CN105507072A

CN105507072A - 一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张及其制备方法

Info

Publication number: CN105507072A
Application number: CN201410488499.5A
Authority: CN
Inventors: 扈晓楠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明涉及一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105^oC下烘干编号；（2）将浓度为6-10％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：1~1：4的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，获得含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液，将步骤（1）中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该硬脂酸-纳米二氧化硅的乙醇溶液中提拉浸渍数次；之后，先风干24-48h，即得。

Description

一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种加填抄造的纸张，特别是一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张及其制备方法。

背景技术

硬脂酸，英文名:StearicAcid别名:十八酸、十八烷酸、脂蜡酸，是一种高级饱和脂肪酸，纯品为带有光泽的白色柔软小片。相对密度0.9408（20℃），熔点69~70℃，沸点383℃，折射率1.4299(80℃)，工业品为白色或微黄色颗粒状，为硬脂酸与棕榈酸的混合物，并含有少量油酸，微有牛油样气味。极微溶于冷水，易溶于苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、乙酸戊酯等，也溶于乙醇、丙酮。硬脂酸本身具有润滑效果，常作为疏水剂使用，对纸张进行改性时，可以赋予纸张更多的特殊性能。

近年来,随着我国经济的高速发展,人们生活和文化水平的提高,科技的进步,推动了特殊纸种在各领域中作为新材料的广泛应用。某些特殊填料可以赋予纸张特殊的性能，例如，磁性、光催化性、阻燃性、抗菌性、导电性、除臭性、高松厚性、热缓冲/隔热性、光致发光性，使加填纸张成为特种纸来满足人们对纸张更多新性能的需求

然而，在纸张中加填也对纸张质量和造纸工业生产造成负面影响，加填的纸张，由于填料分散于纤维之间，使纸张的结构疏松多孔，减少了纤维间的相互接触和氢键结合，使纸张的物理强度下降，加填还会使纸张掉毛掉粉现象增加，并使纸张毛细孔增加，提高了纸张的吸收性，减小纸张的伸缩变形和保水性能，加填还会降低纸张的施胶度，尤其是碱性填料对酸性施胶的危害更大。

纳米二氧化硅具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅，可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米SiO2还可与有机颜料配用，可获得光致变色涂料，M．P．J．Peeters等用溶胶凝胶法合成了含纳米二氧化硅SP30的全透明的耐温涂料H．Schmidt等合成了很厚的含纳米SiO2的涂料，并耐高温，在500℃下没有出现裂缝，FaynaMammeri等合成了PMMA-SiO2纳米涂料。明显增强了涂料的弹性和强度。

纳米氧化硅具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。经紫外一可见分光光度计测试表明，它对波长400nm以内的紫外光吸收率高达70%以上，对波长800nm以外的红外光反射率也达70%以上，它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性，徐国财等通过纳米微粒填充法，将纳米氧化硅作掺杂到紫外光同化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力，还减弱了紫外光同化涂料吸收UV辐射的程度，从而降低了紫外光同化涂料的同化速度。

纸是在纸机上抄造形成的,湿纸页在网部的脱水成形,再经压榨及干燥部的进一步强化脱水而成。造纸过程中加入矿物填料不仅可用来改进纸张的光学性能、平滑度和印刷适印性等，而且节约能源、降低原料消耗、提高纸品性能和产量，在造纸领域广泛采用。

目前的纸张浆内施胶剂主要有松香胶、强化松香胶、分散松香胶、石油树脂胶、石蜡胶等，其中松香类施胶剂和石油树脂类施胶剂主要用于酸性抄纸，对填料改性效果较差，难以达到工业化生产的要求。因此迫切希望找到一种填料改性方法，在增强纸张性能的同时赋予纸张良好的施胶性。

发明内容：

对纳米二氧化硅进行表面改性是减小其不良影响的有效途径。用硬脂酸的钾盐或钠盐与淀粉或铝盐的复合物对纳米二氧化硅改性，改性后纳米二氧化硅表面的复合物可为改性剂提供结合点，在一定程度上能提高硬脂酸的施胶效率。

本发明为了降低纳米二氧化硅加填对纸张的负面影响，提高其对抄纸适应性，赋予纸张更多的特殊性能。研发了一种硬脂酸改性纳米二氧化硅，使表面改性和加填合二为一，缓解了加填对纸张的损伤，提高了纸张的性能。采用硬脂酸改性纳米二氧化硅的方式，显著提高了纸张表面的粗糙度，降低纸张表面能，使处理后的纸张静态接触角明显增加，获得了良好的疏水性能。所采用的制备方法工艺简单、成本低廉，具有实用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105^oC下烘干编号；（2）将浓度为6-10％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：1~1：4的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，获得含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液，将步骤（1）中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该硬脂酸-纳米二氧化硅的乙醇溶液中提拉浸渍数次；之后，先风干24-48h，即得。

