CN103881214A - 高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，所述石头纸包含按重量分数比混合的以下组分：膨润土75-85份、高分子树脂15-25份、表面活性剂0.5-1份、偶联剂0.5-2份、润滑剂0.5-1份、抗氧化剂0.1-0.2份及抗静电剂0.2-0.5份；所述石头纸制备过程包括：膨润土改性；改性膨润土与树脂、助剂复合；复合粒子加工成型。本发明获得的高填充膨润土石头纸制备方法在提高填充量的同时利用膨润土的结合水赋予体系发泡功能，可替代化学发泡剂使用，不但降低了原料成本，还提高了石头纸的环保特性，同时赋予其消音降噪、吸附杂质，净化空气的功能。

Description

高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法
技术领域
本发明属于轻工造纸技术领域，特别是涉及一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法。 
背景技术
目前，石头纸作为一种以无机矿物为主要原料，通过物理、化学方法改性后与高分子聚合物复合加工成型而成的环保产品，具有价格低廉、生产工艺简便等特点。与传统造纸相比，石头纸以天然矿物为原料，不需要砍伐木材，保护了大量植被资源，间接增强了大气的净化能力。同时，与传统造纸业相比，石头纸生产过程不需要蒸煮分离纤维、洗涤、漂白等工艺流程，因而不需要使用强酸、强碱、漂白剂等化工原料，不排放废液、废渣和有毒气体，基本可达零排放，属于绿色环保产品，因而被广泛应用于包装、装饰、装潢等领域。 
但是由于石头纸是以无机矿物为主要生产原料，且填充量可达80-90%，因此产品比重很高，限制了其应用领域。为降低石头纸比重，不得不在体系中引入发泡剂。而发泡剂的使用一方面提高了产品的原料成本，增加了生产工艺流程，另一方面各种化学原料的引入降低了石头纸的环保特性，并限制其在食品、卫生等领域的应用。因此，制备一种简易、环保可发泡的高填充石头纸具有重要的意义和价值。 
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法。 
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的： 
一种高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于，包含按重量分数比混合的以下组分： 
膨润土75-85份 
高分子树脂15-25份 
表面活性剂0.5-1份 
偶联剂0.5-2份 
润滑剂0.5-1份 
抗氧化剂0.1-0.2份 
抗静电剂0.2-0.5份 
而且，所述膨润土目数为800-2000目，粒径在5-20μm之间，具有较强的离子交换性、选择吸附性、亲水性及表面活性。 
而且，所述高分子树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯基共聚物、等规聚丙烯、间规聚丙烯、丙烯基共聚物中的一种或几种。 
而且，所述表面活性剂为焦磷酸钠、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、聚萘甲醛磺酸钠中的一种或几种。 
而且，所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂中的一种或几种，可选硅烷类偶联剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷；可选钛酸酯类偶联剂为：三硬脂酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、钛酸四正丙酯；可选铝酸酯类偶联剂为：铝酸三异丙酯、二硬脂酰氧基异丙氧基铝酸酯、异丙基二油酸酰氧基铝酸酯、铝酸三苄酯。 
而且，所述润滑剂为合成油类的硅油、脂肪酸酰胺、油酸、硬脂酸；低分子蜡类的PE蜡、PP蜡，石蜡；金属皂类的硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。 
而且，所述抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基）丁烷（抗氧剂CA）、三（2,4-叔丁基苯基）亚磷酸酯（抗氧剂168）、硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）、三（壬基苯基）亚磷酸酯（抗氧剂TNP）、亚磷酸三苯酯（抗氧剂TPP）、2,6-二叔丁基对甲酚（抗氧剂264）中的一种或几种。 
而且，所述抗静电剂为硬脂酸三甲基氯化铵、硬脂酸二甲基戊基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐、N,N-十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐、山梨糖醇、乙醇酰胺中的一种或几种。 
一种高填充膨润土发泡石头纸的制备方法，其特征在于包括步骤如下： 
（1）高填充膨润土发泡石头纸各组分按照以下质量百分比备料至100份： 
膨润土75-85份 
高分子树脂15-25份 
表面活性剂0.5-1份 
偶联剂0.5-2份 
润滑剂0.5-1份 
抗氧化剂0.1-0.2份 
抗静电剂0.2-0.5份 
（2）将步骤（1）中的膨润土加入高速搅拌机中加热至90-140℃搅拌10-30分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料； 
（3）将步骤（2）中含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料与步骤（1）中的表面活性剂、偶联剂、润滑剂、抗氧化剂和抗静电剂加热混合1-2小时，得到表面活化改性的可膨胀膨润土无机填料； 
（4）将步骤（3）所得的表面活化改性的可膨胀膨润土无机填料与高分子树脂通过常规密炼15-30分钟，得到混炼料； 
（5）将步骤（4）所得的混炼料在160-180℃通过挤出造粒，得到膨润土发泡石头纸母料； 
（6）将步骤（5）所得的膨润土发泡石头纸母料在180-220℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡石头纸。 
