CN101462387B

CN101462387B - 一种不含植物纤维改性聚烯烃纸

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Publication number: CN101462387B
Application number: CN2008101909425A
Authority: CN
Inventors: 宋旭; 陈佳; 李玉荣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2028-12-31
Also published as: CN101462387A

Abstract

一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由第一不含植物纤维基体层、第二不含植物纤维基体层和第三不含植物纤维基体层复合成一整体构成，第一和第三基体层分别由乙烯-丙烯酸改性共聚物EAA 20-30％、茂金属高密度聚乙烯mHDPE 45-60％、用铝酸酯F-2型偶联剂活化超细无机粉体20-25％制备成，第二基体层是由活化超细无机粉体60-90％、马来酸酐2-5％、高密度聚乙烯8-35％制备成。主要优点是：吸墨性好，柔软。因此不仅可用作工业用纸、包装用纸、家庭用纸，而且可作文化用纸，扩大了使用范围。具有较高的折叠性、刚性、纵向和横向撕裂强度均好于植物纤维纸、表面展平性好、具有良好的书写性、清晰的印刷性能，节省油墨。生产工艺简单，保护森林资源，节能节水，减少有机氯化物和有害气体的排放，无废弃物，保护环境。

Description

一种不含植物纤维改性聚烯烃纸

技术领域

本发明涉及一种纸，特别是涉及一种不含植物纤维的改性聚烯烃纸，可用于文化用纸、工业用纸、包装用纸、家庭用纸及特殊用纸。

背景技术

目前我国用于工业、文化、包装、家庭及特殊使用的纸张全部是采用木材、芦苇、稻草或蔗渣为原料。随着经济的快速发展和人民文化水平的不断提高，纸张的适用范围越来越广，使用量越来越大，对纸张的性能和质量也提出了更高的要求。而造纸所需的原料天然植物纤维，特别是木材和芦苇都在日益匮乏，每生产一吨纸需要用3.7吨木片，相当於砍伐生长期在20-40年的大树20株，同时使用淡水300吨左右，排放大量的废水和300多种已确定的有害废气，有些小厂的排放物其中包括二恶英、哥罗芳和大量的有机氯化物，二恶英、哥罗芳是致癌物质，有机氯化物可破坏臭氧层的结构，损害其过滤太阳紫外线的功能，这些都对环境及人类造成了极大的伤害。这一现象引起了国家政府的高度重视，2007-2008就有相当一批传统造纸企业因为污染严重而被关闭或停产改造。我国人口众多，森林和水资源都非常有限，森林覆盖率仅为16％，低于世界平均水平的28％，人均水量只有世界平均水平的15％，由于水资源和森林资源的严重短缺，满足不了造纸工业的对原料的需求，因此每年我国都要进口大量的纸、纸板、纸浆和废纸，约占我国纸板消费量的66％。环境污染、资源匮乏、大量进口诸多原因成为造纸工业和材料工业寻求新的造纸原料和工艺技术强大动力和迫切任务。

人们沿用了2000多年的植物纤维造纸存在的主要问题是：(1)浪费大量的森林和水资源；(2)排放大量的有机氯化物和有毒气体，污染环境，破坏生态平衡和危及人身安全；(3)吸水率高，不防水防潮，限制了使用范围；(4)耗墨量大，成本高，纸张价格高；(5)工艺复杂，耗能高。

发明内容

本发明的目的是，在于克服现有技术的不足，提供了一种非植物纤维制造的保护环境、节省资源、无毒无害、防水防潮、防霉防菌、抗折叠、防蛀、循环利用、成本低、印刷性能好及能够快速降解的改性聚烯烃纸。

采用的技术方案是：

一种不含植物纤维的改性聚烯烃纸，其技术要点在于由三层非植物纤维基体复合构成。第一层由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA、茂金属高密度聚乙烯mHDPE和活化超细无机粉体混合制备成的改性原材料。乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA具有良好的吸墨性能，茂金属高密度聚乙烯mHDPE具有良好的柔性。第二层由活化超细无机粉体、马来酸酐和高密度聚乙烯原材料混合制备成。第三层由乙烯——丙烯共聚物EAA、茂金属高密度聚乙烯mHDPE和活化超细无机粉体混合改性制备成型。

