CN106835808B - 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106835808B
CN106835808B CN201710002545.XA CN201710002545A CN106835808B CN 106835808 B CN106835808 B CN 106835808B CN 201710002545 A CN201710002545 A CN 201710002545A CN 106835808 B CN106835808 B CN 106835808B
Authority
CN
China
Prior art keywords
paper pulp
foamed
parts
nano
nfc
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.)
Active
Application number
CN201710002545.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106835808A (zh
Inventor
刘杨
孔松
鲁鹏
刘新亮
杨新艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University filed Critical Guangxi University
Priority to CN201710002545.XA priority Critical patent/CN106835808B/zh
Publication of CN106835808A publication Critical patent/CN106835808A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106835808B publication Critical patent/CN106835808B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/02Chemical or chemomechanical or chemothermomechanical pulp
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/12Pulp from non-woody plants or crops, e.g. cotton, flax, straw, bagasse
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • D21H17/25Cellulose
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/37Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. polyacrylates
    • D21H17/375Poly(meth)acrylamide

Abstract

本发明属于生物质泡沫材料领域,具体公开了一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法。一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,按重量份比包括以下组分:纸浆0.5‑2.5份、NFC 0.005‑0.040份、表面活性剂0.005‑0.125份、阳离子聚丙烯酰胺0.0005‑0.0125份和水97.4‑99.5份。本发明的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料具有低密度、高孔隙率、绿色可降解、压缩强度较高的优点;本发明的方法通过添加表面活性剂以及机械过程来控制发泡过程,然后添加NFC增加纸浆泡沫的压缩强度,最后采用烘箱干燥发制备NFC增强的纸浆泡沫材料。该方法原料来源广泛、过程简单易行、制备工艺绿色环保。

