一种高强高韧纸基材料的制备方法与流程

本发明属于造纸，具体涉及一种高强高韧纸基材料的制备方法。

背景技术：

1、纸基材料具有原料储量丰富、产品可循环可降解等特点，广泛用于人们的日常生产生活中。然而，普通纸张的强度主要来源于纤维间氢键的相互作用，这种作用在纸的形成、固化和干燥过程中形成，但是纤维之间氢键结合的键能较小，导致纸张的强度一般较低。同时，由于纤维素富含亲水性羟基，对水分极其敏感，其次纸张是由随机分布的纤维构成，存在大量的空隙结构，导致其具有强亲水性，其强度和韧性难以满足高档包装材料的需求。

2、目前，现有技术中存在使用聚氨酯等高分子树脂胶黏剂浸渍装饰纸来提高装饰纸的强度的方法，但是由于受限于常规聚氨酯的合成结构，其内在活性异氰酸酯含量很低，导致在与纸张复合过程中无法有效与纤维素表面羟基形成化学交联，且在聚氨酯浸渍纸张过程中，由于分子链在纤维空隙内的扩散、重排受限问题，聚氨酯组分无法在纸张内形成良好的分散，聚氨酯乳液在纸张中的留着率很低,进而导致聚氨酯无法在纸内空隙的高效填充以及与纸张纤维难以相互包络，从而严重影响了聚氨酯对纸张的增韧增强效果。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供了一种高强高韧纸基材料的制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高强高韧纸基材料的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

3、步骤一、将纸浆浆料放入打浆机中进行打浆,纸浆打浆度控制在17°sr-60°sr，然后将浆料分批放入疏解机中疏解，进而抄造成纸张；

4、步骤二、制备水性聚氨酯乳液：将多元异氰酸酯和低聚物多元醇加入到反应容器中进行搅拌，并逐渐升温到80-100℃，反应1-3小时后加入至少一种二元醇类化合物，保持反应温度在80-100℃；反应3-5小时后降温至50-70℃，加入至少一种二元醇类化合物，反应1-3小时；降温至40-60℃，加入酸类化合物，反应0.5-1.5小时，加入酮类化合物，搅拌0.5-1小时，将反应物从反应容器中倒出，加入去离子水在高速分散机下进行乳化，减压蒸馏除去低沸点物质，制得水性聚氨酯乳液；

5、步骤三、将干纸页置于水性聚氨酯乳液中浸渍处理，浸渍时间设定为0.5-3h；

6、步骤四、将浸渍完成后的湿纸页转入鼓风干燥箱中干燥固化2-4h。

7、作为优选，所述低聚物多元醇包括聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚己内脂二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸乙二醇或聚四氢呋喃醚中的至少一种。

8、作为优选，所述多元异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。

9、作为优选，所述二元醇类化合物包括1,4丁二醇、1,6己二醇，2,2-二羟甲基丁酸、2,2-二羟甲基丙酸，2,2-二羟甲基丙酸铵，氮甲基二乙醇胺，氮乙基二乙醇胺，油酸二乙醇酰胺、丁二酮肟、对苯醌二肟、二甲酮二肟中的至少一种。

10、作为优选，所述低聚物多元醇的羟值为50-100mgkoh/g。

11、作为优选，所述酸类化合物为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、甲酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸中的任意一种。

12、作为优选，所述酮类化合物为丙酮或丁酮中的任意一种。

13、作为优选，所述的纸浆打浆度控制在30°sr。

14、作为优选，所述湿纸页转入鼓风干燥箱中105℃干燥固化2h。

15、作为优选，所述湿纸页干燥固化后，将纸张用拉力机进行抗张力、抗张强度以及伸长率检测。

16、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

17、相比现有技术，本发明的高强高韧纸基材料的制备方法，

18、(1)本发明在制备水性聚氨酯乳液时，通过调控乳液粒子尺寸和表面电荷分布，加入带正电荷的双封端剂，制得带正电的水性聚氨酯乳液，在电荷吸引作用下，实现聚氨酯乳液在纸内空隙的高效填充以及与纤维的相互包络，从而达到增强增韧的效果；

19、(2)本发明采用肟类扩链剂，使纸张在烘箱内固化的阶段，聚氨酯分子链中的氨基甲酸酯基团产生高效的解离，形成大量活性nco基团，这些基团可以与纸张纤维上的羟基发生化学交联反应，从而进一步增强了聚氨酯分子与纤维素网络间的化学链接，进而提高纸张的抗张强度和伸长率，解决现有产品中强度、伸展性能不足等问题；且本发明采用双封端剂，避免使用单封端剂将分子链增长点锁死，影响聚氨酯分子链的增长进而影响聚氨酯分子链增强纸张纤维网络。

技术特征：

1.一种高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述低聚物多元醇包括聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚己内脂二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸乙二醇或聚四氢呋喃醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述多元异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯或二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述二元醇类化合物包括1,4丁二醇、1,6己二醇，2,2-二羟甲基丁酸、2,2-二羟甲基丙酸，2,2-二羟甲基丙酸铵，氮甲基二乙醇胺，氮乙基二乙醇胺，油酸二乙醇酰胺、丁二酮肟、对苯醌二肟、二甲酮二肟中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述低聚物多元醇的羟值为50-100mgkoh/g。

6.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述酸类化合物为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、甲酸、乙酸、乙二酸、苯甲酸中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述酮类化合物为丙酮或丁酮中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述的纸浆打浆度控制在30°sr。

9.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述湿纸页转入鼓风干燥箱中105℃干燥固化2h。

10.根据权利要求1所述的高强高韧纸基材料的制备方法，其特征在于，所述湿纸页干燥固化后，将纸张用拉力机进行抗张力、抗张强度以及伸长率检测。

技术总结本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种高强高韧纸基材料的制备方法，具体包括如下步骤：将纸浆浆料放入打浆机中打浆，将浆料分批放入疏解机中疏解，进而抄造成纸张；制备水性聚氨酯乳液；将干纸页置于水性聚氨酯乳液中浸渍处理；将浸渍完成后的湿纸页转入鼓风干燥箱中干燥固化。相比现有技术，本发明的高强高韧纸基材料的制备方法，将干纸页浸渍带正电的水性聚氨酯乳液，实现聚氨酯乳液在纸内空隙的高效填充以及与纤维的相互包络，从而达到增强增韧的效果；采用肟类扩链剂及双封端剂，使纸张在烘箱内固化的阶段，形成大量活性NCO基团与纸张纤维上的羟基发生化学交联反应，提高纸张的抗张强度和伸长率，解决现有产品强度、伸展性不足等问题。技术研发人员：王强,尚永强,李聪,刘姗姗,延伟,邢珊珊,朱海芝,李增辉受保护的技术使用者：淄博欧木特种纸业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29