中國粉體網(wǎng)訊 在重質(zhì)碳酸鈣(GCC)的超細(xì)研磨過程中，隨著研磨的進(jìn)行，細(xì)小顆粒的含量逐漸增加，平均粒徑減小，表面積增加，GCC研磨漿液的懸浮穩(wěn)定性發(fā)生變化，因此對(duì)研磨用分散劑的分子量及其分布、電荷密度等性能要求也隨之發(fā)生變化。也就是說，隨著重鈣粉粒度變小，對(duì)分散劑會(huì)有更高性能要求。
圖1不同分散劑在碳酸鈣漿料中 TEM圖
一般來說，分散劑分為三大類，即無機(jī)類(如二硅酸鈉、六偏磷酸鈉等)，有機(jī)類(如烷基苯磺酸鹽等)和高分子類(如聚丙烯酸衍生物、聚羧酸鹽等)，而目前普遍采用的是高分子類分散劑，即超分散劑。
一、重質(zhì)碳酸鈣濕磨分散劑介紹
在工業(yè)生產(chǎn)中，按照研磨階段不同，研磨分散劑一般分為兩種：前段分散劑和后段分散劑。一般來說，后段分散劑較前段分散劑分子量小、電荷密度高、合成工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。實(shí)際生產(chǎn)中，以小于2μm含量為65%為分界點(diǎn)，即粒徑等級(jí)達(dá)到65級(jí)之前使用的是前段分散劑，達(dá)到65級(jí)之后再繼續(xù)研磨時(shí)，改用后段分散劑。
目前，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的前段分散劑是，低分子量聚丙烯酸鈉。由于其生產(chǎn)工藝較為成熟，國內(nèi)多家化工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)，且產(chǎn)品的使用效果也都較為理想。但是，關(guān)于后段分散劑還有許多技術(shù)問題需要解決。現(xiàn)在廣泛使用的后段分散劑是，聚丙烯酸類的高分子化合物，一般以丙烯酸為主要單體、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)、苯乙烯、烯丙基磺酸鈉等有機(jī)單體中的一種或幾種單體為輔助單體，采用通用自由基聚合法或活性可控自由基聚合法共聚。
總的來說，前段分散劑和后段分散劑的作用機(jī)理相似，都是在研磨過程中，吸附在無機(jī)顏料表面，產(chǎn)生空間位阻和靜電斥力，從而使顏料粒子能以懸浮態(tài)穩(wěn)定地存在于GCC漿液中而不發(fā)生聚沉。在GCC研磨過程中加入了合適的分散劑，才能使GCC研磨漿液的黏度降低，使研磨順利進(jìn)行，得到高固含量、低黏度的GCC漿料,研磨效率也得以提高，并能降低研磨能耗。
二、重質(zhì)碳酸鈣濕磨分散劑效果研究
1、研磨過程分散劑添加方式對(duì)碳酸鈣研磨效果的影響
圖2分散劑添加方式對(duì)GCC漿液表觀黏度和粒徑的影響
觀察圖2得知：在碳酸鈣研磨過程中，分段多次加入分散劑有助于減小產(chǎn)品粒徑，并可以持續(xù)降低其表現(xiàn)黏度;此外，分散劑加入時(shí)，添加時(shí)間的選擇需要精準(zhǔn)把握，可減少分散劑用量，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
2、分散劑用量對(duì)碳酸鈣研磨效果的影響
圖3分散劑用量對(duì)碳酸鈣粒徑和粘度的影響
觀察圖3得知：增加分散劑的用量有助于研磨進(jìn)行，且黏度和粒徑性能都有不同程度的改善，因此在研磨過程中需要根據(jù)產(chǎn)品要求選擇性價(jià)比較合適的研磨分散劑用量。
3、不同分散劑對(duì)碳酸鈣研磨效果的影響
為驗(yàn)證自制分散劑對(duì)研磨碳酸鈣研磨分散性能,與市售兩種產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比應(yīng)用,2#、3#分散劑均由國內(nèi)某代理公司提供，其中2#由日本某企業(yè)、3#為德國某企業(yè)生產(chǎn)。
表Ⅰ不同分散劑對(duì)研磨碳酸鈣的影響效果
圖4不同分散劑對(duì)研磨碳酸鈣的影響效果
三、國外對(duì)高分子分散劑的研究
