CN102704327B - 一种LDHs阻燃纸的制备方法 - Google Patents

一种LDHs阻燃纸的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102704327B
CN102704327B CN201210208539.7A CN201210208539A CN102704327B CN 102704327 B CN102704327 B CN 102704327B CN 201210208539 A CN201210208539 A CN 201210208539A CN 102704327 B CN102704327 B CN 102704327B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fire retardant
paper
fiber
ldhs
retardant papers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210208539.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102704327A (zh
Inventor
刘跃军
郝宗贤
刘亦武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Technology
Original Assignee
Hunan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Technology filed Critical Hunan University of Technology
Priority to CN201210208539.7A priority Critical patent/CN102704327B/zh
Publication of CN102704327A publication Critical patent/CN102704327A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102704327B publication Critical patent/CN102704327B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开的是一种制备LDHs阻燃纸的方法。它是采用分子自组装法改性植物纤维，并将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板。具体步骤为：用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，然后放在水中浸泡；取金属盐和PH调节剂溶解在水中，作为反应液；再将纸浆浸入在反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中；将高压反应釜放入烘箱静置反应后，即成为LDHs改性的植物纤维；将改性的植物纤维洗涤后配置成纸浆悬浮液，在纸页成型器上抄纸，制备出阻燃纸。此方法可使植物纤维与阻燃剂结合紧密，反应装置结构简单投资少、工艺简单易行，可实现大批量生产，制备纸的力学强度、阻燃性能好。