本发明的优点和积极效果是： 
本发明获得的高填充膨润土石头纸在提高填充量的同时利用膨润土的结合水赋予体系发泡功能，可替代化学发泡剂使用，不但降低了原料成本，简化了生产工艺流程，使产品的可靠性提高，还提高了石头纸的环保特性，同时赋予其消音降噪、吸附杂质，净化空气的功能。 
具体实施方式
以下对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 
实施例1 
一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，该石头纸所包含的按质量份数混合的组分及制备过程如下： 
将75质量份1000目的膨润土加入高速搅拌机中加热至90℃搅拌30分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料。将上述可发泡膨润土无机填料与0.6质量份的焦磷酸钠、1质量份的异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、0.5质量份的硬脂酸钠、0.2质量份的三（2,4-叔丁基苯基）亚磷酸酯、0.2质量份的山梨糖醇在高速搅拌机中加热混合1.5小时，制成表面活化改性的可发泡膨润土无机填料。将上述改性后的可发泡膨润土无机填料与20质量份低密度聚乙烯在密炼机中混炼20分钟，得到混炼料。将上述混炼料通过单螺杆挤出机在150℃挤出造粒，得到膨润土复合母料。将上述膨润土复合母料在170℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡复合石头纸。 
实施例2 
一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，该石头纸所包含的按质量份数混合的组分及制备过程如下： 
将75质量份800目的膨润土加入高速搅拌机中加热至120℃搅拌15分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料。将上述可发泡膨润土无机填料与0.8质量份的聚丙烯酸钠、1.5质量份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1质量份的油酸酰胺、0.1质量份的1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基）丁烷、0.3质量份的乙醇酰胺在高速搅拌机中加热混合1小时，制成表面活化改性的可发泡膨润土无机填料。将上述改性后的可发泡膨润土无机填料与5质量份高密度聚乙烯、20质量份低密度聚乙烯在密炼机中混炼25分钟，得到混炼料。将上述混炼料通过单螺杆挤出机在160℃挤出造粒，得到膨润土复合母料。将上述膨润土复合母料在180℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡复合石头纸。 
实施例3 
一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，该石头纸所包含的按质量份数混合的组分及制备过程如下： 
将85质量份1500目的膨润土加入高速搅拌机中加热至140℃搅拌10分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料。将上述可发泡膨润土无机填料与0.5质量份的十八烷基三甲基氯化铵、1.8质量份的二硬脂酰氧基异丙氧基铝酸酯、1质量份的PP蜡、0.1质量份的三（壬基苯基）亚磷酸酯、0.3质量份的N,N-十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐在高速搅拌机中加热混合2小时，制成表面活化改性的可发泡膨润土无机填料。将上述改性后的可发泡膨润土无机填料与5质量份的等规聚丙烯，10质量份的丙烯基共聚物在密炼机中混炼30分钟，得到混炼料。将上述混炼料通过单螺杆挤出机在180℃挤出造粒，得到膨润土复合母料。将上述膨润土复合母料在200℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡复合石头纸。 
实施例4 
一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，该石头纸所包含的按质量份数混合的组分及制备过程如下： 
将80质量份1250目的膨润土加入高速搅拌机中加热至100℃搅拌20分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料。将上述可发泡膨润土无机填料与0.7质量份的十二烷基硫酸钠、2质量份的γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、0.8质量份的石蜡、0.2质量份的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、0.5质量份的十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、在高速搅拌机中加热混合1.5小时，制成表面活化改性的可发泡膨润土无机填料。将上述改 性后的可发泡膨润土无机填料与5质量份的高密度聚乙烯，15质量份的线性低密度聚乙烯在密炼机中混炼20分钟，得到混炼料。将上述混炼料通过单螺杆挤出机在150℃挤出造粒，得到膨润土复合母料。将上述膨润土复合母料在170℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡复合石头纸。 
实施例5 
一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，该石头纸所包含的按质量份数混合的组分及制备过程如下： 
