碳酸锆盐。

26、优选的，通过添加氢氧化钠控制ph为8-9。

27、优选的，所述涂布的涂布量为14-16g/m2。

28、本发明的有益效果为：

29、本发明制备的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料颗粒粒径分布均匀，孔隙结构有利于pla的均匀分布，改善了光散射能力，涂布纸白度和不透明度高；制备的涂层固含量高，粘度低，涂布性能好，易于干燥；涂层易于流平，提高涂布颜料的覆盖性、附着力和均匀性，平滑度高，表面强度好，纸页松厚度高。与gcc和pcc配用作为涂布颜料相比，进一步提高了涂布纸的性能。

30、且本发明采用聚乳酸填充多孔无定形碳酸钙的缝隙，聚乳酸可生物降解，绿色环保。通过与碳酸钙复合，可改善其物理性质，提高其在涂布颜料中的使用性能，同时保持其可降解特性；聚乳酸提高力学强度、耐磨性和热稳定性，这种复合物改善了涂布颜料的耐久性和使用寿命。

技术特征：

1.一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，所述钙盐溶液中，钙离子的摩尔浓度为0.8-1.2mol/l；

3.如权利要求1所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的搅拌转速为1000-1500rpm，反应温度为20-35℃。

4.如权利要求1所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，所述碳酸盐水溶液的浓度为0.8-1.2mol/l，加入到反应体系的碳酸根与钙离子的摩尔比为1：1；

5.如权利要求1所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，通过向钙盐溶液中滴加碱液以控制ph值为7.6-7.8；

6.如权利要求1所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，钙离子与碳酸根反应结束后，离心，洗涤沉淀，干燥，得到多孔无定形碳酸钙颗粒。

7.如权利要求1所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，所述将多孔无定形碳酸钙颗粒加入聚乳酸具体包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸有机溶液的浓度为55-80g/l；优选的，聚乳酸有机溶液中有机溶剂为二氯甲烷；

9.一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料，其特征在于，所述聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料通过权利要求1-8任一所述的制备方法制得。

10.一种权利要求9所述的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料作为涂布颜料在提高涂布纸性能中的应用；

技术总结本发明公开了一种聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料及其制备方法与应用，属于造纸技术领域。本发明在pH值7.6‑7.8、高速搅拌下，向钙盐溶液中滴加碳酸盐水溶液，反应制得多孔无定形碳酸钙颗粒；将多孔无定形碳酸钙颗粒加入聚乳酸中，聚乳酸填充多孔无定形碳酸钙颗粒内部孔隙并对颗粒进行包覆，即得。本发明制备的聚乳酸/碳酸钙造纸涂布复合颜料颗粒粒径分布均匀，改善了光散射能力，涂料粘度低，涂布性能好，涂布纸表面强度、平滑度白度和不透明度高；聚乳酸可生物降解，绿色环保，提高了涂层力学强度、耐磨性和热稳定性。技术研发人员：庞志强,董翠华,陈萧,杨明儒,马丽,熊开峰受保护的技术使用者：山东金蔡伦纸业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27