Description

一种纳米纤维素増强的纸浆泡沬材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于生物质泡沫材料领域,具体涉及的是一种纳米纤维素(NFC)增强的纸 浆泡沫材料及其制备方法,
背景技术
[0002] 纸浆(pulp)是造纸工业的产品,是以植物纤维为原料,经不同加工方法制得的纤 维状物质,是一种可再生的材料。NFC是以纸浆为原料经过化学或机械处理得到的纳米级的 纤维素材料,具有很高的长径比和机械强度,是一种新型的生物质纳米材料。纸浆泡沫原料 来源丰富,制备过程环境友好,而且可以降解,因而具有广阔的应用前景。
[0003] 目前,国内的相关研究有:中国专利CN 105885097 A公布了一种硬质交联防火保 温纳米纤维素泡沫;中国专利CN 102875836 B公布了一种形态密度可控的纤维素泡沫材料 制备方法及其产品;中国专利CN 103131038 B公布了一种木质纤维素泡沫材料的制备方 法。
[0004] 目前,纸浆泡沫材料的制备方法大多采用冷冻干燥,但是成本高,从而导致纸浆泡 沫材料的应用受到较大的限制。另外,纸浆泡沫材料存在压缩强度小的问题,所以需要增强 其压缩强度来拓展应用空间。添加少量的NFC可增强纸浆泡沫的压缩强度,该技术成本相对 较低。
[0005] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
[0006] 本发明提供一种NFC增强的纸浆泡沫材料及其制备方法,该NFC增强的纸浆泡沫材 料绿色环保,原料为可再生资源,而且可降解。利用本方法制备NFC增强的纸浆泡沫材料较 未添加NFC的纸浆泡沫材料的压缩强度明显增加,而且过程环境友好。
[0007] 为了实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
[0008] —种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,按重量份比包括以下组分:纸浆0.5-2.5 份、NFC 0.005-0.040份、表面活性剂0.005-0.125份、阳离子聚丙烯酰胺0.0005-0.0125份 和水97.4-99.5份。
[0009] 作为优选,所述的纸浆为漂白的木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆和竹浆中的任一种。
[0010] 作为优选,所述表面活性剂为吐温80或十二烷基硫酸钠。
[0011] 本发明还提供了所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的制备方法,包括以下步 骤:
[0012] (1)取0.005-0.040份NFC加入10份水中,利用高剪切均质机均匀分散,得到NFC水 溶液;
[0013] (2)按重量份比称取0.5-2.5份纸浆和余量的水,机械搅拌均匀分散,得到纸浆水 溶液;
[0014] ⑶将步骤⑴中得到的NFC水溶液倒入步骤⑵得到的纸浆水溶液中进行搅拌,搅 拌速度为500_5000r/min,搅拌时间0.5-2. Oh;
[0015] ⑷添加表面活性剂,通过机械搅拌发泡,得到纸浆发泡溶液;
[0016] (5)取0.0005-0.0125份阳离子聚丙烯酰胺添加到步骤(4)得到的纸浆发泡溶液 中;
[0017] ⑹继续搅拌0.5-2. Oh,搅拌速度为1000-5000r/min,待搅拌停止后,静置2-5min, 过滤2-5min,倒入模具,置于烘箱中干燥,即得到NFC增强的纸浆泡沫材料。
[0018] 作为优选,步骤(1)中高剪切均质机的转速为8000-15000r/min,分散时间为2-IOmin0
[0019] 作为优选,步骤⑵中机械搅拌的转速为500-5000r/min,搅拌时间0.5-2.0h。
[0020] 作为优选,步骤⑷中机械搅拌发泡的搅拌速度为1000_5000r/min,发泡时间为 0.5-5.0h〇
[0021] 作为优选,步骤⑹中烘箱的温度为50-100°C,干燥时间为7-20h。
[0022] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0023] 本发明的NFC增强的纸浆泡沫材料低密度、高孔隙率、绿色可降解、压缩强度较高; 制备方法原料来源丰富、操作简单易行、成本低,制备工艺绿色环保。
具体实施方式
[0024] 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神 和本质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的范围。
[0025] 实施例中涉及到原料的简称如下:纳米纤维素(NFC)。
[0026] 实施例1:
[0027] 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,按重量份比包括以下组分:纸浆0.5份、NFC 0.005份、表面活性剂0.005份、阳离子聚丙烯酰胺0.0005份和水97.4份;所述的纸浆为漂白 的木浆;所述表面活性剂为吐温80。
[0028] 所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的制备方法,包括以下步骤:
[0029] (1)取NFC加入10份水中,利用高剪切均质机均匀分散,得到NFC水溶液;高剪切均 质机的转速为8000r/min,分散时间为2min;
[0030] (2)按重量份比称取纸浆和余量的水,机械搅拌均匀分散,得到纸浆水溶液;机械 搅拌的转速为500r/min,搅拌时间0.5h;
[0031] ⑶将步骤⑴中得到的NFC水溶液倒入步骤⑵得到的纸浆水溶液中进行搅拌,搅 拌速度为500r/min,搅拌时间0.5h;
[0032] (4)添加表面活性剂,通过机械搅拌发泡,得到纸浆发泡溶液;机械搅拌发泡的搅 拌速度为l〇〇〇r/min,发泡时间为0.5h;
[0033] ⑸取0.0005份阳离子聚丙烯酰胺添加到步骤⑷得到的纸浆发泡溶液中;
[0034] (6)继续搅拌0.5h,搅拌速度为lOOOr/min,待搅拌停止后,静置2min,过滤2min,倒 入模具,置于烘箱中干燥,即得到NFC增强的纸浆泡沫材料;烘箱的温度为50°C,干燥时间为 7h〇
[0035] 实施例2:
[0036] —种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,按重量份比包括以下组分:纸浆2.5份、NFC 0.040份、表面活性剂0.125份、阳离子聚丙烯酰胺0.0125份和水99.5份;所述的纸浆为漂白 的草浆;所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
[0037] 所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的制备方法,包括以下步骤:
[0038] (1)取NFC加入10份水中,利用高剪切均质机均匀分散,得到NFC水溶液;高剪切均 质机的转速为15000r/min,分散时间为IOmin;
[0039] (2)按重量份比称取纸浆和余量的水,机械搅拌均匀分散,得到纸浆水溶液;机械 搅拌的转速为5000r/min,搅拌时间2. Oh;
[0040] ⑶将步骤⑴中得到的NFC水溶液倒入步骤⑵得到的纸浆水溶液中进行搅拌,搅 拌速度为5000r/min,搅拌时间2. Oh;
[0041] (4)添加表面活性剂,通过机械搅拌发泡,得到纸浆发泡溶液;机械搅拌发泡的搅 拌速度为5000r/min,发泡时间为5. Oh;
[0042] ⑸取0.0125份阳离子聚丙烯酰胺添加到步骤⑷得到的纸浆发泡溶液中;
[0043] (6)继续搅拌2. Oh,搅拌速度为5000r/min,待搅拌停止后,静置5min,过滤5min,倒 入模具,置于烘箱中干燥,即得到NFC增强的纸浆泡沫材料;烘箱的温度为HKTC,干燥时间 为 20h。
[0044] 实施例3:
[0045] 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,按重量份比包括以下组分:纸浆1.0份、NFC 0.020份、表面活性剂0.05份、阳离子聚丙烯酰胺0.005份和水98份;所述的纸浆为漂白的竹 浆;所述表面活性剂为吐温80。
[0046] 所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的制备方法,包括以下步骤:
[0047] (1)取NFC加入10份水中,利用高剪切均质机均匀分散,得到NFC水溶液;高剪切均 质机的转速为l〇〇〇〇r/min,分散时间为5min;
[0048] (2)按重量份比称取纸浆和余量的水,机械搅拌均匀分散,得到纸浆水溶液;机械 搅拌的转速为3000r/min,搅拌时间I .Oh;
[0049] ⑶将步骤⑴中得到的NFC水溶液倒入步骤⑵得到的纸浆水溶液中进行搅拌,搅 拌速度为2000r/min,搅拌时间I. Oh;
[0050] (4)添加表面活性剂,通过机械搅拌发泡,得到纸浆发泡溶液;机械搅拌发泡的搅 拌速度为3000r/min,发泡时间为2. Oh;
[0051] (5)取0.005份阳离子聚丙烯酰胺添加到步骤⑷得到的纸浆发泡溶液中;
[0052] (6)继续搅拌I. Oh,搅拌速度为2000r/min,待搅拌停止后,静置4min,过滤3min,倒 入模具,置于烘箱中干燥,即得到NFC增强的纸浆泡沫材料;烘箱的温度为70°C,干燥时间为 12h〇
[0053] 将实施例1-3得到的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料进行理化性能测定,各理化 指标见表1。
[0054] 表1本发明的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的理化指标
[0055]
Figure CN106835808BD00061
[0056] 注:对照是未加入NFC的纸浆泡沫材料,其它条件均相同。
[0057] 由表1可知,本发明的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的压缩强度均在12kPa以 上,明显优于对照,是一种性能良好、较为理想的纸浆泡沫材料。
[0058] 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述 并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变 和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应 用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及 各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1. 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,按重量份比包括以下组分:纸浆0.5-2.5份、 NFC 0.005-0.040份、表面活性剂0.005-0.125份、阳离子聚丙烯酰胺0.0005-0.0125份和水 97.4-99.5份;所述的纸浆为漂白的木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆和竹浆中的任一种,所述表 面活性剂为吐温80或十二烷基硫酸钠; 所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: (1) 取0.005-0.040份NFC加入10份水中,利用高剪切均质机均匀分散,得到NFC水溶液; (2) 按重量份比称取0.5-2.5份纸浆和余量的水,机械搅拌均匀分散,得到纸浆水溶液; (3) 将步骤(1)中得到的NFC水溶液倒入步骤(2)得到的纸浆水溶液中进行搅拌,搅拌速 度为 500-5000r/min,搅拌时间 0.5-2. Oh; (4) 添加表面活性剂,通过机械搅拌发泡,得到纸浆发泡溶液; (5) 取0.0005-0.0125份阳离子聚丙烯酰胺添加到步骤(4)得到的纸浆发泡溶液中; (6) 继续搅拌0.5-2. Oh,搅拌速度为1000-5000r/min,待搅拌停止后,静置2-5min,抽滤 2-5min,弃去滤液,将滤渣倒入模具,置于烘箱中干燥,即得到NFC增强的纸浆泡沫材料。
2. 根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,其特征在于,步骤(1)中高 剪切均质机的转速为8000_15000r/min,分散时间为2-10min。
3. 根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,其特征在于,步骤(2)中机 械搅拌的转速为500_5000r/min,搅拌时间0.5-2. Oh。
4. 根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,其特征在于,步骤(4)中机 械搅拌发泡的搅拌速度为1000_5000r/min,发泡时间为0.5-5. Oh。
5. 根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料,其特征在于,步骤(6)中烘 箱的温度为50-100°(:,干燥时间为7-2011。
CN201710002545.XA 2017-01-03 2017-01-03 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法 Active CN106835808B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710002545.XA CN106835808B (zh) 2017-01-03 2017-01-03 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710002545.XA CN106835808B (zh) 2017-01-03 2017-01-03 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106835808A CN106835808A (zh) 2017-06-13
CN106835808B true CN106835808B (zh) 2018-04-27