优选的，步骤（2）中用涂料刮棒将所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为5-10g/m²

优选的，步骤（2）中用涂料刮棒将所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为8g/m²

优选的，将含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液超声振荡5-10min。

优选的，将所述提拉浸渍后的滤纸在恒温鼓风干燥箱于100℃-105℃干燥15-20min。

一种硬脂酸改性纳米二氧化硅，组成为硬脂酸8-12份，纳米二氧化硅2-3份、乙醇90-85份；按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105^oC下烘干编号；（2）将浓度为6-10％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：1~1：4的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，即得。

本发明有益的效果是：

（1）降低纳米二氧化硅加填对纸张的负面影响，缓解了纳米二氧化硅加填对纸张的损伤，提高其对抄纸适应性

（2）提高了硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张表面的粗糙度，降低其表面能，显著增加处理后的纸张静态接触角，获得高抗水性纸张

（3）纸在赋予纸张较高的抗水性同时，也纸张具有抗菌性、憎液性能和很强的抗酸碱性能。

（4）使本来不能应用于酸性抄纸的纳米二氧化硅填料可以在酸性条件下使用，节约了酸性抄纸的成本。

附图说明

图1是不同工艺抄造的纸张的静态接触角

图2硬脂酸改性纳米二氧化硅用量对抄片纸张疏水性的影响

其中，a.吸水纸，b.普通抄造纸张，c.实施例1抄造纸张，d.实施例2抄造的纸张。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的阐述。应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1：

一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，按如下步骤制备：

（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％的水溶液，浸渍滤纸1min后，将滤纸在100^oC下烘干编号；

（2）将浓度为6％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：1的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，获得含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液，将步骤（1）中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该硬脂酸-纳米二氧化硅的乙醇溶液中提拉浸渍数次；之后，先风干24h，即得。

实施例2：

（1）先将硫酸铝配成质量浓度为20％的水溶液，浸渍滤纸3min后，将滤纸在105^oC下烘干编号；（2）将浓度为10％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：4的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，超声振荡8min获得含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液，用涂料刮棒将配制的硬脂酸-乙醇溶液在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为8g/m²；之后，将所述提拉浸渍后的滤纸在恒温鼓风干燥箱于105℃干燥15min，即得。

实验材料

滤纸购自石家庄京丰达纸业有限公司，其余化学药品均为市售工业品，购自上海朗瑞精细化学品有限公司。所有实验测定方法：均按GB/T1548-2004标准。

实验数据

表1不同抄造工艺对纸张纤维形态的影响

Table1Effectofdifferentprocessonfibermorphology

浆料种类	L(n)/mm	W(n)/μm	Fines(n)/%	Fibercurl/%
					吸水纸	4.6	14.71	10.03	15.4
普通抄造纸张	4.6	14.33	10.52	15.3
					实施例1抄造的纸张	4.5	14.27	10.69	15.6
实施例2抄造的纸张	4.7	14.25	10.66	15.4

表2不同抄造工艺对纸张的强度的影响

Table2Effectofdifferentprocessonpaperproperties

浆料种类	抗张指数Nm/g	撕裂度mNm²/g	耐破度kPam²/g
				吸水纸	38.27	3.93	2.62
普通抄造纸张	34.74	3.81	2.61
				实施例1抄造的纸张	32.94	3.91	2.56
实施例2抄造的纸张	32.50	3.85	2.54

表3不同硬脂酸用量对纸张的静态接触角的影响

Table3Effectofdifferentdosageoncontactangleoftreatedpaper

硬脂酸用量	静态接触角℃
		6%	101
7%	117
		8%	124
9%	130
		10%	130

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，其特征在于，按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105^oC下烘干编号；（2）将浓度为6-10％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：1~1：4的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，获得含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液，将步骤（1）中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该硬脂酸-纳米二氧化硅的乙醇溶液中提拉浸渍数次；之后，先风干24-48h，即得。

2.根据权利要求1所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，其特征是，步骤（2）中用涂料刮棒将所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为5-10g/m²。

3.根据权利要求1所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，其特征是，步骤（2）中用涂料刮棒将所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为8g/m²。

4.根据权利要求1所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，其特征是，将含有纳米二氧化硅的硬脂酸－乙醇溶液超声振荡5-10min。

5.根据权利要求1所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，其特征是，将所述提拉浸渍后的滤纸在恒温鼓风干燥箱于100℃-105℃干燥15-20min。

6.一种硬脂酸改性纳米二氧化硅，组成为硬脂酸8-12份，纳米二氧化硅2-3份、乙醇90-85份；其特征在于，按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105^oC下烘干编号；（2）将浓度为6-10％的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅:硬脂酸＝1：1~1：4的比例加入纳米二氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，即得。