目前，國內(nèi)外大型造紙?zhí)妓徕}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(dāng)顆粒粒徑達(dá)到亞微米級時，碳酸鈣顆粒表面會產(chǎn)生很多活性點，表面吸附能增大，碳酸鈣粒子間的吸引力也會急劇增大，十分容易發(fā)生絮聚，能否形成穩(wěn)定的懸濁液是研磨碳酸鈣乳液的一個重要指標(biāo)，因此，研磨碳酸鈣分散劑的選擇和使用至關(guān)重要。

▲造紙?zhí)妓徕}濕法研磨現(xiàn)場

1、碳酸鈣分散劑的作用機(jī)理

從宏觀來看，碳酸鈣研磨分散劑的作用主要有以下3個方面：

（1）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(wěn)定性能；

（2）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；

（3）提高成品漿料的穩(wěn)定性，防止碳酸鈣顆粒絮聚。

2、碳酸鈣研磨常用澳達(dá)碳酸鈣分散劑

碳酸鈣研磨常用的分散劑有三大類：

• 無機(jī)類，如六偏磷酸鈉、二硅酸鈉等；
• 有機(jī)類，如烷基苯磺酸鹽等；
• 高分子類，如聚羧酸鹽、聚丙烯酸衍生物等。

目前在碳酸鈣的超細(xì)研磨中普遍采用的是高分子類分散劑。

▲碳酸鈣漿料

（1）無機(jī)類分散劑

無機(jī)類分散劑的作用機(jī)理是通過增加碳酸鈣顆粒表面的電荷，增強(qiáng)表面的靜電斥力，使粒子在熱運動、布朗運動過程中難以進(jìn)一步靠攏而絮聚。部分無機(jī)類分散劑還能夠增強(qiáng)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。但需要注意的是無機(jī)分散劑會對導(dǎo)電率、介電常數(shù)帶來不良影響，也因此使得無機(jī)類分散劑的應(yīng)用尤其是在超細(xì)研磨中受到極大的限制。

（2）有機(jī)類小分子分散劑

有機(jī)類小分子分散劑主要為各種表面活性劑，可分為3類：陰離子型、非離子型和陽離子型。

離子型的分散劑主要通過表面電荷的靜電斥力作用，非離子型分散劑主要通過空間位阻作用來改善懸浮液的穩(wěn)定性能，另外此類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(jī)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）高分子類分散劑

高分子類分散劑的相對分子質(zhì)量一般在1000-100000，其功能基團(tuán)一般包含2個部分：

一部分為錨固基團(tuán)，主要通過離子鍵、共價鍵、氫鍵和范德華力等作用以單點或多點錨固的形式緊密地吸附或結(jié)合在顆粒表面，常見的錨固基團(tuán)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(gòu)建空間位阻基團(tuán)，產(chǎn)生空間位阻，防止碳酸鈣顆粒絮聚，常見的空間位阻基團(tuán)構(gòu)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。

高分子類分散劑現(xiàn)已成為超細(xì)碳酸鈣碳酸鈣分散劑的主流，具有以下優(yōu)勢：

• 在生產(chǎn)過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(dá)到數(shù)十納米，其分散穩(wěn)定作用范圍可在碳酸鈣顆粒距離相當(dāng)遠(yuǎn)時即發(fā)生作用，從而可獲得較好的分散穩(wěn)定性；
• 分散能力強(qiáng)且穩(wěn)定，對分散體系中的離子、pH和溫度等因素不敏感，作用穩(wěn)定性好；
• 可顯著降低分散體系黏度，改善其流變性，能節(jié)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：

• 顏色普遍呈現(xiàn)黃色或者在改性顆粒燒結(jié)后顏色變深；
• 分散作用和絮聚作用能夠相互轉(zhuǎn)化，若聚合物的分子鏈過長，會導(dǎo)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(jié)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(nèi)。

3、展望

碳酸鈣研磨中應(yīng)用最多的聚丙烯酸鹽分散劑，但目前國內(nèi)的產(chǎn)品只適用于研磨65級碳酸鈣，應(yīng)用于98級碳酸鈣研磨生產(chǎn)時會出現(xiàn)粒徑較大、用量偏多、漿鈣黏度較高及回黏嚴(yán)重等問題。

目前國內(nèi)開發(fā)的NBZ-3、DA-50、WH-1和PD-5等高分子分散劑效果并不理想，與國外同類產(chǎn)品相比仍存在較大差距。

因此，改進(jìn)碳鈣分散劑的合成工藝或者將不同作用機(jī)理的分散劑有效地結(jié)合在一起，優(yōu)勢互補(bǔ)，得到性能更好、更加容易調(diào)節(jié)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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