CN104911957B

CN104911957B - 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

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Publication number: CN104911957B
Application number: CN201510390160.6A
Authority: CN
Inventors: 贺行洋; 代飞; 苏英; 曾三海; 李颜娟; 王迎斌; 孙艺恒; 储劲松; 秦景燕; 江波; 王传辉
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2035-07-06
Also published as: CN104911957A

Abstract

本发明提供一种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，由下述重量组份百分数计的原料制得：纸浆60％—80％、二水磷石膏晶须9％—17％、调湿剂8％—15％、淀粉1％—3％、施胶剂1％—2％、湿强剂0.1％—1％、无机助剂1％—2％；其中调湿剂为改性硅藻土和/或改性海泡石，白度≥95％，上述原料合计100％。所制备的墙纸原纸不仅生态环保、调湿吸声、保温隔热，还具有高强度、耐磨擦、抗菌和阻燃等特点。

Description

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

技术领域

本发明涉及室内装饰材料技术领域，尤其涉及一种掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸。

背景技术

随着现代人们生活标准的不断提高，墙纸作为室内墙壁装饰材料越来越受到人们重视的。通常用漂白化学木浆生产墙纸原纸，再经不同工序的加工处理，如涂布、印刷、压纹或表面覆塑，最后经裁切、包装后出厂。墙纸的类型有很多种，例如无纺布墙纸、树脂类墙纸、纯纸类墙纸、织物类墙纸等。

近些年“绿色环保”概念的提出，树脂类墙纸的使用受到限制，纯纸类墙纸是目前广泛使用的室内墙壁装饰墙纸之一，其是木浆纤维为基础材料，这种墙纸价格便宜，缺点是性能差、不耐磨和易燃等。根据相关专利文献可以看出，国外墙纸的研究重点已经开始向环保型墙纸发展，并通过对现有墙纸赋予新的功能来满足消费者不同需求。

中国专利CN102277794A公开了一种硅藻土环保壁纸，采用硅藻土、分散剂、消泡剂、胶料、增稠剂、保水剂、增塑剂混合而成的硅藻土涂料涂布与墙纸原纸表面，制得硅藻土环保壁纸。虽然调湿、节能、环保，但其外添加剂较多，配置较麻烦，原料来源及成本方面有一定问题。

磷石膏晶须是硫酸钙的纤维状单晶体，有研究表明磷石膏晶须具有高强度、高模量、高介电强度、耐磨耗、耐高温、耐腐蚀、红外线反射性良好、易于进行表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的物理化学性能，是现有复合材料中较为高档的增强组元，也是当前一种备受科研工作者关注并且具有较高性价比的无机材料。磷石膏晶须集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，而且，磷石膏晶须的化学性能稳定，水溶性低(22℃时小于1.2g/L)，有白色光泽，晶须直径基本一致。

磷石膏晶须分为无水磷石膏晶须、半水磷石膏晶须和二水磷石膏晶须。目前市场上的磷石膏晶须大多为生产成本价高的半水磷石膏晶须，由于半水、无水磷石膏晶须与水接触后极易发生水化反应，晶体结构和性能破坏，失去晶须的特性；另外，其溶解性较高，在纸机白水系统中会产生大量钙离子和硫酸根离子，易导致纸机湿部化学品用量增加、纸机运转性能降低等系列问题，用做造纸填料还需经过各种改性，从而大大增加成本。尽管以半水磷石膏晶须作为造纸的填料的技术已有不少报道，但对二水磷石膏晶须的研究报道则还很少，至今国内尚未见相关的专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种工艺简单、原料和生产成本低、对环境友好的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法。

本发明还提供一种强度高，耐磨擦性好，具有优异的调湿吸声、保温隔热、抗菌和阻燃作用的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸。

本发明制备方法为：

由下述重量组份百分数计的原料制得：纸浆60％—80％、二水磷石膏晶须9％—17％、调湿剂8％—15％、淀粉1％—3％、施胶剂1％—2％、湿强剂0.1％—1％、无机助剂1％—2％；其中调湿剂为改性硅藻土和/或改性海泡石，白度≥95％，上述原料合计100％。

所述原料组分混合顺序依次为纸浆、淀粉、磷石膏晶须、调湿剂、湿强剂、施胶剂和无机助剂。

所述纸浆为漂白化学热磨机械浆和漂白针叶木浆的混合浆。所述漂白化学热磨机械浆打浆度为38—45°SR，湿重8.0—10.0g，漂白针叶木浆打浆度为30—35°SR，湿重14.0—16.0g。

