[发明专利]包含具有降低的挥发性有机化合物(VOC)含量的有机聚合物的流变稳定矿物材料水性悬浮体

说明书

本发明涉及矿物材料水性悬浮体，更具体而言涉及具有流变稳定性的水性悬浮体，其包含矿物材料和至少一种具有降低的VOC(挥发性有机化合物)含量的有机聚合物。

本领域技术人员非常熟悉的矿物材料包括，例如天然碳酸钙例如大理石、方解石、石灰石和/或白垩，和/或合成碳酸钙例如偏三角面体和/或文石和/或方解石晶体形式，和各种包含碳酸钙的类似填料例如白云石，或各种金属(例如特别是钙缔合镁及类似物)的混合碳酸盐基的填料，诸如滑石或类似物的各种物质，以及这些填料的混合物，例如滑石-碳酸钙或碳酸钙-高岭土混合物、或天然碳酸钙与氢氧化铝、云母或与合成纤维或天然纤维的混合物或矿物的共生结构例如滑石-碳酸钙或滑石-二氧化钛共结构。

长久以来，在湿式研磨法中相当普遍的是使用基于部分或全部经中和的聚丙烯酸或其衍生物的水溶性聚合物作为研磨助剂(EP 0 046 573、EP 0 100 947、EP 0 100 948、EP 0 129 329、EP 0 261 039、EP 0 516 656、EP 0 542 643、EP 0 542 644)以提供符合所要求的细化和粘度标准的水性矿物悬浮体，但是这些研磨助剂大部分在有机溶剂如异丙醇存在下或在大量催化剂存在下(其对环境有害并且可能对使用者有危险性)被聚合，而环境规章要求越来越低的VOC水平和低含量的污染和/或毒性副产物。

技术人员知悉WO 02/49766、EP 0 850 685、WO 2008/010055、WO 2007/072168所公开的另一个类型的解决方案以获得可能具有高干物质浓度同时具有随时间保持稳定的低布氏^TM粘度的精制矿物材料的水性悬浮体。此已知类型的解决方案公开了使用特定分散剂如丙烯酸与马来酸的共聚物或如特定的中和速率或如使用用于加入矿物粒子水性悬浮体的无机氟化合物，该矿物粒子水性悬浮体来自机械和/或热浓缩步骤，然后是在低固含量下不使用分散剂也不使用研磨助剂的湿式研磨步骤。

因此，需要生产包含具有降低的VOC含量的有机聚合物同时保持流变稳定性的流变稳定的矿物材料悬浮体。

关于此VOC含量的问题，技术人员知悉WO 2005/095466和WO 2006/024706公开的解决方案提供了在水中制备的水溶性聚合物，但通过受控自由基聚合技术RAFT(可逆加成断裂转移)，该技术具有包括含游离硫原子的副产物或CS₂或H₂S(其对终端使用者有毒性和危险性)的缺点，特别是在生产矿物材料水性悬浮体期间。

此外，本领域技术人员知悉US 3,006,779，其公开了完全不同的解决方案，该技术方案基于由磷酸钠玻璃、氧化锌和钾盐或锂盐或氢氧化钾或氢氧化锂的均质混合物所组成的无机分散剂。

最后，题目为“Influence of polyelectrolyte adsorption on rheology of concentrated calcite dispersion”(Robert Petzenhauser-1993)的论文(其研究了不同聚丙烯酸酯对于方解石悬浮体的影响)证实了在含所有经研究的聚丙烯酸酯/盐(包括聚丙烯酸锂)的所得悬浮体的粘度稳定性方面存在困难。

因此，已知的解决方案都没有为技术人员提供以下问题的解决方案：得到精制矿物材料的流变稳定的水性悬浮体，容许使用具有降低的VOC水平的水溶性有机聚合物，该悬浮体可具有高干物质浓度，同时具有随时间保持稳定的低布氏^TM粘度、降低的分散剂和/或研磨助剂的含量和/或以热和/或机械方式增加的固含量。

面临上述在将VOC含量减至最小而不损害最终产物的性质如纸张的光学性质的同时得到具有所需性质的矿物材料水性悬浮体的问题，申请人出乎意料地发现丙烯酸和/或甲基丙烯酸聚合物特别有利于提供具有改良的流变稳定性的包含矿物材料和至少一种具有降低的VOC含量的有机聚合物的高固体和低粘性的水性浆料，其中所述聚合物具有800g/mol至8000g/mol的重均分子量M_w、2至3范围内的多分散指数I_p并且通过使用式(I)化合物在水中聚合而制备

其中

-X代表Na、K或H，并且

-R代表包含1至5个碳原子的烷基链

并且

其中式(I)化合物和所述单体之间的重量百分比(重量/重量)为0.1％至2.5％、优选为0.15％至1.5％。