将85质量份2000目的膨润土加入高速搅拌机中加热至120℃搅拌20分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料。将上述可发泡膨润土无机填料与0.8质量份的聚萘甲醛磺酸钠、1.5质量份的三硬脂酸钛酸异丙酯、0.8质量份的PE蜡、0.1质量份的硫代二丙酸二月桂酯、0.5质量份的硬脂酸二甲基戊基氯化铵在高速搅拌机中加热混合1小时，制成表面活化改性的可发泡膨润土无机填料。将上述改性后的可发泡膨润土无机填料与10质量份低密度聚乙烯，5质量份的乙烯基共聚物在密炼机中混炼15分钟，得到混炼料。将上述混炼料通过单螺杆挤出机在150℃挤出造粒，得到膨润土复合母料。将上述膨润土复合母料在170℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡复合石头纸。 
实施例6 
一种高填充膨润土发泡石头纸及其制备方法，该石头纸所包含的按质量份数混合的组分及制备过程如下： 
将80质量份1000目的膨润土加入高速搅拌机中加热至140℃搅拌10分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料。将上述可发泡膨润土无机填料与0.5质量份的十六烷基三甲基溴化铵、2质量份的γ-甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷、1质量份的硅油、0.1质量份的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、0.5质量份的三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐在高速搅拌机中加热混合2小时，制成表面活化改性的可发泡膨润土无机填料。将上述改性后的可发泡膨润土无机填料与15质量份的间规聚丙烯，5质量份的丙烯基共聚物在密炼机中混炼25分钟，得到混炼料。将上述混炼料通过单螺杆挤出机在190℃挤出造粒，得到膨润土复合母料。将上述膨润土复合母料在210℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡复合石头纸。 

Claims (9)

1.一种高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于，包含按重量分数比混合的以下组分：
膨润土75-85份
高分子树脂15-25份
表面活性剂0.5-1份
偶联剂0.5-2份
润滑剂0.5-1份
抗氧化剂0.1-0.2份
抗静电剂0.2-0.5份
2.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述膨润土目数为800-2000目，粒径在5-20μm之间，具有较强的离子交换性、选择吸附性、亲水性及表面活性。
3.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述高分子树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯基共聚物、等规聚丙烯、间规聚丙烯、丙烯基共聚物中的一种或几种。
4.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述表面活性剂为焦磷酸钠、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、聚萘甲醛磺酸钠中的一种或几种。
5.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂中的一种或几种，可选硅烷类偶联剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷；可选钛酸酯类偶联剂为：三硬脂酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基钛酸酯、钛酸四正丙酯；可选铝酸酯类偶联剂为：铝酸三异丙酯、二硬脂酰氧基异丙氧基铝酸酯、异丙基二油酸酰氧基铝酸酯、铝酸三苄酯。
6.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述润滑剂为合成油类的硅油、脂肪酸酰胺、油酸、硬脂酸；低分子蜡类的PE蜡、PP蜡，石蜡；金属皂类的硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。
7.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基）丁烷（抗氧剂CA）、三（2,4-叔丁基苯基）亚磷酸酯（抗氧剂168）、硫代二丙酸二月桂酯（抗氧剂DLTP）、三（壬基苯基）亚磷酸酯（抗氧剂TNP）、亚磷酸三苯酯（抗氧剂TPP）、2,6-二叔丁基对甲酚（抗氧剂264）中的一种或几种。
8.根据权利1所述的高填充膨润土发泡石头纸，其特征在于：所述抗静电剂为硬脂酸三甲基氯化铵、硬脂酸二甲基戊基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐、N,N-十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐、山梨糖醇、乙醇酰胺中的一种或几种。
9.一种高填充膨润土发泡石头纸的制备方法，其特征在于包括步骤如下：
（1）高填充膨润土发泡石头纸各组分按照以下质量百分比备料至100份：
膨润土75-85份
高分子树脂15-25份
表面活性剂0.5-1份
偶联剂0.5-2份
润滑剂0.5-1份
抗氧化剂0.1-0.2份
抗静电剂0.2-0.5份
（2）将步骤（1）中的膨润土加入高速搅拌机中加热至90-140℃搅拌10-30分钟除去膨润土中的吸附水，得到含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料；
（3）将步骤（2）中含有部分结合水的可发泡膨润土无机填料与步骤（1）中的表面活性剂、偶联剂、润滑剂、抗氧化剂和抗静电剂加热混合1-2小时，得到表面活化改性的可膨胀膨润土无机填料；
（4）将步骤（3）所得的表面活化改性的可膨胀膨润土无机填料与高分子树脂通过常规密炼15-30分钟，得到混炼料；
（5）将步骤（4）所得的混炼料在160-180℃通过挤出造粒，得到膨润土发泡石头纸母料；
（6）将步骤（5）所得的膨润土发泡石头纸母料在180-220℃通过挤出吹膜机成型后，再按常规进行冷却、电晕、涂布处理，即可得到高填充膨润土发泡石头纸。
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