所述纸浆以质量百分比100％计，组分配比为:漂白化学热磨机械浆占65％—75％，漂白针叶木浆占25％—35％。

所述二水磷石膏晶须长度为50—400um；长径比为3—12；白度≥98％，其CaSO₄质量百分比含量≥98％，可选用来自中低品位磷矿磷肥生产联产的二水磷石膏晶须。

所述改性硅藻土和/或改性海泡石的改性方法为酸洗活化改性。

还添加有抗菌剂以提高墙纸原纸的抗菌性能，所述抗菌剂为活性炭为载体的银离子类抗菌剂，如Sanitized银离子抗菌剂、SilpureFBR-5银离子抗菌剂、陶氏SilvaDur^TMET银离子抗菌剂，优选添加量占所述原料总质量的0-2％。

所述淀粉可以选用天然淀粉、阳离子淀粉、两性淀粉、氧化淀粉，优选为阳离子淀粉，取代度为0.01—0.03；所述施胶剂可以选用烯基硫珀酸酐、阳离子分散松香胶、烷基烯酮二聚物或硬脂酸酐，优选为阳离子分散松香胶或烷基烯酮二聚物中的任意一种；所述湿强剂可以选用聚丙烯酰胺树脂、聚胺树脂、环氧氯丙烷树酯、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂，优选为聚丙烯酰胺树脂、聚胺树脂或环氧氯丙烷树酯中的至少一种；所述无机助剂可以选用硫酸铝、聚合氯化铝或聚胺，优选为固体硫酸铝。

本发明掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸，由上述方法制得。

所述墙纸原纸定量为85—105g/m²；水分4％—9％wt；不透明度>95％；干抗张强度4.0—5.5kN/m；撕裂度800—1500mN；吸湿率5—10％。

本发明对现有的磷石膏晶须进行深入分析，使用白度和纯度好的二水磷石膏晶须，具有较好的装饰效果和材料稳定性，明显优于其他磷石膏晶须；另外，二水磷石膏晶须除具有磷石膏晶须普遍具有的物理化学性能外，较其它两种石膏晶须相比，在水化反应方面，二水磷石膏晶须具有很少水化或不水化的特点，掺入墙纸原纸的原料时无需改性，省去了其他两类石膏晶须改性的环节，同时还能改善纸张的力学强度性能。

但是，发明人又发现，二水磷石膏晶须由于溶解率较大，掺入原料中制备墙纸原纸时，二水磷石膏晶须大部分会溶解到纸机白水中，存在二水磷石膏晶须留着率低、实施性较差等问题，虽然单独一味提高二水磷石膏晶须掺量可以解决留着率低的问题，但会导致墙纸强度降低，从而影响墙纸的性能；另一方面，掺量的提高，会在纸机白水系统中会产生大量钙离子和硫酸根离子，易导致纸机湿部化学品用量增加、纸机运转性能降低等系列问题。为解决上述问题，发明人向原料中加入调湿剂(改性硅藻土和/或改性海泡石)时，意外发现调湿剂与石膏晶须产了相互协同作用，虽然其机理仍有待进一步研究，但确实有效地改善留着率低的问题，因而解决了一味提高二水磷石膏晶须掺量导致墙纸强度降低的问题，并同步解决了掺量提高带来的其它问题。

并且，硅藻土和海泡石还可增加体系中的孔密度，显著增加产品的调湿性能，引入一定量的微气孔，降低了制品的体积密度和制品的导热系数，因而还能起到良好的保温效果。经过酸洗活化改性处理后的改性硅藻土和/或改性海泡石具有纯度较高、密度较小的特点，将改性硅藻土和/或改性海泡石和二水磷石膏晶须加入到原料中制备墙纸原纸时，具有以下优点：

(1)使用调湿剂能够有效的改善纸张的孔结构，增大比表面积和孔容，赋予纸张较强的调湿功能。

(2)二水磷石膏晶须与调湿剂复合使用，在制浆过程中能够相互协同作用，有效的改善纸张中各组分的留着率性能。

(3)将二水磷石膏晶须与调湿剂复合使用，有机的将纸张的调湿功能和优异的力学性能相结合，得到生态多功能型墙纸原纸。

本发明墙纸原纸的工艺步骤可以参照现有墙纸原纸的生产工艺进行，如采用原料组分混合(即施胶)、上浆成型、脱水、压榨、干燥压光、卷取整饰制得墙纸原纸的工艺步骤，在此不作详述。具体的，原料组分混合(施胶)步骤中，优选将纸浆、淀粉、二水磷石膏晶须、调湿剂、湿强剂、施胶剂、抗菌剂和无机助剂按次序加入到均料机中混合均匀；在上浆成型步骤中：采用长网上浆，上网浓度0.5％—1％,上网浆料PH值7.0；