國外對(duì)高分子分散劑的研究開始于20世紀(jì)70年代，并于80年代中期正式提出了高分子分散劑(超分散劑，hyperdispersant)的概念，同時(shí)推出了相關(guān)產(chǎn)品。至90年代中期，高分子分散劑以其獨(dú)特的應(yīng)用功能， 在眾多的分散劑中脫穎而出，成為最引人注目的分散助劑。ICI、Dupont等許多國際大公司都已經(jīng)成功開發(fā)出了一系列的高分子分散劑，眾多跨國公司“攜”分散劑大量涌入中國。而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國也成為了亞太地區(qū)最大的分散劑市場(chǎng)。
1、ICI公司的Solsperse系列
ICI是英國帝國化學(xué)工業(yè)集團(tuán)的簡稱，是一個(gè)全球性的化工集團(tuán)，是財(cái)富世界500強(qiáng)企業(yè)之一。其主要業(yè)務(wù)范圍包括油漆業(yè)務(wù);粘膠劑，食品及工業(yè)淀粉，合成樹脂業(yè)務(wù);食品香料及調(diào)味品業(yè)務(wù)；樹脂添加劑及催化劑業(yè)務(wù)等。
Solsperse系列的高分子分散劑影響最大，適用于各種有機(jī)顏料和無機(jī)顏料的分散。它們可以明顯地降低研磨基料的粘度，提高研磨分散速率。是12-羥基硬脂酸的聚合物，屬于聚酯型高分子分散劑。
2、Daniel公司的Disperse-AYD系列
德國丹尼爾公司成立于1877年，是一家綜合性高科技跨國公司，在全球70多個(gè)國家和地區(qū)建廠。主要研究內(nèi)容包括：化工產(chǎn)品、塑料、環(huán)保科學(xué)、造紙、醫(yī)藥、中間體、農(nóng)藥、化工、生物信息、生物肥料、食品、保健品等。
該公司AYD系列高分子分散劑具有多種功能，如加速顏料粒子的潤濕，增加分散體的含固量;降低研磨基料粘度，增加研磨效率及產(chǎn)出量;分散體具有高的顏色飽和度與著色強(qiáng)度;長時(shí)間穩(wěn)定性好。其主要組分是改性的熱塑性聚丙烯酸樹脂、丙二醇單甲醚酸性溶液。
3、畢克化學(xué)公司的Disperse BYK系列分散劑
畢克化學(xué)助劑和儀器事業(yè)部是全球助劑和測(cè)量儀器的領(lǐng)先供應(yīng)商之一。該公司的高分子分散劑DISPER BYK系列，組分主要是高分子嵌段共聚物，包括聚丙烯酸酯類、聚酞胺等，對(duì)顏料粒子表面的吸附作用強(qiáng)，明顯地改進(jìn)潤濕效果，縮短研磨時(shí)間，有優(yōu)良的抗絮凝作用，阻止其分散粒子重新聚集，尤為適于制備溶劑型涂料；不影響涂料表面的耐久性能。
4、美國美利肯化工集團(tuán)有限公司的BNK-NSF系列高分子分散劑
美利肯化工集團(tuán)始創(chuàng)于1900年，主要從事一些特殊化學(xué)品的制造與研發(fā)，特別是涂料油墨助劑/分散劑，得到多家知名涂料和油墨公司的應(yīng)用，這一系列產(chǎn)品適用于作印墨的潤濕劑和穩(wěn)定劑，可以提高印墨著色強(qiáng)度，改進(jìn)墨性。
該公司對(duì)高分子分散劑的研究主要集中在AB型嵌段共聚物和接枝共聚物方面。他們開發(fā)的以羧基為尾基的聚甲基丙烯酸甲酸(AB)型分散劑， 以羧酸基為錨基, 丙烯酸酯為溶劑化鏈。對(duì)TiO2 進(jìn)行分散， 所得分散體系顯示出良好的分散穩(wěn)定性。
5、美國羅門哈斯公司
美國羅門哈斯公司成立于1909年，并于1979年進(jìn)入中國，先后在中國建立了北京東方羅門哈斯有限公司、上海東方羅門哈斯有限公司和上海羅門哈斯化工有限公司。
其造紙用碳酸鈣分散劑ACUMER9400，是一種低分子量的固體含量為42.5的聚丙烯酸鈉鹽溶液，在任何溫度均能降低(填料)漿料的粘度，特別適合于需要長時(shí)間較高溫度的各種顏料(填料)系統(tǒng)。
參考來源
李祥祥，等：分散劑在碳酸鈣研磨中的作用，天津科技大學(xué)造紙學(xué)院
張雪，等：重質(zhì)碳酸鈣濕法超細(xì)研磨分散劑的應(yīng)用研究，天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
搜狗百科，ACUMER 9400碳酸鈣分散劑
美國BNK助劑
百度百科，ICI公司
德國丹尼爾公司
比克化學(xué)公司
