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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：

（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）提高成品漿料的穩定性，防止碳酸鈣顆粒絮聚。

2、碳酸鈣研磨常用澳達碳酸鈣分散劑

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碳酸鈣分散劑的主流，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)碳鈣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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