本发明的有益效果是：将二水磷石膏晶须添加到制备墙纸原纸的原料中，一方面能减少木浆的使用，可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放，同时将废弃不用的磷石膏(磷石膏排放量大，利用率低，制得二水磷石膏晶须，用于墙纸效果显著)再利用，防止环境污染；另一方面，以中低品位磷矿磷肥生产联产的二水磷石膏晶须较半水石膏晶须具有低廉的成本；而且，所制造的墙纸原纸由于加入二水磷石膏晶须和调湿剂，不仅强度高，耐磨擦性好，在墙纸应用于室内装饰中时，还能起到调湿吸声、保温隔热、抗菌和阻燃的作用。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例提供一种掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸。

本发明实施例所用二水磷石膏晶须为湖北沃欲化工有限公司以磷石膏为原料生产磷酸的副产物(中低品位磷矿磷肥生产联产的二水磷石膏晶须)，长度为50－400μm，长径比为3－12，白度大于等于98％，其CaSO₄质量百分比含量≥98％。

实施例一

原料组分按重量百分数计为：

纸浆60％、二水磷石膏晶须17％、调湿剂(改性硅藻土)15％、淀粉(阳离子淀粉，取代度为0.01—0.03)3％、施胶剂(阳离子分散松香胶)2％、湿强剂(聚丙烯酰胺树脂)1％、无机助剂(固体硫酸铝)2％。

所述纸浆(以重量百分数100％计)由65％％漂白化学热磨机械浆和漂白针叶木浆35％组成，所述漂白化学热磨机械浆打浆度为38—45°SR，湿重8.0—10.0g，漂白针叶木浆打浆度为30—35°SR，湿重14.0—16.0g。

上述掺加磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)施胶：将纸浆、淀粉、二水磷石膏晶须、调湿剂、湿强剂、施胶剂和无机助剂按次序加入到均料机中混合均匀；

(2)上浆成型：采用长网上浆，上网浓度0.8％,上网浆料PH值6.5；

(3)上浆成型后，经长网脱水、压榨、干燥压光、卷取整饰；

制得的墙纸原纸定量为95g/m²；水分8％；不透明度>95％；干抗张强度4.4kN/m；撕裂度900mN；吸湿率8％；续燃时间<5s，炭化长度<115mm；导热系数0.030W/(m·K)。

实施例二

原料组分按重量百分数计为：

纸浆65％、二水磷石膏晶须17％、调湿剂10％(改性硅藻土：改性海泡石重量比为1：1)、淀粉3％(阳离子淀粉，取代度为0.01—0.03)、施胶剂(烷基烯酮二聚物)2％、湿强剂(聚胺树脂)1％、无机助剂(固体硫酸铝)2％。

所述纸浆(以重量百分数100％计)由75％漂白化学热磨机械浆和漂白针叶木浆25％％组成，所述漂白化学热磨机械浆打浆度为38—45°SR，湿重8.0—10.0g，漂白针叶木浆打浆度为30—35°SR，湿重14.0—16.0g。

(1)施胶：将纸浆、淀粉、磷石膏晶须、调湿剂、湿强剂、施胶剂和无机助剂按次序加入到均料机中混合均匀；

(3)上浆成型后，经长网脱水、压榨、干燥压光、卷取整饰；

制得的墙纸原纸定量为98g/m²；水分8％；不透明度>95％；干抗张强度4.8kN/m；撕裂度1000mN；吸湿率6％；续燃时间<5s，炭化长度<115mm；导热系数≤0.030W/(m·K)。

实施例三

原料组分按重量百分数计为：

纸浆70％、二水磷石膏晶须15％、调湿剂(改性海泡石为)10％、淀粉1％(天然淀粉)、施胶剂2％(阳离子分散松香胶)、湿强剂1％(环氧氯丙烷树酯)、无机助剂(固体硫酸铝)2％。

另外，再加入上述原料总重量1％的抗菌剂。

所述纸浆(以重量百分数100％计)由70％漂白化学热磨机械浆和漂白针叶木浆30％组成，所述漂白化学热磨机械浆打浆度为38—45°SR，湿重8.0—10.0g，漂白针叶木浆打浆度为30—35°SR，湿重14.0—16.0g。

