CN109518541A - 改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法及产品和应用，所以采用双螺杆共混工艺对聚丙烯进行改性，然后熔融纺丝得到改性短纤维，最后利用真空吸滤成型工艺得到防水防油的纸塑复合材料；取聚丙烯粉末1000g，防水防油剂5~50g，一起放入高速搅拌机混合均匀，然后投入双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度190℃~220℃，所得粒子投入纺丝级进行纺丝和切断，得到聚丙烯短纤维。最后利用真空吸滤成型工艺得到防水防油的纸塑复合制品。本发明中改性聚丙烯短纤维用于和植物纤维混合造纸，提高纸的湿强度，使其具有一定的弹性，提高耐磨性能，主要用在如过滤用纸、袋泡茶袋用纸、包装蛋类、水果、碟盏、盘盒等对湿强要求较高的特种纸张的生产中。

Description

改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法及其产品和 应用
技术领域
本发明属于高分子复合材料制备领域，具体涉及一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术
近年来，PP及其制品的市场呈稳步发展态势，其中北美市场的年均增长率在9.2%左右，欧洲为4.0%，日本为9.8%，而中国市场约为4.2%。动态经济发展研究已显示出将不断推动PP的市场需求。依据权威机构的研究报告，强势增长的全球PP市场将在2019年达到1550亿美元。此外，PP及其制品市场的分布向多地区辐射的趋势亦值得关注，比如亚太地区拥有最大的PP及其制品消费群体，约占全球总消费量的50%。日益增长的PP消费在应用领域方面呈现出多元化趋势，比如在几个新兴汽车制造国家，PP的需求量已明显上升。
目前，世界的PP生产能力已接近600万t/a，且仍在不断增长，其中，亚太地区新增的PP产能建设预计将占全球新增产能的57%。从消费领域来看，目前PP的消费领域即弹性和刚性包装材料大约占50%，纤维占12%，电器/电子工业，运输和建筑工业占6%，其他用途主要涉及纸币箔安检屏，波形板材，装饰条带和医用保健用品等。预计未来的5~7年，全球PP及其制品市场的年增长率在4.4%左右。
国外丙纶短纤维被广泛地用作造纸的原料，超纤维的年需求量很大；而我国国内用户主要是将超短纤维作为过滤、包装、绝缘、防伪、抗菌等纸张的原材料，年需求量也在不断增长。丙纶在干法造纸领域的应用主要是生产膨化软纸。膨化软纸又称无尘纸，是一种新型的一次性卫生材料，可制成高密度无尘纸吸收芯材，用于满足具有高吸收能力和优异持液效果等特殊需要的卫生材料，也可制成低密度吸收芯材，用于医用材料。而在湿法造纸领域，丙纶超短纤维主要用于和植物纤维混合造纸，以改善纸的品质，提高纸的湿强度，通过改变纸的弹性模量，使其具有一定的弹性，提高耐磨性能，主要用在如过滤用纸、袋泡茶袋用纸等对湿强要求较高的特种纸张的生产中。另外，丙纶超短纤维还可用于纸张的回收和再生。一般纸浆可重复使用次数有限，然而纸张的牢度和撕裂强度会随着回用次数的增多而下降。添加短合成纤维不仅可以解决纸浆回用过程中牢度和强度下降的问题，还可以提高纸张的干燥速度和单位生产能力，从而降低生产成本。
发明内容
为了让改性的聚丙烯短纤维提供主要的防水防油功能，本发明的提供一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的改性高分子纤维与纸纤维复合材料产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法，采用双螺杆共混工艺对聚丙烯进行改性，然后熔融纺丝得到改性短纤维，最后利用真空吸滤成型工艺得到防水防油的纸塑复合材料，至少包括如下步骤：
（1）聚丙烯短纤维制备：取聚丙烯粉末1000g，防水防油剂5~50g，一起放入高速搅拌机混合均匀，然后投入双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度190℃~220℃，所得粒子投入纺丝机进行纺丝和切断，得到聚丙烯短纤维；
（2）纸塑真空吸滤成型：取商品纸浆板100g，前述得到的聚丙烯短纤维18~45g，去离子水15~25kg，一起加入到烧杯中搅拌30~60分钟，最后形成均一的纸塑浆料，将成型模具置于纸塑浆料中，在成型模具的内腔抽真空形成负压，纸浆中的纤维便均匀地沉积在成型模具表面的模网上，而大量的水分在真空抽吸时被带走，当达到样件需要的厚度时，成型模具从浆料中移出进行挤压脱水，至样件的湿纸模含水率为75%~80%，再在成型模具的内腔通压缩气体使湿纸模脱模，湿纸模经过压实定型和烘干，得到所需产物。
所用的聚丙烯粉末粒径为40~100目，制得的聚丙烯短纤维直径10~20μm，纤维长度3~9mm。
所用的防水防油剂是指全氟辛酸盐(PFOA)、全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)及全氟己烷磺酰化合物(PFHS)中的一种或几种的复配物。
所述的网模是不锈钢材质，开孔是10~40目。
本发明提供了一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料，根据上述任一所述方法制备得到。
又本发明也提供了一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料在纸塑制品中的应用。
本发明中改性聚丙烯短纤维用于和植物纤维混合造纸，以改善纸的品质，提高纸的湿强度，通过改变纸的弹性模量，使其具有一定的弹性，提高耐磨性能，主要用在如过滤用纸、袋泡茶袋用纸、包装蛋类、水果、碟盏、盘盒等对湿强要求较高的特种纸张的生产中。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1
取40目的聚丙烯粉末1000g，全氟辛酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚共5g，一起放入高速搅拌机混合均匀，然后投入双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度190℃。所得粒子投入纺丝级进行纺丝和切断，得到直径10μm、长度3mm的聚丙烯短纤维。
取商品纸浆板100g，前述得到的聚丙烯短纤维18g，去离子水15kg，一起加入到烧杯中搅拌30分钟，最后形成均一的纸塑浆料。将成型模具置于纸塑浆料中，使模内腔内通真空形成负压，纸浆中的纤维便均匀地沉积在成型模表面的40目的模网上，而大量的水分在真空抽吸时被带走。当达到样件需要的厚度时，成型模从浆料中移出进行挤压脱水，直至样件湿模含水率为75%，再在模内腔内通压缩气体使湿纸模脱模。湿纸模再经过压实定型和烘干，得到最终的纸塑样件。
实施例2
取50目的聚丙烯粉末1000g，全氟辛酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚共50g，一起放入高速搅拌机混合均匀，然后投入双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度220℃。所得粒子投入纺丝级进行纺丝和切断，得到直径20μm、长度9mm的聚丙烯短纤维。
取商品纸浆板100g，前述得到的聚丙烯短纤维45g，去离子水25kg，一起加入到烧杯中搅拌60分钟，最后形成均一的纸塑浆料。将成型模具置于纸塑浆料中，使模内腔内通真空形成负压，纸浆中的纤维便均匀地沉积在成型模表面的10目的模网上，而大量的水分在真空抽吸时被带走。当达到样件需要的厚度时，成型模从浆料中移出进行挤压脱水，直至样件湿模含水率为80%，再在模内腔内通压缩气体使湿纸模脱模。湿纸模再经过压实定型和烘干，得到最终的纸塑样件。
实施例3
取100目的聚丙烯粉末1000g，全氟辛酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚共30g，一起放入高速搅拌机混合均匀，然后投入双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度200℃。所得粒子投入纺丝级进行纺丝和切断，得到直径15μm、长度6mm的聚丙烯短纤维。
取商品纸浆板100g，前述得到的聚丙烯短纤维35g，去离子水20kg，一起加入到烧杯中搅拌55分钟，最后形成均一的纸塑浆料。将成型模具置于纸塑浆料中，使模内腔内通真空形成负压，纸浆中的纤维便均匀地沉积在成型模表面的30目的模网上，而大量的水分在真空抽吸时被带走。当达到样件需要的厚度时，成型模从浆料中移出进行挤压脱水，直至样件湿模含水率为79%，再在模内腔内通压缩气体使湿纸模脱模。湿纸模再经过压实定型和烘干，得到最终的纸塑样件。

Claims (6)

1.一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法，其特征在于，采用双螺杆共混工艺对聚丙烯进行改性，然后熔融纺丝得到改性短纤维，最后利用真空吸滤成型工艺得到防水防油的纸塑复合材料，至少包括如下步骤：
（1）聚丙烯短纤维制备：取聚丙烯粉末1000g，防水防油剂5~50g，一起放入高速搅拌机混合均匀，然后投入双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度190℃~220℃，所得粒子投入纺丝机进行纺丝和切断，得到聚丙烯短纤维；
（2）纸塑真空吸滤成型：取商品纸浆板100g，前述得到的聚丙烯短纤维18~45g，去离子水15~25kg，一起加入到烧杯中搅拌30~60分钟，最后形成均一的纸塑浆料，将成型模具置于纸塑浆料中，在成型模具的内腔抽真空形成负压，纸浆中的纤维便均匀地沉积在成型模具表面的模网上，而大量的水分在真空抽吸时被带走，当达到样件需要的厚度时，成型模具从浆料中移出进行挤压脱水，至样件的湿纸模含水率为75%~80%，再在成型模具的内腔通压缩气体使湿纸模脱模，该湿纸模经过压实定型和烘干，得到所需产物。
2.根据权利要求1所述改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法，其特征在于所用的聚丙烯粉末粒径为40~100目，制得的聚丙烯短纤维直径10~20μm，纤维长度3~9mm。
3.根据权利要求1所述改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法，其特征在于所用的防水防油剂是指全氟辛酸盐(PFOA)、全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)及全氟己烷磺酰化合物(PFHS)中的一种或几种的复配物。
4.根据权利要求1所述改性高分子纤维与纸纤维复合材料的制备方法，其特征在于，网模是不锈钢材质，开孔是10~40目。
5.一种改性高分子纤维与纸纤维复合材料，其特征在于根据权利要求1-4任一所述方法制备得到。
6.一种根据权利要求5所述改性高分子纤维与纸纤维复合材料在纸塑制品中的应用。
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