上述用铝酸酯F-2型偶联剂活化超细无机粉体粒度为1000-5000目。

无机粉体活化：是采用铝酸酯F-2型，其分子式为(C3H7O)XAL(OCOR1)m(OCOR2)n(OAB)y，处理方法：先将活化超细无机粉体在高速混合机内搅拌预热干燥至110-130℃，除去水分后分批或一次投入0.9％的铝酸酯偶联剂，高速搅拌约5分钟(检测活化度)后出料，迅速冷却即制备成活化后的活化超细无机粉体材料。

根据用户需要上述每一层添加具有不同功能的助剂，其总量为03％。

第一层和第三层非植物纤维基体是由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA、茂金属高密度聚乙烯mHDPE和活化超细无机粉体制备成，其重量百分比为：乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA为2030％、茂金属高密度聚乙烯mHDPE为45-60％、用铝酸酯F-2型偶联剂活化超细无机粉体为2025％。

第一层和第三层非植物纤维纸张基体分别占纸重量的8-10％。

乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA带有众多的极性基团，特别是吸墨性好，因此，在纸的第一层和第三层加入EAA使本发明的不含植物纤维改性聚烯烃纸具有良好的书写性能和印刷性能，茂金属高密度聚乙烯mHDPE柔性好。因此，在纸的第一层和第三层加入mHDPE提高了本发明的不含植物纤维改性聚烃纸的韧性，折叠痕印小。因此可作为文化用纸、工业用纸、包装用纸、家庭用纸及特殊用纸使用。

第二层是由活化超细无机粉体、马来酸酐和高密度聚乙烯原材料制备成，其配料以重量百分比计为活化超细无机粉体为60-90％，马来酸酐为2-5％、高密度聚乙烯材料为8-35％。第二层占纸张总重量的80-84％。

上述各层根据使用目的需要可加入相应助剂，分别占对应基体层总量的0-3％。

上述活化超细无机粉体，为粉煤灰、粘土、陶土、重钙、轻钙、滑石粉、珍珠岩粉、镁砂粉或硅石粉等中的一种或几种，粒度为1000-5000目。

上述助剂可选用润滑剂、偶合剂或抗静电剂其中，偶联剂是：铝酸酯F-2型，铝酸酯F-2型，其分子式为(C3H7O)XAL(OCOR1)m(OCOR2)n(OAB)y，抗静电剂是：十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)，用量在1.2％，润滑剂是：低分子聚乙烯或硬脂酸，其中低分子聚乙烯的分子式为：-(CH2-CH2)-用量为1-2％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种不含植物纤维改性聚烯烃纸的原料配方不采用传统的造纸原料——天然植物纤维，而是以聚烯烃、乙烯-丙烯酸改性聚合物EAA和马来酸酐、高密聚乙烯茂金属mHDPE等高分子聚合物为基体，填充大量活化超细无机粉体材料而制成的新型环保纸张。产品具有以下特点：

1、之所以称之为改性聚烯烃纸，是因为其具有和纤维纸张一样的外观，白度、不透明、强度和刚性都强于纤维纸张。它还具有区别于传统纤维纸的特点，耐化学腐蚀、耐水防潮，不产生变形，尺寸稳定性好。

2、具有较很好的耐折叠性、刚性、纵向和横向撕裂强度均好于植物纤维纸、表面展平性好、具有良好的书写性、清晰的印刷性能，节省油墨。

3、生产工艺简单，保护森林资源，节能节水，减少有机氯化物和有害气体的排放，无废弃物，保护环境。

4、无菌无毒，具有很好的生物惰性，可广泛用于食品、药品包装，扩大了纸张的使用范围。

本发明的原理为：任何一种高分子材料都不可能同时兼有产品所要求的多种性能特点，只有采取独特的结构设计和独特的工艺配方设计，组成最佳交叉复合结构材料，充分利用每一层薄膜所具有的特点，使每一层的材料发挥其各自功能，并将各种材料所具备的不同优点集中在一起，采取互补的方法以达到实用功能。本发明在合理选择多种高分子材料性质的基础上，根据一种聚烯烃纸张的技术指标要求，按照高分子材料的相近相容原理和高分子材料的构效关系，对聚烯烃其进行改性和接枝，研究高分子结构与性能，增加高分子链上羧基、羰基和羟基等活性基团，使纸的表面具有一定的亲和性，提高纸张的吸墨性，改善印刷性能，设计并合成适合本项目各种功能的无毒高分子材料改性剂和成核剂，提高活化后活化超细无机粉体与聚烯烃高分子材料的相容性，改善纸张的强度和耐折性，改善纸张的防水性和柔韧性。制备出综合性能及使用功能都具有植物纤维纸张无法比拟的聚烯烃纸张。

本申请人采用世界上先进的茂金属高密度聚乙烯高分子材料和聚烯烃高分子材料以及带有大量活性基团的乙烯-丙烯酸改性共聚物EAA、马来酸酐改性剂，通过具有隔热功能的三层共挤梯形机头进行挤出、基材压延成行、采用拉伸装置进行拉伸、压花处理、冷却、电晕处理、收卷等先进生产工艺和技术，制造出经济、环保、无毒、韧性好、耐折性好、不透明、耐化学腐蚀、耐水防潮、拉伸强度和撕裂强度好的环保型聚烯烃纸。可取代人类沿用了2000多年的部分植物纤维纸张。

一种不含植物纤维改性聚烯烃纸的制备方法，包括下述工艺步骤：

1、将高密度聚乙烯HDPE20％，高密聚乙烯茂金属mHDPE50％，乙烯-丙烯酸改性聚合物EAA27％，1.2％抗静电剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)，1.8％低分子聚乙烯等原料放入高速混合机进行混料。

2、将混合均匀的原料投入双螺杆挤出机，使非极性的聚烯烃树脂和带有多种官能团的乙烯-丙烯酸改性聚合物进行接枝改性后挤出造粒成改性母料，该母料具有一定的极性，因此提高了纸张的吸墨性，使材料有了较好的印刷性能。

3、称取80％改性母料，加入20％的活化超细无机粉体，混合后作为第一层和第三层的原料，投入第一挤出机和第三挤出机。

4、称取15％高密度聚乙烯HDPE，加入81％的活化超细无机粉体材料，加入4％的马来酸酐进行共混造粒，作为第二层原料，投入第二挤出机。

5、采用第一挤出机、第二挤出机、第三挤出机进行三层复合共挤出工艺，挤出后通过梯形机头成型为片材。再经过由多辊组成的基材成型装置进行成型，成型装置配有风刀和辊恒温冷却系统，自动升降，辊距根据产品要求设定自动调节。

6、采用多辊拉伸装置，多点拉伸技术进行拉伸，多点拉伸可确保产品横向收缩率低，纵向拉伸可根据产品性能要求选择拉伸倍数，拉伸装置由20多只由加热辊筒组成，采用双级变频电机传动。

7、拉伸后经热定型装置处理后，具有产品尺寸稳定性好，表面光洁度和印刷性能好等特点。

8、拉伸后的聚烯烃纸经过通有冷水的两联辊进行冷却。冷却后再经电晕处理机进行电晕处理，电晕处理后可提高制品的表面张力改善印刷性能。

9、最后纸张通过牵引机进行牵引、卷曲后出来不含植物纤维的聚烯烃纸张产品。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是制备不含植物纤维的改性聚烯烃纸的一种实施例的工艺流程图。

具体实施方式

实施例一

一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，由第一不含植物纤维基体层1、第二不含植物纤维基体层2和第三不含植物纤维基体层3复合构成。