(1)施胶：将纸浆、淀粉、磷石膏晶须、调湿剂、湿强剂、施胶剂和无机助剂按次序加入到均料机中混合均匀。

(3)上浆成型后，经长网脱水、压榨、干燥压光、卷取整饰；

制得的墙纸原纸定量为95g/m²；水分7％；不透明度>95％；干抗张强度4.2kN/m；撕裂度900mN；吸湿率6％；续燃时间<5s，炭化长度<115mm；导热系数0.031W/(m·K)。

实施例四

原料组分按重量百分数计为：

纸浆80％、二水磷石膏晶须9％、调湿剂(改性硅藻土)8％、淀粉1％(两性淀粉)、施胶剂(阳离子分散松香胶)1％、湿强剂(环氧氯丙烷树酯)1％、无机助剂(固体硫酸铝)1％。

另外，再加入上述原料总重量2％的抗菌剂。

所述纸浆(以重量百分数100％计)由32％漂白化学热磨机械浆和漂白针叶木浆68％组成，所述漂白化学热磨机械浆打浆度为38—45°SR，湿重8.0—10.0g，漂白针叶木浆打浆度为30—35°SR，湿重14.0—16.0g。

(3)上浆成型后，经长网脱水、压榨、干燥压光、卷取整饰；

制得的墙纸原纸定量为100g/m²；水分6％；不透明度>95％；干抗张强度4.3kN/m；撕裂度1100mN；吸湿率7％；续燃时间<5s，炭化长度<115mm；导热系数0.032W/(m·K)。

由以上对本发明实施例的详细描述，本发明解决了林木、水、电资源浪费和磷石膏污染，添加磷石膏晶须和调湿剂实现了环保功能一体化，并且所制备的掺加二水石膏晶须的生态功能型墙纸原纸各项性能都优于GB/T 30129-2013壁纸原纸标准，具有广阔的市场前景，适用于工业生产。

Claims

1.一种掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：由下述重量组份百分数计的原料制得：纸浆60％—80％、未经改性的二水磷石膏晶须9％—17％、调湿剂8％—15％、淀粉1％—3％、施胶剂1％—2％、湿强剂0.1％—1％、无机助剂1％—2％；其中调湿剂为改性硅藻土和/或改性海泡石，白度≥95％，上述原料合计100％。

2.根据权利要求1所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：所述原料的混合顺序依次为纸浆、淀粉、二水磷石膏晶须、调湿剂、湿强剂、施胶剂和无机助剂。

3.根据权利要求1所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：所述纸浆为漂白化学热磨机械浆和漂白针叶木浆的混合浆，所述漂白化学热磨机械浆打浆度为38—45°SR，湿重8.0—10.0g，漂白针叶木浆打浆度为30—35°SR，湿重14.0—16.0g。

4.根据权利要求3所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：所述纸浆以质量百分比100％计，组分配比为:漂白化学热磨机械浆占65％—75％，漂白针叶木浆占25％—35％。

5.根据权利要求1所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：所述二水磷石膏晶须的长度为50—400um；长径比为3—12；白度≥98％，其CaSO₄质量百分比含量≥98％。

6.根据权利要求1所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：所述改性硅藻土和/或改性海泡石的改性方法为酸洗活化改性。

7.根据权利要求1所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：还添加有抗菌剂，所述抗菌剂为活性炭为载体的银离子类抗菌剂，添加量占所述原料总质量的0-2％。

8.根据权利要求1所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸的制备方法，其特征在于：所述淀粉为阳离子淀粉，取代度为0.01—0.03；所述施胶剂为阳离子分散松香胶或烷基烯酮二聚物中的任意一种；所述湿强剂为聚丙烯酰胺树脂、聚胺树脂或环氧氯丙烷树酯中的至少一种；所述无机助剂为固体硫酸铝。

9.一种掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸，其特征在于，采用权利要求1-8任一项方法制得。

10.如权利要求9所述的掺加二水磷石膏晶须的生态功能型墙纸原纸，其特征在于，所述墙纸原纸定量为85—105g/m²；水分4％—9％；不透明度>95％；干抗张强度4.0—5.5kN/m；撕裂度800—1500mN；吸湿率5—10％；续燃时间<5s，炭化长度<115mm；导热系数≤0.032W/(m·K)。