CN104761799A - 一种基于植物改性纤维的合成纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，属于合成纸领域。步骤：将植物纤维粉粉碎，然后再与有机酸混合均匀，进行加热加压处理，然后再烘干；将干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物、甘油混合均匀后，加热活化处理，得到改性植物纤维粉；将聚乙烯、聚丙烯、可再分散乳胶粉、聚碳酸酯、聚苯乙烯颗粒、植物纤维、珍珠岩、表面活性剂、滑石粉、聚酰亚胺纤维、石蜡油、季戊四醇、抗氧剂，混合均匀，得到混合物；将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，切割后即可。

Description

一种基于植物改性纤维的合成纸的制备方法
技术领域
    本发明公开一种植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，属于合成纸领域。
背景技术
    合成纸又称聚合纸或塑料纸，目前尚无明确的定义。但一般认为合成纸是以合成树脂（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等）为主要原料，经过一定高温熔融、挤压、延伸制成薄膜，然后进行纸状化处理，赋予其天然纸的性能——特别是白度、不透明度等外观性能以及印刷适应性、黏合适应性等，由此而得到的材料。合成纸的出现源于三方面的原因。首先，高速发展的经济对纸张需求的急剧增加，导致纸浆价格的飞涨；其次，普通纸张存在各种缺陷，如耐水性等，而合成纸可以在一定程度上弥补这些缺陷；最后，世界各国对纸张的需求量不断增加，面作为造纸原料用的木材等植物纤维却日益减少，而合成纸的出现可以减缓纸业对地球植被的消耗。
生产合成纸的工艺主要有以下几种。一、压延法，即通过配料、混料、在线密炼、挤出造粒、开炼、压延，分切为合成纸产品。压延法工艺的缺点是工艺复杂，一般用于生产0.1mm以上的合成纸，产品比重较大，设备价格昂贵，但产品表面光滑，适用于印刷高级样品及书籍封面等产品。二、流延法，流延法合成纸的混料、密炼、混炼等工艺过程与压延法相似，只是由流延机代替压延机，流延法的特点是模头挤出速度与流延辊的旋转线速度存在较大的速度差，速度差不一样，生产出的合成纸厚度也不一样，在模头挤出的弯月形和冷辊之间形成单向性，因此，合成纸产品的纵向、横向物理性能有较大的区别。这是流延法合成纸的一大特点。流延法产品主要用于印刷。与压延法一样，流延法合成纸的母料也是PP。其产品变形性稍大，但刚性、韧性较好。三、吹膜法，吹膜法生产合成纸用的基材是HDPE，不同于压延、流延法用的PP基材，吹膜法生产合成纸大部分采用三层共挤设备，并应用内冷装置，泡膜直径，泡膜厚度在纸检测及闭环控制系统，保证合成纸的厚薄均匀度一致，吹膜法工艺过程实现了纵向及部分横向拉伸，工艺设备比较简单。
专利CN 104494254A涉及适用于教科书印刷的合成纸，包括合成纸原纸和表面涂层，合成纸原纸各组成成分按重量计分别为：高密度聚乙烯20～30份、活性碳酸钙70～80份、抗静电剂1～2份、抗氧化剂0.05～0.1份、第一分散剂1～2份、乙烯丙烯酸共聚物蜡1～3份；其中，活性碳酸钙由活性重质碳酸钙、活性轻质碳酸钙组成；表面涂层各组成成分按重量计分别为：高岭土70～80份、轻质碳酸钙20～30份、含有羟乙基化淀粉的胶粘剂13～17份、羧甲基纤维素0.5～1份、第二分散剂0.1～0.3份。专利CN103923389A公开一种硫酸钙晶须合成纸及其制备方法，包括以下成分：质量分数为30～50％聚烯烃、质量分数为40～60％硫酸钙晶须、质量分数为2～15％复合助剂；所述复合助剂包括偶联剂、增韧剂、抗氧化剂、塑化剂和分散润滑剂；将硫酸钙晶须、分散润滑剂、偶联剂在有加热装置的高速混料机中，继续搅拌升温加入增韧剂，继续搅拌，得到微粉料；将微粉料、聚烯烃、抗氧化剂和塑化剂加入到双螺杆挤出机组中密炼，塑化挤出造粒，等料粒冷却干燥后即得到合成纸母料；合成纸母料经单螺杆挤出机组进行熔融混炼，然后将熔融的料液从T型模头的缝口中挤出，形成薄膜半成品；在双轴拉伸机上进行二次加热，双向拉伸；冷却电晕处理后，切边卷纸即得到硫酸钙晶须合成纸。
但是上述的合成纸的制备过程复杂，而且得到的合成纸的张力不高、强度不高，限制了其的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：合成纸的张力不高、强度不高，对其的制备工艺进行了改进，主要是通过对原料植物纤维进行改性而实现。
技术方案：
一种植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，包括如下步骤：
第1步、植物纤维的改性：按重量份计，将植物纤维粉30～50份粉碎，然后再与有机酸10～15份混合均匀，进行加热加压处理，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物3～6份、甘油5～10份混合均匀后，加热活化处理，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯30～40份、聚丙烯10～20份、可再分散乳胶粉1～3份、聚碳酸酯3～7份、聚苯乙烯颗粒3～7份、植物纤维40～60份、珍珠岩5份、表面活性剂2～3份、滑石粉4份、聚酰亚胺纤维3份、石蜡油2份、季戊四醇2份、抗氧剂1～2份，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，切割后即可。