Family

ID=59117802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710002545.XA Active CN106835808B (zh) 2017-01-03 2017-01-03 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106835808B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103739868A (zh) * 2013-12-25 2014-04-23 湖北工业大学 一种植物纤维多孔复合材料的制备方法
CN105113320A (zh) * 2015-07-08 2015-12-02 浙江理工大学 一种基于纳米微晶纤维素改善废纸纤维强度的方法
CN105829414A (zh) * 2013-09-13 2016-08-03 芬兰国家技术研究中心股份公司 形成纤维产品的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105694110B (zh) * 2016-01-26 2018-08-14 中南林业科技大学 一种孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105829414A (zh) * 2013-09-13 2016-08-03 芬兰国家技术研究中心股份公司 形成纤维产品的方法
CN103739868A (zh) * 2013-12-25 2014-04-23 湖北工业大学 一种植物纤维多孔复合材料的制备方法
CN105113320A (zh) * 2015-07-08 2015-12-02 浙江理工大学 一种基于纳米微晶纤维素改善废纸纤维强度的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106835808A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104098922B (zh) 一种微细化植物纤维缓冲材料及其制备方法
CN103131035A (zh) 一种环保型纸纤维发泡材料及其制备方法
CN106084279B (zh) 一种纤维素基生物可降解型发泡材料的制备方法
CN101787217B (zh) 一种植物纤维发泡包装材料及其制造方法
CN106117621A (zh) 一种生物质缓冲包装材料及其制备方法
CN1460057A (zh) 发泡成型体的制造装置及制造方法和所获得的发泡成型体
CN106398256B (zh) 一种包含热膨胀微球的轻质纸材料及其制备方法
CN103790068A (zh) 淀粉喷雾干燥制备胶囊型造纸填料的方法
CN106800791B (zh) 一种微米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法
CN102505579B (zh) 一种植物纤维缓冲材料的制备方法
CN105951523A (zh) 一种低克重拷贝纸的生产方法
CN206535465U (zh) 一种高效防起泡纸浆搅拌器
CN106835808B (zh) 一种纳米纤维素增强的纸浆泡沫材料及其制备方法
CN106832985B (zh) 一种纸浆泡沫材料及其制备方法
CN106584742A (zh) 一种制备发泡缓冲包装材料的方法
CN106189324A (zh) 一种新型缓冲包装材料及其制备方法
CN102775937A (zh) 瓦楞纸板生产用胶粘剂的制备方法
WO2012006714A1 (en) Method for manufacturing an ultra low density composite using natural fibers
CN107326730A (zh) 一种改性淀粉基表面施胶剂的制备方法
CN111138773A (zh) 一种具有小孔径的轻量聚苯乙烯发泡材料及其制备方法
CN102658578A (zh) 漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法
CN110358133A (zh) 一种替代pva胶棉的丙烯酸酯泡沫聚合物及其制备方法
CN102408738B (zh) 一种麦草浆筛渣生产发泡缓冲材料的方法
CN108219496A (zh) 一种高强型发泡缓冲包装材料的制备方法
KR20210030407A (ko) 셀룰로스 섬유 및 글루텐의 다공성 재료

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant