CN103850152B - 一种纳米纸材料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米纸材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103850152B CN103850152B CN201410099516.6A CN201410099516A CN103850152B CN 103850152 B CN103850152 B CN 103850152B CN 201410099516 A CN201410099516 A CN 201410099516A CN 103850152 B CN103850152 B CN 103850152B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanometer paper
- clay
- polymer
- nanometer
- drying
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明提供了一种纳米纸材料及其制备方法，所述的纳米纸是由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后再机械压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5‑95%，粘土以纳米纸重量计为95‑5%。由于本发明提供的纳米纸材料以聚合物和粘土为原料，制备过程仅采用水作溶剂，采用冷冻干燥和机械压制的方法，使得制备过程绿色环保，生产效率高。本发明提供的纳米纸材料采用的冻干方法及机械压制的方法更为高效，所得材料表面平整，强度更高，阻燃性能好，产品质量重现性好。工艺操作简单，成本低，易于推广。
Description
技术领域
本发明属于纳米纸材料技术领域，具体涉及纳米纸材料及其制备方法。
背景技术
纳米纸是一种新型环保材料，主要由聚合物和纳米粒子复合而成。传统的石头纸以碳酸钙和常见聚合物复合而成，绿色环保，在传统书写用纸、装饰材料等领域显示出极大的应用前景。但该方法使用的聚合物常为热塑性的通用聚合物聚乙烯、聚丙烯等，这些聚合物来源于化石原料，属于不可再生资源。
瑞典皇家技术研究所的Liu Andong等人采用纳米微晶纤维素和蒙脱土进行水溶液共混后，再抽滤干燥制得了纤维素增强的纳米黏土纸，由于含有较高的黏土含量，该纸张具有很好的阻燃性能及气体阻隔性能。该方法利用完全环保的原料及工艺制备出有巨大应用前景的纳米纸材料，在纸材料领域有革命性的意义。但是，该方法采用抽滤后将滤饼晾干制备纳米纸的方法效率极低，很难实现规模化生产，所得纳米纸的厚度、密度及表面形貌均难以控制，因此该方法存在一定的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纳米纸材料。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种纳米纸材料的制备方法。
本发明的纳米纸材料该材料由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后经压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%。
其中聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶中的至少一种。
粘土为蒙脱土、累脱石、合成锂皂石、合成云母、高岭土、蛭石、海泡石、凹凸棒、埃洛石、层状双氢氧化物、硅藻土、硅灰石、羟基磷灰石中的至少一种。
本发明的纳米纸材料的制备方法，依次包括如下步骤：
1） 将聚合物溶解于去离子水中并和粘土搅拌至均匀分布的悬浊液，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%。
2） 将1）所得产物冷冻后冻干，
3） 将2）所得产物在平板上压制得到纳米纸。
上述方法所用的聚合物原料为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶中的至少一种。
上述方法所用的纳米纸材料的方法，该方法所用的粘土为蒙脱土、累脱石、合成锂皂石、合成云母、高岭土、蛭石、海泡石、凹凸棒、埃洛石、层状双氢氧化物、硅藻土、硅灰石、羟基磷灰石中的至少一种。
上述方法所用的压制方法为机械压制法，将冻干的材料置于平板或双辊间压制，压力大小以赶走材料中所有空气为准。
另外，本发明还可在制备纳米纸材料时根据需要加入纤维增强、表面涂层防水等处理。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、由于本发明提供的纳米纸材料以聚合物和粘土为原料，制备过程仅采用水作溶剂，采用冷冻干燥和机械压制的方法，使得制备过程绿色环保，生产效率高。
2、本发明提供的纳米纸材料采用的冻干方法及机械压制的方法更为高效，所得材料表面平整，强度更高，阻燃性能好，产品质量重现性好。
3、本发明工艺操作简单，成本低，易于推广。
具体实施方式
下面给出的实施例以对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
所制得的纳米纸材料性能见附表。值得说明的是，以下各实施例性能中，拉伸强度由SANS万能材料试验机测试，氧指数按照ISO4589-1984测得,总热释放由微型量热仪测得。
实施例1
先将0.8 g聚乙烯醇（Mw 31,000~50,000，醇解度99%）加热溶于100 mL去离子水中，加入15 g蒙脱土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例2
先将1 g蒙脱土加入100 mL去离子水中，高速搅拌至均匀悬浊液，再将20 g聚乙烯醇（Mw 31,000~50,000，醇解度99%）加热溶于上述悬浊液，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例3
先将10 g聚乙烯醇（Mw 31,000~50,000，醇解度99%）加热溶于100 mL去离子水中，加入5 g累脱土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。。
实施例4
先将2 g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000，醇解度78%）加热溶于100 mL去离子水中，加入1 g合成锂皂石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-196 °C（液氮浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用45 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例5
先将3 g聚乙烯醇（Mw 31,000~50,000醇解度99%）加热溶于100 mL去离子水中，加入4 g蒙脱土和4 g合成云母后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-196 °C（液氮浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例6
