2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇作為含碳酸鈣材料水性懸浮液中的添加劑同時維持穩(wěn)定懸浮 ...的制作方法
【專利說明】2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇作為含碳酸鈣材料水性懸浮 液中的添加劑同時維持穩(wěn)定懸浮液電導率的用途
[0001 ] 本發(fā)明涉及含碳酸鈣材料的水性懸浮液及向其中添加的添加劑的技術領域。
[0002] 在制備含碳酸鈣材料的水性懸浮液時，本領域技術人員常需要選擇及引入添加劑 以調節(jié)所述懸浮液的一種或多種特性。
[0003] 在進行該添加劑的選擇時，本領域技術人員必須記住該添加劑應保持成本效益且 不應在所述懸浮液的運輸、加工及應用期間的下游造成不希望的相互作用或影響。
[0004] 本領域技術人員很少論述但本申請人已意識到具有重要性的考慮因素為，選擇不 引起含碳酸鈣材料懸浮液的電導率顯著變化即增加，但也對增加大氣揮發(fā)性有機碳含量 (V0C)具有減小的影響的添加劑。
[0005] 實際上，根據(jù)懸浮液電導率的測量值來調節(jié)這種懸浮液的加工及運輸方面是有利 的。
[0006] 舉例而言，這種懸浮液通過既定通道或單元的流動速率可根據(jù)懸浮液電導率的測 量值來控制。在 Klausner F 等人（J. Fluids Eng. / 第 122 卷 / 第 4 期 /Technical Papers) 的名稱為"A Conductance Based Solids Concentration Sensor for Large Diameter Slurry Pipelines"的公布中，描述了一種基于電導測量值來測量穿過既定直徑的管道的 漿料的固體濃度的儀器。基于這些電導測量值，可能獲得展示漿料濃度自管頂部至底部的 變化以及區(qū)域平均濃度歷程的圖形顯示。
[0007] 容器的填充度同樣可借由沿容器壁在既定高度偵測電導率來管理。
[0008] 本發(fā)明還涉及借由減小懸浮液的電導率來減小金屬容器及槽罐在儲存及運輸期 間的腐蝕風險的主題。
[0009] 然而，為使用及利用基于電導率測量值、V0C及低風險腐蝕的這些調節(jié)系統(tǒng)，本領 域技術人員面臨選擇對于提供至少這三種功能所必需的添加劑的挑戰(zhàn)，這些添加劑同時不 引起電導率值的顯著變化且不增加 V0C或腐蝕風險。
[0010] 在含碳酸鈣材料懸浮液中使用的添加劑的功能為調節(jié)懸浮液pH值，不論所述懸 浮液中和還是喊化。
[0011] 尤其需要懸浮液堿化來匹配懸浮液所引入到的應用環(huán)境的pH值，或為添加 pH敏 感性添加劑做準備。提高pH值的步驟也可用于消毒懸浮液或幫助懸浮液的消毒?？赡苄?要調節(jié)pH值以避免加工期間碳酸鈣與酸性環(huán)境接觸后的不希望的溶解。
[0012] 有眾多這種pH調節(jié)添加劑用于含碳酸鈣材料懸浮液的水性懸浮液中且可為本領 域技術人員所用。
[0013] 可用于提高含碳酸鈣材料的水性懸浮液的pH值的第一組添加劑為含氫氧化物添 加劑，且尤其為堿金屬及堿土金屬氫氧化物。
[0014] 舉例而言，US 6, 991，705涉及借由組合堿金屬氫氧化物進料（例如氫氧化鈉進 料）及二氧化碳進料來提高可包含碳酸鈣的漿料懸浮液的堿度。
[0015] 如EP1795502中所述，氫氧化鉀、氫氧化鎂及氫氧化銨為用于將PCC懸浮液的pH 值控制在10-13范圍內的其他這種添加劑。
[0016] 可用于提高含碳酸鈣材料的水性懸浮液的pH值的第二組添加劑為不含氫氧根離 子但在與水反應時產生這些離子的添加劑。
[0017] 這種添加劑可為弱酸鹽，例如鈉鹽。這類添加劑的實例將包括醋酸鈉、碳酸氫鈉、 碳酸鉀及堿性磷酸鹽（例如三聚磷酸鹽、正磷酸鈉和/或正磷酸鉀）。
[0018] 還可能利用基于氮的添加劑（包括例如氨、胺及酰胺）以提高含碳酸鈣材料懸浮 液的pH值。
[0019] 所有上述添加劑根據(jù)一個共同機理，即與水反應之后在懸浮液中提供或產生氫氧 根離子來提高水性懸浮液的pH值。
[0020] 由文獻已知，在堿性條件下增加氫氧根離子濃度同時造成電導 率提高（"Analytikum"，第 5 版，1981，VEB Deutscher Verlag fUr Grundstoff Industrie, Leipzig,第 185-186 頁，參考 "Konduktometrische Titration'，）。