所述的第1步中，所述的植物纤维是指玉米、小麦、大豆纤维中的一种或者几种混合。
所述的第1步中，加热加压处理的工序中的绝对压力200kPa～400kPa，温度150～200℃，处理时间是5～20小时。
所述的第1步中，有机酸选自富马酸、己二酸、苹果酸、柠檬酸、苯甲酸、马来酸、酒石酸、水杨酸中的一种或几种。
所述的第2步中，加热活化处理的温度是150～190℃，处理时间是3～6小时。
所述的第3步中，可再分散乳胶粉是乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物。
所述的第4步中，双螺杆挤出机挤出温度一区温度110～115℃、二区温度120～130℃、三区温度120～125℃、四区温度110～120℃、五区温度120～130℃，螺杆转速为160～180 rpm。
有益效果
    本发明主要通过将植物纤维酸化之后，使植物纤维上的羟基更好地与乙烯-乙烯醇共聚物形成交联，提高材料的相容性，进而提高了合成纸的拉伸张力和强度。
具体实施方式
实施例1
第1步、植物纤维的改性：将玉米纤维粉30Kg粉碎，然后再与苹果酸10Kg混合均匀，进行加热加压处理，工序中的绝对压力200kPa，温度150℃，处理时间是5小时，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物3Kg、甘油5Kg混合均匀后，加热活化处理，加热活化处理的温度是150℃，处理时间是3小时，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯30Kg、聚丙烯10Kg、乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物1Kg、聚碳酸酯3Kg、聚苯乙烯颗粒3Kg、植物纤维40Kg、珍珠岩5Kg、表面活性剂2Kg、滑石粉4Kg、聚酰亚胺纤维3Kg、石蜡油2Kg、季戊四醇2Kg、抗氧剂1Kg，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，双螺杆挤出机挤出温度一区温度110℃、二区温度120℃、三区温度120℃、四区温度110℃、五区温度120螺杆转速为160 rpm，切割后即可。
实施例2
第1步、植物纤维的改性：将玉米纤维粉50Kg粉碎，然后再与苹果酸15Kg混合均匀，进行加热加压处理，工序中的绝对压力400kPa，温度200℃，处理时间是20小时，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物6Kg、甘油10Kg混合均匀后，加热活化处理，加热活化处理的温度是190℃，处理时间是6小时，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯40Kg、聚丙烯20Kg、乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物3Kg、聚碳酸酯7Kg、聚苯乙烯颗粒7Kg、植物纤维60Kg、珍珠岩5Kg、表面活性剂3Kg、滑石粉4Kg、聚酰亚胺纤维3Kg、石蜡油2Kg、季戊四醇2Kg、抗氧剂2Kg，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，双螺杆挤出机挤出温度一区温度115℃、二区温度130℃、三区温度125℃、四区温度120℃、五区温度130℃，螺杆转速为180 rpm，切割后即可。
实施例3
第1步、植物纤维的改性：将玉米纤维粉40Kg粉碎，然后再与苹果酸12Kg混合均匀，进行加热加压处理，工序中的绝对压力300kPa，温度180℃，处理时间是12小时，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物5Kg、甘油8Kg混合均匀后，加热活化处理，加热活化处理的温度是180℃，处理时间是5小时，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯35Kg、聚丙烯15Kg、乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物2Kg、聚碳酸酯5Kg、聚苯乙烯颗粒5Kg、植物纤维50Kg、珍珠岩5Kg、表面活性剂2Kg、滑石粉4Kg、聚酰亚胺纤维3Kg、石蜡油2Kg、季戊四醇2Kg、抗氧剂1Kg，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，双螺杆挤出机挤出温度一区温度112℃、二区温度125℃、三区温度122℃、四区温度115℃、五区温度125℃，螺杆转速为170 rpm，切割后即可。
对照例1
与实施例3的区别在于：未进行第1步的酸改性处理。
第1步、将玉米纤维粉40Kg粉碎，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与苹果酸12Kg、乙烯-乙烯醇共聚物5Kg、甘油8Kg混合均匀后，加热活化处理，加热活化处理的温度是180℃，处理时间是5小时，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯35Kg、聚丙烯15Kg、乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物2Kg、聚碳酸酯5Kg、聚苯乙烯颗粒5Kg、植物纤维50Kg、珍珠岩5Kg、表面活性剂2Kg、滑石粉4Kg、聚酰亚胺纤维3Kg、石蜡油2Kg、季戊四醇2Kg、抗氧剂1Kg，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，双螺杆挤出机挤出温度一区温度112℃、二区温度125℃、三区温度122℃、四区温度115℃、五区温度125℃，螺杆转速为170 rpm，切割后即可。
对照例2
与实施例3的区别在于：第3步中未加入聚酰亚胺纤维。
第1步、植物纤维的改性：将玉米纤维粉40Kg粉碎，然后再与苹果酸12Kg混合均匀，进行加热加压处理，工序中的绝对压力300kPa，温度180℃，处理时间是12小时，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物5Kg、甘油8Kg混合均匀后，加热活化处理，加热活化处理的温度是180℃，处理时间是5小时，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯35Kg、聚丙烯15Kg、乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物2Kg、聚碳酸酯5Kg、聚苯乙烯颗粒5Kg、植物纤维50Kg、珍珠岩5Kg、表面活性剂2Kg、滑石粉4Kg、石蜡油2Kg、季戊四醇2Kg、抗氧剂1Kg，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，双螺杆挤出机挤出温度一区温度112℃、二区温度125℃、三区温度122℃、四区温度115℃、五区温度125℃，螺杆转速为170 rpm，切割后即可。
对实施例1～3以及对照例所得的合成纸进行性能测试，结果如表1所示。
表1  合成纸性能试验结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例1 对照例2
平均厚度 mm 0.36 0.35 0.35 0.36 0.37
白度 % 89 90 91 85 86
不透明度 % 95.4 95.1 96.1 94.9 95.5
光泽度 % 65 63 66 61 62
抗张力 Kg/15 mm(横向) 5 5 7 3 4
抗张力 Kg/15 mm(纵向) 11 11 13 8 9
抗裂强度 Kg/cm2 10.1 10.3 11.4 8.9 9.5
从上表中可以看出，本发明制得的合成纸的具有良好的抗张力和抗裂强度，通过实施例与对照例1可以看出，将植物纤维进行酸化处理之后，可以有效地提高植物纤维上的羟基与共聚物之间的相容结合力，提高纸张的抗张力和抗裂强度；实施例3与对照例2相比可以看出，加入聚酰亚胺纤维也可以有效地提高纸张的抗张力和抗裂强度。

Claims (7)

1.一种植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步、植物纤维的改性：按重量份计，将植物纤维粉30～50份粉碎，然后再与有机酸10～15份混合均匀，进行加热加压处理，然后再烘干；
第2步、将第1步得到的干燥物与乙烯-乙烯醇共聚物3～6份、甘油5～10份混合均匀后，加热活化处理，得到改性植物纤维粉；
第3步、将聚乙烯30～40份、聚丙烯10～20份、可再分散乳胶粉1～3份、聚碳酸酯3～7份、聚苯乙烯颗粒3～7份、植物纤维40～60份、珍珠岩5份、表面活性剂2～3份、滑石粉4份、聚酰亚胺纤维3份、石蜡油2份、季戊四醇2份、抗氧剂1～2份，混合均匀，得到混合物；
第4步、将混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，再对所得的粒料进行吹塑成型，切割后即可。
2.根据权利要求1所述的植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，所述的植物纤维是指玉米、小麦、大豆纤维中的一种或者几种混合。
3.根据权利要求1所述的植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，加热加压处理的工序中的绝对压力200kPa～400kPa，温度150～200℃，处理时间是5～20小时。
4.根据权利要求1所述的植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，有机酸选自富马酸、己二酸、苹果酸、柠檬酸、苯甲酸、马来酸、酒石酸、水杨酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，加热活化处理的温度是150～190℃，处理时间是3～6小时。
6.根据权利要求1所述的植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，可再分散乳胶粉是乙烯-醋酸乙烯共聚型高分子聚合物。
7.根据权利要求1所述的植物基于改性纤维的合成纸的制备方法，其特征在于：所述的第4步中，双螺杆挤出机挤出温度一区温度110～115℃、二区温度120～130℃、三区温度120～125℃、四区温度110～120℃、五区温度120～130℃，螺杆转速为160～180 rpm。
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