先将5 g聚乙烯醇（Mw 31,000~50,000醇解度99%）加热溶于100 mL去离子水中，加入9 g高岭土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-196 °C（液氮浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用50 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例7
先将5 g聚氧化乙烯加热溶于100 mL去离子水中，加入5 g蛭石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用60 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例8
先将2 g天然橡胶溶于100 mL去离子水中，加入10 g海泡石后高速搅拌至均匀胶体，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例9
先将3 g聚丙烯酸溶于100 mL去离子水中，加入4 g蒙脱土、4 g凹凸棒和4 g埃洛石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-10 °C（冰箱）冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用80 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。。
实施例10
先将2 g聚乙烯醇和2 g卡拉胶溶于100 mL去离子水中，加入1 g埃洛石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-30 °C（冰箱）冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例11
先将3 g天然橡胶乳液分散于100 mL去离子水中，加入5 g 层状双氢氧化物后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-30 °C（冰箱）冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用100 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例12
先将10 g聚乙烯醇和5 g聚氧化乙烯溶于100 mL去离子水中，加入3 g硅藻土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例13
先将4 g羟甲基壳聚糖、4 g羟甲基淀粉和4 g羟甲基纤维素溶于100 mL去离子水中，加入2 g硅灰石后高速搅拌至均匀悬浊液，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例14
先将2 g羟甲基甲壳素溶于100 mL去离子水中，加入8 g羟基磷灰石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用80 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例15
先将2 g聚乙烯基吡咯烷酮溶于100 mL去离子水中，加入8 g羟基磷灰石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78 °C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空干燥至完全冻干，最后用120 MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。
实施例16
本实施例其他条件同实施例1，略。所不同的是加入的聚乙烯醇为6 g，蒙脱土为4g。
实施例17
本实施例其他条件同实施例1，略。所不同的是加入的聚乙烯醇为2 g，蒙脱土为8g。
附表：
Claims (1)
1.一种纳米纸材料，其特征在于：所述材料由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%；
所述的材料所采用的聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶中的至少一种；
所述的材料所用的粘土为蒙脱土、累脱石、合成锂皂石、合成云母、高岭土、蛭石、海泡石、凹凸棒、埃洛石、层状双氢氧化物、硅藻土、硅灰石、羟基磷灰石中的至少一种；
上述纳米纸材料采用如下步骤制备：
1）.将聚合物溶解于去离子水中并和粘土搅拌至均匀分布的悬浊液，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%；
2）.将1）所得产物冷冻后冻干；
3）.将2）所得产物在平板上压制得到纳米纸材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410099516.6A CN103850152B (zh) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | 一种纳米纸材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410099516.6A CN103850152B (zh) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | 一种纳米纸材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103850152A CN103850152A (zh) | 2014-06-11 |
| CN103850152B true CN103850152B (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=50858266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410099516.6A Expired - Fee Related CN103850152B (zh) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | 一种纳米纸材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103850152B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103626144B (zh) * | 2013-12-13 | 2015-07-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸及其制备方法 |