[0021] 鑒于文獻中記載的以上一般知識，以及堿金屬及堿土金屬氫氧化物以及胺例如三 乙醇胺在提高含碳酸鈣材料的水性懸浮液的pH值同時引起顯著電導率增加的支持證據(jù) (如下文實施例部分中所示），本領域技術人員不可能期望2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇 (其根據(jù)與這些添加劑相同的機理，即借由在懸浮液中由此引起的氫氧根離子引入來提高 懸浮液pH值）甚至將引起電導率減小，盡管其已知揭示烷醇胺pH調節(jié)劑的授予的歐洲專 利EP2281853、EP2354191及EP2392622,其中在所有這些申請中，每pH單位的導電電荷低 但仍為正值或多半為零（如EP2281853的測試9、EP2354191的測試2及EP2392622的測試 2中所示）且并非不含V0C。
[0022] EP2363435描述了作為pH控制劑的線型或支化的聚亞乙基亞胺（PEI)。這些PEI 為反應性的，具有吸收及改性纖維素纖維表面的能力且例如用作造紙方法中的濕強度劑。 線型PEI在室溫不溶于水，這是當計量添加極小量添加劑時對于易于處理的明顯劣勢。線 型PEI在室溫可溶于有機溶劑中但就V0C減小而言將起反作用。
[0023] 本發(fā)明的一個目標涉及提供一種允許減小懸浮液電導率，同時增加懸浮液pH值 的添加劑。
[0024] 本申請的第一方面在于2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇作為水性懸浮液中的添加 劑的用途，該水性懸浮液含有基于懸浮液的總體積計25-62體積％的至少一種含碳酸鈣材 料且具有8. 5-11的pH值，以使懸浮液pH值增加至少0. 3個pH單位，同時使懸浮液電導率 減小 5-100 μ S/cm/pH 單位。
[0025] 完全出人意料且與基于用于增加 pH值的常用添加劑的期望相反，本申請人確定， 僅具有8. 8的pKa (于20°C )的2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇可用作具有8. 5-11的pH值 且含有基于懸浮液的總體積計25-62體積％的至少一種含碳酸|丐材料的水性懸浮液中的 添加劑，以使懸浮液pH值增加至少0. 3個pH單位，同時使懸浮液電導率減小5-100 μ S/cm/ pH單位，且同時維持含碳酸鈣材料水性懸浮液不含VOC。
[0026] 本發(fā)明的"電導率（conductivity) "應是指根據(jù)下文實施例部分中所定義的測量 方法測量的含碳酸鹽材料水性懸浮液的電導率。
[0027] 對于本發(fā)明的目的而言，pH值應根據(jù)下文實施例部分中所定義的測量方法來測 量。
[0028] 懸浮液中的固體材料的體積％ (vol. % )根據(jù)在下文實施例部分中所定義的方法 來測定。
[0029] 在一優(yōu)選實施方案中，用水稀釋所述2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇添加劑且以水 基溶液形式添加至含碳酸鈣材料。更優(yōu)選地，借由冷水稀釋所述2-氨基-2-乙基-1，3-丙 二醇添加劑和/或儲存在室溫。
[0030] 在另一優(yōu)選實施方案中，所述2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇添加劑具有相對于 2_氨基-2-乙基-1，3-丙二醇高于90重量％、優(yōu)選高于95重量％、更優(yōu)選高于99重量％ 的化學純度。
[0031] 在另一優(yōu)選實施方案中，2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇具有至少95重量％的 化學純度且溶解于水中以形成含有80重量％ -95重量％，例如85重量％ 2-氨基-2-乙 基-1，3-丙二醇的水基溶液。
[0032] 在一優(yōu)選實施方案中，含碳酸|丐材料水性懸浮液在添加2_氛基_2_乙基_1，3_丙 二醇之前具有500-2000 μ S/cm且優(yōu)選800-1300 μ S/cm的電導率。
[0033] 在另一優(yōu)選實施方案中，在添加所述2_氛基_2_乙基_1，3_丙二醇之后，懸浮液 電導率減小5_70 μ S/cm/pH單位，且優(yōu)選在添加2_