第一不含植物纤维基体层1和第三不含植物纤维基体层3是分别由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA30％、茂金属高密度密聚乙烯48％、粒度为5000目的用铝酸酯F-2型偶联剂活化超细无机粉体20％和助剂为抗静电剂十二烷基二甲基甜菜碱2％制备成。

在第一不含植物纤维基体层1和第三不含植物纤维基体层3中间的第二不含植物纤维基体层2是由粒度为3500目的活化超细无机粉体60％，马来酸酐5％、高密度聚乙烯33制备成，且第一不含植物纤维基体层1，第二不含植物纤维基体层2和第三不含植物纤维基体层3复合成一整体结构。第一不含植物纤维基体层1和第3基体层3分别占纸总重量的8％，第二不含植物纤维基体层2占纸总重量的84％。

实施例二

一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由第一不含植物纤维基体层1、第二不含植物纤维基体层2和第三不含植物纤维基体层3复合成一整体构成。

第一不含植物纤维基体层1和第三不含植物纤维基体层3分别由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA20％，茂金属高密度聚乙烯59％、3000-5000目的用铝酸酯F-2型偶联剂活化超精细无机粉体20％和助剂为抗静电剂十二烷基二甲基甜菜碱1％制备成。

第二不含植物纤维基体层2是由粒度为1000-1500目的用铝酸酯F-2型偶联剂活化超细无机粉体，即滑石粉70％、马来酸酐5％和高密度聚乙烯25％制备成。上述百分比为重量百分比。第一不含植物纤维和第三不含植物纤维基体层分别占纸总重量的10％，第二不含植物纤维基体层占纸总重量的80％。

实施例三

第一不含植物纤维基体层1和第三不含植物纤维基体层3分别由乙烯——丙烯酸改性共聚物EAA 25％，茂金属高密度聚乙烯mHDPE 49.5％、粒度为3000-5000目的超细无机体滑石粉23％和助剂为铝酸酯2.5％制备成。

第二不含植物纤维基体层2是由粒度为1000-1500目的超细无机体滑石粉70％、马醚酸4％、高密度聚乙烯24％和助剂为低分子聚乙烯2％制备成。

上述百分比为重量百分比。第一不含植物纤维基体层1和第三不含植物纤维基体层3分别占纸总重量的9％，第二基体层占纸总重量的82％。

Claims

1.一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，是由第一不含植物纤维基体层、第二不含植物纤维基体层和第三不含植物纤维基体层复合成一整体构成，第二不含植物纤维基体层位于第一不含植物纤维基体层和第三不含植物纤维基体层之间，其特征在于：

第一不含植物纤维基体层和第三不含植物纤维基体层分别由乙烯-丙烯酸改性共聚物EAA 20-30％、茂金属高密度聚乙烯mHDPE 45-60％、用铝酸酯F-2型偶联剂活化的超细无机粉体20-25％制备成；

第二不含植物纤维基体层是由用铝酸酯F-2型偶联剂活化的超细无机粉体60-90％、马来酸酐2-5％、高密度聚乙烯8-35％制备成，上述百分比为重量百分比，用铝酸酯F-2型偶联剂活化的超细无机粉体粒度为1000-5000目；

所述的第一不含植物纤维基体层和所述的第三不含植物纤维基体层分别占纸总重量的8-10％；所述第二不含植物纤维基体层占纸总重量的80-84％。

2.根据权利要求1所述的一种不含植物纤维改性聚烯烃纸，其特征在于根据应用需要加入助剂，助剂选用润滑剂或抗静电剂，其中，抗静电剂是：十二烷基二甲基甜菜碱，用量在1.2％；润滑剂是：低分子聚乙烯或硬脂酸，其中低分子聚乙烯的分子式为：-(CH2-CH2)-，低分子聚乙烯的用量为1-2％；所述基体层填加的助剂分别占对应基体层重量的0-3％。