| CN105131482A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-12-09 | 马鞍山市兴隆铸造有限公司 | 一种环保印纸 |
| CN105218993A (zh) * | 2015-08-28 | 2016-01-06 | 马鞍山市兴隆铸造有限公司 | 一种自制环保印纸 |
| CN105111650A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-12-02 | 马鞍山市顺达环保设备有限公司 | 一种新印纸 |
| CN106117996A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 无锡英普林纳米科技有限公司 | 一种纳米压印纸及其制备方法 |
| CN113981740A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-28 | 山东金泰恒盛新材料科技有限公司 | 一种复合石头纸及其制备方法与应用 |
| CN114989499A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-02 | 西北农林科技大学 | 一种超疏水纳米纤维素膜及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1281816C (zh) * | 2003-04-17 | 2006-10-25 | 张清 | 生物纸 |
| JP3907691B1 (ja) * | 2005-12-16 | 2007-04-18 | 大王製紙株式会社 | 再生粒子内添電子写真用転写紙の製造方法 |
| WO2010077203A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Sheffield Hallam University | Biopolymer based barrier material and method for making th same |
| JP2012532226A (ja) * | 2009-06-29 | 2012-12-13 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | ポリエステルナノ複合材を製造するプロセス |
| CN103025813B (zh) * | 2009-11-16 | 2015-12-16 | 利乐拉伐控股信贷有限公司 | 强纳米纸 |
-
2014
- 2014-03-18 CN CN201410099516.6A patent/CN103850152B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103850152A (zh) | 2014-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103850152B (zh) | 一种纳米纸材料及其制备方法 | |
| CN105153438A (zh) | 高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法 | |
| Wan et al. | Synthesis and characterization of three-dimensional porous graphene oxide/sodium alginate scaffolds with enhanced mechanical properties | |
| CN104558323B (zh) | 一种高水溶性纳米六方氮化硼及其聚合物复合水凝胶的制备方法 | |
| CN111875908B (zh) | 一种可自愈合气凝胶 | |
| CN103130509B (zh) | 一种制备陶瓷坯体的方法 | |
| Ren et al. | A self-healing hydrogel formation strategy via exploiting endothermic interactions between polyelectrolytes | |
| CN105079887A (zh) | 一种块状仿生材料及其制备方法和应用 | |
| CN103866487A (zh) | 一种纳米微晶纤维素/壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米膜的制备方法 | |
| CN109437959B (zh) | 一种环保型凝胶注模制备莫来石纤维基多孔陶瓷的方法 | |
| CN112920332B (zh) | 一种多样废弃物交联制备绿色水凝胶的方法 | |
| CN103965571A (zh) | 聚乙烯醇复合泡沫材料及其制备方法 | |
| CN103087336A (zh) | 氧化石墨烯/魔芋葡甘聚糖可降解复合薄膜材料的制备方法 | |
| CN101831033A (zh) | 一种环境友好的改性羧甲基纤维素热塑材料的制备方法 | |
| CN102936008B (zh) | 一种蜂窝状碳纳米管宏观体及其制备方法 | |
| Zhao et al. | Development and characterisation of multi-form composite materials based on silver nanoclusters and cellulose nanocrystals | |
| CN101693124B (zh) | 聚乳酸/壳聚糖/碳纤维多孔支架的制备方法 | |
| CN106947198A (zh) | 一种气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN103789847A (zh) | 一种复合纳米纤维材料的制备方法 | |
| CN107099047A (zh) | 一种pe保鲜涂布膜的制备方法与用途 | |
| CN102826557A (zh) | 一种制备氧化硅纳米管及其二维有序组装体的方法 | |
| Xie et al. | Synthesis and characterization of poly (sodium acrylate)/bentonite superabsorbent composite | |
| CN105603553A (zh) | HNTs的制备方法及采用HNTs制备高聚物/HNTs混合液的方法及利用混合液制备高聚物纳米纤维的方法 | |
| CN112745518B (zh) | 一种壳聚糖纳米片的制备方法 | |
| CN107128942B (zh) | 一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜及其制备和应用 |
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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170118 Termination date: 20190318 |