Description

一种LDHs阻燃纸的制备方法
技术领域
本专利涉及一种层状双羟基复合金属氧化物(LDHs)阻燃纸的制备方法。特别涉及采用分子自组装法改性植物纤维从而赋予其阻燃性能，并将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板的方法。
背景技术
层状双羟基复合金属氧化物(Layered Double Hydroxides，简称类水滑石，LDHs)为具有类似水镁石的结构的阴离子粘土，其通式为[M1-x 2+Mx 3+(OH)2]x+Ax/n n-mH2O，式中M2+指二价金属离子，M3+指三价金属离子，A指价数为n的阴离子，m是水合数；由带正电的金属氧化物构成的层板和层板间水合阴离子通过静电力和氢键相结合。类水滑石层板的化学组成可根据需要进行调整，层间离子的种类和数量也可以通过插层和离子交换进行改变，不同的M2+与M3+，与不同的层间水合阴离子An-形成一系列类水滑石。类水滑石(LDHs)是一类高效、环保兼具抑烟作用的阻燃剂，广泛应用与聚合物和纸制品的阻燃。
目前，国内外生产利用LDHs制备阻燃纸的方法有浆内添加法和涂布法。浆内添加法工艺操作简单，LDHs在纸中的分布比较均衡，但抄纸时阻燃剂流失非常严重，因而阻燃效果和成本不宜控制，一般阻燃剂的留着率80 %就非常不容易了，虽然通过与助留剂配合可以解决阻燃剂的流失问题，但是助留剂的使用不仅增加了生产成本且不利于白水循环；涂布法将LDHs涂布在纸的表面，对纸的物理性能影响较小，对表面要求的耐延燃性效果明显，但阻燃剂大部分集中在纸的表面，不能赋予纸内部阻燃性，阻燃效果不甚理想。生产方法发展缓慢限制了阻燃纸的应用和发展，创造新的技术手段和工艺赋予纸或纸板以防火阻燃性能具有特殊意义。纸纤维表面存在的大量羧基、羟基等极性基团，这些基团对于LDHs片晶的生长过程具有促进作用，可以使片晶在纸纤维表面生长成形。可以利用纸纤维和LDHs的特性创造出一种制备LDHs阻燃纸的新方法。
发明内容
本发明的目的创造出一种新方法制备LDHs阻燃纸。这种方法是在纸浆纤维的外表面直接生长形成一层致密的LDHs薄膜,LDHs纳米片晶与植物纤维紧密结合，LDHs使用效率高，流失少，节约生产成本，对纸浆纤维进行阻燃改性，然后对改性后的纸浆进行抄纸就可以得到LDHs阻燃纸。
本发明的目的是通过以下途径实现的，它是利用分子自组装方法改性植物纤维，将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板，它的具体制备步骤为：
第一步，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，备用；
第二步，取适量氯化镁(MgCl2·6H2O)、氯化铝(AlCl3·6H2O)、氯化锌(ZnCl2)，氯化铁(FeCl3·6H2O)、碳酸钠(Na2CO3)等金属盐和尿素完全溶解在水中作为反应液，备用；
第三步，将第一步中制备的纸浆浸入在第二步制作出的反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中；
第四步，将高压反应釜放入烘箱静置反应后，即得LDHs改性的植物纤维，将改性的植物纤维取出洗涤，备用；
第五步，将第四步中改性的阻燃纸纤维配置成纸浆悬浮液，在纸页成型器上抄纸，制备出阻燃纸。
本发明具有以下优点：1、生产工艺简单，过程易于控制，成本低，容易扩大到工业生产规模；2、LDHs纳米片晶与植物纤维紧密结合，LDHs使用效率高，流失少，节约生产成本；3、此方法可以通过改变各种LDHs的组分制备性能不同的阻燃纸；4、使用此方法不需要改变工业上的普通造纸过程，容易将这种方法与工业生产相结合，实现工业化生产。
附图说明
图1：阻燃纸纤维的横截面示意图
图2：阻燃纸的微观表面形貌
其中：LDHs纳米片(1)、纸纤维(2)。
由图1和图2可以知， LDHs纳米片晶在植物纤维表面生长并与植物纤维紧密结合，在植物纤维表面形成了致密的LDHs阻燃剂薄膜。
具体实施方式
本发明所使用的金属盐含有两种或两种以上金属元素，金属元素的化合价为一价、二价或三价，如Li、Mg、Co、Fe、Cu、Ni、Cd、Zn、Al、Cr、Ga、Sc、Mn，其中二价金属与三价金属的物质的量之比为0~100；本发明体系的PH在7～14，使用尿素、氨水和强碱弱酸盐为反应体系在整个反应过程中提供稳定的PH；反应时间为0.5～15天；反应温度为50~180 ℃。
下面给出实例以对本发明作更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能解释为对发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍应属于本发明的保护范围。
实施例1
取1.02 g100 %漂白硫酸盐针叶木浆用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状；取0.1 molMgCl2·6H2O、0.05 molAlCl3·6H2O和0.67 mol尿素完全溶解在水中作为反应液。纸浆浸入在反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中，将高压反应釜放入70 ℃烘箱静置反应0.5 天后，将反应产物取出洗涤并配置成2 %纸浆悬浮液，在纸页成型器上抄纸，制备出阻燃纸。
实施例2
取1.02 g100 %未漂白硫酸盐桦木浆用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状；取0.005 molMgCl2·6H2O、0.05 molAlCl3·6H2O、0.05ZnCl2·6H2O和0.67 mol氨水完全溶解在水中作为反应液。纸浆浸入在反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中，将高压反应釜放入80 ℃烘箱静置反应2 天后，将反应产物取出洗涤并配置成2 %纸浆悬浮液，在纸页成型器上抄纸，制备出阻燃纸。
实施例3
取1.02 g100 %漂白硫酸盐竹浆，用纤维解离器将植物纤维均匀分散为浆状；取0.05 molMgCl2·6H2O、0.025 molAlCl3·6H2O 0.05ZnCl2·6H2O、0.025FeCl3·6H2O和0.67mol磷酸氢钠完全溶解在水中作为反应液。纸浆浸入在反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中，将高压反应釜放入70 ℃烘箱静置反应4天后，将反应产物取出洗涤并配置成2 %纸浆悬浮液，在纸页成型器上抄纸，制备出阻燃纸。

Claims (6)

1.一种制备LDHs阻燃纸的方法，其特征在于：它是采用分子自组装法改性植物纤维，并将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板，它的具体步骤为：
第一步，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，备用；
第二步，取金属盐和pH调节剂完全溶解在水中作为反应液，备用；
第三步，将第一步中制备的纸浆浸入在第二步制作出的反应液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在反应液中，将该混合物转移到高压反应釜中；
第四步，将高压反应釜放入烘箱静置反应后，将反应产物取出洗涤，备用；
第五步，将第四步中改性的阻燃纸纤维配置成纸浆悬浮液，在纸页成型器上抄纸，制备出阻燃纸。
2.根据权利要求1所述的一种制备LDHs阻燃纸的方法，其特征在于使用分子自组装原理，在适宜的温度下反应一段时间，使反应液中的组分缓慢的在纸纤维表面形成一层LDHs薄膜，实现LDHs与纸纤维的紧密结合，赋予植物纤维阻燃性能。
3.根据权利要求1所述的一种制备LDHs阻燃纸的方法，其特征在于所述的金属盐含有两种或两种以上金属元素，金属元素的化合价为一价、二价或三价，其中二价金属与三价金属的物质的量之比为0～100。
4.根据权利要求3所述的一种制备LDHs阻燃纸的方法，其特征在于所述的金属元素为Li、Mg、Co、Fe、Cu、Ni、Cd、Zn、Al、Cr、Ga、Sc、Mn。
5.根据权利要求1所述的一种制备LDHs阻燃纸的方法，其特征在于使用pH调节剂为水溶液呈弱碱性的试剂，pH调节剂为反应体系在整个反应过程中提供较稳定的pH，体系的pH在7～12；反应时间为0.5～15天；反应温度为50～180℃。
6.根据权利要求5所述的一种制备LDHs阻燃纸的方法，其特征在于所述的pH调节剂为尿素、氨水和强碱弱酸盐。
CN201210208539.7A 2012-06-25 2012-06-25 一种LDHs阻燃纸的制备方法 Active CN102704327B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210208539.7A CN102704327B (zh) 2012-06-25 2012-06-25 一种LDHs阻燃纸的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210208539.7A CN102704327B (zh) 2012-06-25 2012-06-25 一种LDHs阻燃纸的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102704327A CN102704327A (zh) 2012-10-03
CN102704327B true CN102704327B (zh) 2016-11-23

