目前，國(guó)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(jí)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(wěn)定的懸濁液是研磨碳酸鈣乳液的一個(gè)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(chǎng)
從宏觀來(lái)看，碳酸鈣研磨分散劑的作用主要有以下3個(gè)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(duì)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。
碳酸鈣研磨常用的分散劑有三大類：
- 無(wú)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(wú)機(jī)類分散劑
無(wú)機(jī)類分散劑的作用機(jī)理是通過(guò)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(yùn)動(dòng)、布朗運(yùn)動(dòng)過(guò)程中難以進(jìn)一步靠攏而絮聚。部分無(wú)機(jī)類分散劑還能夠增強(qiáng)顆粒表面的潤(rùn)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(jī)分散劑會(huì)對(duì)導(dǎo)電率、介電常數(shù)帶來(lái)不良影響，也因此使得無(wú)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(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(wěn)定性能，另外此類分散劑在改善碳酸鈣顆粒表面潤(rùn)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(duì)分子質(zhì)量一般在1000-100000，其功能基團(tuán)一般包含2個(gè)部分：
一部分為錨固基團(tuán)，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(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(duì)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(shì)：
- 在生產(chǎn)過(guò)程中容易對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行有效控制，擁有較高的相對(duì)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(shí)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(duì)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(shì)明顯，但仍存在一些缺點(diǎn)：
- 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(guò)長(zhǎng)，會(huì)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(duì)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(guó)內(nèi)的產(chǎn)品只適用于研磨65級(jí)碳酸鈣，應(yīng)用于98級(jí)碳酸鈣研磨生產(chǎn)時(shí)會(huì)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(wèn)題。
目前國(guó)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(guó)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(shì)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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標(biāo)簽：分散劑，碳酸鈣分散劑，粉體分散劑
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