Family

ID=46897359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210208539.7A Active CN102704327B (zh) 2012-06-25 2012-06-25 一种LDHs阻燃纸的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102704327B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103382676B (zh) * 2013-06-25 2015-12-09 湖南工业大学 一种含稀土水滑石阻燃纸及其制备方法和应用
CN105400117B (zh) * 2015-11-23 2019-12-13 厦门理工学院 抗熔滴膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法
JP7065563B2 (ja) * 2016-11-30 2022-05-12 日本製紙株式会社 難燃材料
CN107501884A (zh) * 2017-09-25 2017-12-22 江苏长龙国际贸易有限公司 一种阻燃抑烟型竹纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法
CN108404874A (zh) * 2018-02-11 2018-08-17 华南理工大学 一种植物纤维/LDHs吸附材料及制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101811664A (zh) * 2010-04-15 2010-08-25 北京林业大学 一种纤维素/银纳米复合材料及其制备方法
CN102493265A (zh) * 2011-12-14 2012-06-13 南京林业大学 一种金属纳米粒子与纤维素纤维复合材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101811664A (zh) * 2010-04-15 2010-08-25 北京林业大学 一种纤维素/银纳米复合材料及其制备方法
CN102493265A (zh) * 2011-12-14 2012-06-13 南京林业大学 一种金属纳米粒子与纤维素纤维复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于镁铝水滑石原位合成制备阻燃纸;安显慧等;<<中国造纸>>;20071231;第26卷(第8期);第1-5页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102704327A (zh) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102704327B (zh) 一种LDHs阻燃纸的制备方法
EP3705622B1 (en) Titanium oxide composite fibers and method for producing same
CN101717649B (zh) 一种增强型镁铝复合型阻燃剂的制备方法
CN103626144A (zh) 高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸及其制备方法
CN106049161B (zh) 碳酸钙与铝镁纳米复合阻燃纸及其制备方法
CN103352396B (zh) 一种通过有机/无机复合包覆改性制备石膏晶须的方法
EP3754102A1 (en) Flame-retardant composite fiber and method for producing same
CN106590058B (zh) 一种碳酸钙-淀粉基造纸填料及其半干法制备工艺
CN103382676A (zh) 一种含稀土水滑石阻燃纸及其制备方法和应用
KR20170134313A (ko) 충전제의 제조 방법
CN108138446A (zh) 片材及积层体
CN104911957B (zh) 掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸及其制备方法
CN100529255C (zh) 一种用于造纸填料的改性凹凸棒土粉的制备方法
CN104532663A (zh) 一种复合纤维阻燃纸及其制备方法
CN108484664A (zh) 一种棒状二烷基次膦酸盐晶体的制备方法
CN107044069A (zh) 纸杯原纸的制作工艺
He et al. Quick and efficient flame-retardant, antibacterial and antifungal treatment for high-performance cellulose paper
CN104532659A (zh) 一种高加填阻燃纸及其制备方法
CN109989294A (zh) 一种有机改性水滑石类纸张阻燃剂的制备方法
JPH07279090A (ja) 難燃性シート
CN113846517A (zh) 一种抗压阻燃型纸箱及其制备方法
JP2021050421A (ja) 複合繊維およびその製造方法
CN109853289B (zh) 一种利用反应型阻燃纤维制备的阻燃纸基材料及其制备方法
CN109811571B (zh) 一种反应型阻燃植物纤维及其制备方法和应用
JPS5898494A (ja) 珪酸紙及びその製法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant