CN110373954B - 一种利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸及其制备方法 - Google Patents

一种利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸及其制备方法，所述的特种导电纸防水纸是由纤维薄层、导电微粒和防水剂组成；其中，纤维薄层来源于天然多聚糖及其衍生物，利用天然多聚糖在水中溶解开的薄层材料自身特性，在上面沉积导电微粒，在冻干后，填充具有疏水性的气相二氧化硅，最终在烘干压制，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。相比常规纸张，省去了施胶过程，减少化学品的使用。在回收时减少了针对施胶剂的化学处理过程。当纸张作为垃圾被废弃时，降解更容易。导电微粒嵌入纤维薄层，形成的纸张导电能力稳定，防水效果的产生也不依赖复杂的化学反应，原理简单巧妙。

Description

一种利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸及其制备 方法
技术领域
本发明属于特种纸张制备领域，尤其是利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸及其制备方法。
背景技术
森林树木本该是主要的造纸原料，然而，我国森林资源匮乏，仅约占世界森林资源的5.0％，利用有限的木材资源既要满足国家经济建设需要，又要维护生态环境需求，远远不够。并且在制浆造纸过程中排出的废弃物污染问题非常严重，污染物的类型多样，给治理带来了严重的挑战。
特种的导电纸防水纸也是在传统造纸过程中，通过化学物理方法给予纸张特殊性能。随着治理科学技术的运用，制浆造纸的污染问题得到了缓解。但从长远来看，需要探索不依附于森林树木的无污染纸张的材料及工艺的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸及其制备方法，可打破传统纸张制备过程。除了免去抄纸工艺过程，相比常规纸张，省去了施胶过程，减少化学品的使用。在回收时减少了针对施胶剂的化学处理过程。当纸张作为垃圾被废弃时，降解更容易。通过这种方法，使得导电微粒嵌入纤维薄层，形成的纸张导电能力稳定，防水效果的产生也不依赖复杂的化学反应，原理简单巧妙。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸，所述的特种导电纸防水纸是由纤维薄层、导电微粒和防水剂组成；其中，纤维薄层来源于天然多聚糖及其衍生物，天然多聚糖与导电微粒质量比为1:(1～5)，天然多聚糖与防水增强剂质量比为100:(5～30)。
所述的天然多聚糖或其衍生物选自胍胶、黄原胶、葫芦巴胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠或其它们的衍生物。
所述的导电微粒选自乙炔黑石墨或super-p；所述的防水剂为疏水性气相二氧化硅。
利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸的制备方法，包括以下步骤：
配制天然多聚糖或其衍生物溶液，静置溶胀备用；
向天然多聚糖或其衍生物溶液中加入有导电微粒，混合均匀得到混合液；
混合液倒入模具中，并转移至冷阱，恒温处理后转移至冷冻干燥，完全干燥，得到具有导电微粒的多聚糖海绵体；
把防水剂均匀的分布于具有导电微粒的多聚糖海绵体的表面及内部空隙里，得到填充二氧化硅导电天然多聚糖海绵体；
把填充二氧化硅导电多聚糖海绵体烘干压制，得到特种导电纸防水纸。
作为本发明的进一步改进，所述天然多聚糖或其衍生物选自胍胶、黄原胶、葫芦巴胶、羧甲基纤维素，海藻酸钠及其它们的衍生物；天然多聚糖或其衍生物溶液的浓度为0.5-2％。
作为本发明的进一步改进，导电微粒选自于乙炔黑、石墨或super-p；天然多聚糖或其衍生物与导电微粒质量比为1:(1～5)。
作为本发明的进一步改进，防水剂为疏水性气相二氧化硅；导电微粒的天然多聚糖海绵体与防水增强剂质量比为100:(5～30)。
作为本发明的进一步改进，冷阱温度为-50～-30℃，恒温2～4h；冷冻干燥的压力为5-10Pa，持续时间时间12-24h。
作为本发明的进一步改进，借助多孔筛把抗水增强剂均匀的分布于微观薄层孔状海绵体的表面及内部空隙里，所述的多孔筛为100～200目。
作为本发明的进一步改进，所述的烘干压制温度为100～110℃下压制而成，压力为25～35Mpa。
本发明相比于现有技术，具有以下优点：
提供一种新的特种导电纸防水纸制备方法，可打破传统纸张制备过程。除了免去抄纸工艺过程，相比常规纸张，省去了施胶过程，减少化学品的使用。在回收时减少了针对施胶剂的化学处理过程。当纸张作为垃圾被废弃时，降解更容易。通过这种方法，使得导电微粒嵌入纤维薄层，形成的纸张导电能力稳定，防水效果的产生也不依赖复杂的化学反应，原理简单巧妙。
本发明方法利用天然多聚糖在水中溶解开的薄层材料自身特性，在上面沉积导电微粒，在冻干后，填充具有疏水性的气相二氧化硅，最终在105℃下烘干压制，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。相比常规纸张，省去了施胶过程，减少化学品的使用。在回收时减少了针对施胶剂的化学处理过程。当纸张作为垃圾被废弃时，降解更容易。导电微粒嵌入纤维薄层，形成的纸张导电能力稳定，防水效果的产生也不依赖复杂的化学反应，原理简单巧妙。
附图说明
图1实施例1中各步骤制备的照片；
图2实施例1中具有导电微粒的羧甲基纤维素海绵体微观结构；
图3实施例1中填充二氧化硅导电羧甲基纤维素绵体微观形貌；
图4实施例1中制备的特种导电纸防水纸断面微观结构；
图5实施例1中制备的特种导电纸防水纸平面微观结构；
图6实施例1中特种导电防水纸的防水性能测试的水接触角；
图7特种导电防水纸的导电性能。
具体实施方式
利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸，所述的特种导电纸防水纸是由纤维薄层、导电微粒和防水剂组成；其中，纤维薄层来源于天然多聚糖及其衍生物，包含但不限于胍胶、黄原胶、葫芦巴胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠及其它们的衍生物，天然多聚糖与导电微粒质量比为1:(1～5)，天然多聚糖与防水增强剂质量比为100:(5～30)。导电微粒是具有导电性的微颗粒，选自于乙炔黑，石墨和super-p。防水剂，选自疏水性气相二氧化硅。
本发明的思路是：利用天然多聚糖在水中溶解开的薄层材料自身特性，在上面沉积导电微粒，在冻干后，填充具有疏水性的气相二氧化硅，最终在105℃下烘干压制，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。相比常规纸张，省去了施胶过程，减少化学品的使用。在回收时减少了针对施胶剂的化学处理过程。当纸张作为垃圾被废弃时，降解更容易。导电微粒嵌入纤维薄层，形成的纸张导电能力稳定，防水效果的产生也不依赖复杂的化学反应，原理简单巧妙。
本发明的制备方法具体操作如下：
先配制天然多聚糖水溶液，浓度为0.5-2％，静置溶胀时间4-6h。将天然多聚糖溶液与导电微粒混合确保天然多聚糖与导电微粒质量比为1:(1～5)。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度冷阱温度为-50～-30℃，恒温2～4h；后转移至冷冻干燥机中，调节压力至5-10Pa，持续时间12-24h，确保完全干燥，得具有导电微粒的天然多聚糖海绵体。借助100～200目多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状天然多聚糖海绵体的表面及内部空隙里，确保导电微粒的天然多聚糖海绵体与防水增强剂质量比为100:(5～30)，得到填充二氧化硅的天然多聚糖海绵体。把制备的填充二氧化硅的天然多聚糖海绵体在温度为100～110℃下压制而成，压力为25～35Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明：
实施例1
先配制羧甲基纤维素溶液，浓度为0.5％，静置溶胀时间6h。将羧甲基纤维素溶液与导电微粒乙炔黑混合，确保羧甲基纤维素与导电微粒乙炔黑质量比为1:3。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-40℃，并恒温3h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至10Pa，持续时间24h，确保完全干燥，得具有导电微粒乙炔黑的羧甲基纤维素海绵体。借助多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状羧甲基纤维素海绵体的表面及内部空隙里，确保羧甲基纤维素海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:20，得到填充二氧化硅的羧甲基纤维素海绵体。把制备的填充二氧化硅的羧甲基纤维素海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为30Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
图1表明了特种导电防水纸的制作过程。导电微粒乙炔黑与羧甲基纤维素混合溶液经过冷冻干燥后形成具有导电微粒的羧甲基纤维素海绵体。将疏水性气相二氧化硅通过多孔筛均匀的洒在海绵体的表面以及内部，然后在105℃下压制成纸。图2为具有导电微粒的羧甲基纤维素海绵体的微观形貌。结果表明，羧甲基纤维素海绵体呈片层网状结构，导电微粒乙炔黑均匀的分散在羧甲基纤维素纤维薄层上。图3结果表明疏水性气相二氧化硅颗粒均匀的分散在羧甲基纤维素纤维薄层的表面以及内部空间，有效的增强了导电纸的防水性能。图4为特种导电防水纸的断面形貌。压制而成的导电防水纸呈片层结构，导电微粒乙炔黑与气相二氧化硅颗粒均匀的分散在每一片薄层上。提高了导电纸的导电稳定性能。图5显示了特种导电防水纸的平面微观形貌。压制而成的导电防水纸平面比较平滑，纤维之间连接的比较紧密，部分粗糙的原因是由于内部纤维分散的不够均匀。图6为测试的导电防水纸的水接触角。结果表明，经过测试的水接触角大于90°，掺杂有疏水性气相二氧化硅颗粒的导电防水纸表现出优异的疏水性能。图7为不同比例导电微粒添加量下导电防水纸的电导率。导电微粒乙炔黑所占比例越大，导电防水纸电导率越高。
实施例2
先配制羧甲基纤维素溶液，浓度为1.0％，静置溶胀时间5h。将羧甲基纤维素溶液与导电微粒乙炔黑混合确保羧甲基纤维素与导电微粒乙炔黑质量比为1:1。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-40℃，并恒温3h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至5Pa，持续时间12h，确保完全干燥，得具有导电微粒乙炔黑的羧甲基纤维素海绵体。借助多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状羧甲基纤维素海绵体的表面及内部空隙里，确保羧甲基纤维素海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:5，得到填充二氧化硅的羧甲基纤维素海绵体。把制备的填充二氧化硅的羧甲基纤维素海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为30Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
实施例3
先配制胍胶溶液，浓度为1.5％，静置溶胀时间4h。将胍胶溶液与导电微粒super-p混合确保胍胶与导电微粒super-p质量比为1:5。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-40℃，并恒温3h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至5Pa，持续时间20h，确保完全干燥，得具有导电微粒super-p的胍胶海绵体。借助多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状胍胶海绵体的表面及内部空隙里，确保胍胶海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:15，得到填充二氧化硅的胍胶海绵体。把制备的填充二氧化硅的胍胶海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为30Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
实施例4
先配制胍胶溶液，浓度为1.0％，静置溶胀时间4h。将胍胶溶液与导电微粒super-p混合确保胍胶与导电微粒super-p质量比为1:2。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-40℃，并恒温3h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至10Pa，持续时间18h，确保完全干燥，得具有导电微粒super-p的胍胶海绵体。借助多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状胍胶海绵体的表面及内部空隙里，确保胍胶海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:10，得到填充二氧化硅的胍胶海绵体。把制备的填充二氧化硅的胍胶海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为30Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
实施例5
先配制羧甲基纤维素溶液，浓度为0.5％，静置溶胀时间4h。将羧甲基纤维素溶液与导电微粒乙炔黑混合确保羧甲基纤维素与导电微粒乙炔黑质量比为1:2。球磨6min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-50℃，并恒温4h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至6Pa，持续时间15h，确保完全干燥，得具有导电微粒乙炔黑的羧甲基纤维素海绵体。借助100目多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状羧甲基纤维素海绵体的表面及内部空隙里，确保羧甲基纤维素海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:6，得到填充二氧化硅的羧甲基纤维素海绵体。把制备的填充二氧化硅的羧甲基纤维素海绵体在温度为100℃下压制而成，压力为25Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
实施例6
先配制胍胶溶液，浓度为1.0％，静置溶胀时间6h。将胍胶溶液与导电微粒super-p混合确保胍胶与导电微粒super-p质量比为1:4。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-30℃，并恒温2h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至10Pa，持续时间24h，确保完全干燥，得具有导电微粒super-p的胍胶海绵体。借助多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状胍胶海绵体的表面及内部空隙里，确保胍胶海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:30，得到填充二氧化硅的胍胶海绵体。把制备的填充二氧化硅的胍胶海绵体在温度为110℃下压制而成，压力为35Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
实施例7
先配制胍胶溶液，浓度为1.6％，静置溶胀时间5h。将胍胶溶液与导电微粒super-p混合确保胍胶与导电微粒super-p质量比为1:3。球磨5min得粘稠浆料。把浆料倒入模具中，在冷阱中调节温度至-30℃，并恒温3h，后转移至冷冻干燥机中，调节压力至10Pa，持续时间18h，确保完全干燥，得具有导电微粒super-p的胍胶海绵体。借助150多孔筛，把防水剂疏水性气相二氧化硅均匀的分布于微观有序孔状胍胶海绵体的表面及内部空隙里，确保胍胶海绵体与防水增强剂疏水性气相二氧化硅质量比为100:20，得到填充二氧化硅的胍胶海绵体。把制备的填充二氧化硅的胍胶海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为30Mpa，得到利用多聚糖纤维薄层压制特种导电纸防水纸。
以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (8)

1.利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
配制天然多聚糖或其衍生物溶液，静置溶胀备用；
向天然多聚糖或其衍生物溶液中加入导电微粒，混合均匀得到混合液；
混合液倒入模具中，并转移至冷阱，恒温处理后转移至冷冻干燥机中，完全干燥，得到具有导电微粒的多聚糖海绵体；
防水剂为疏水性气相二氧化硅；把防水剂均匀的分布于具有导电微粒的多聚糖海绵体的表面及内部空隙里，得到填充二氧化硅导电天然多聚糖海绵体；
把填充二氧化硅导电多聚糖海绵体烘干压制，得到特种导电防水纸。
2.根据权利要求1所述的利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于，所述天然多聚糖或其衍生物选自胍胶、黄原胶、葫芦巴胶、羧甲基纤维素，海藻酸钠及它们的衍生物；天然多聚糖或其衍生物溶液的浓度为0.5-2%。
3.根据权利要求1所述的利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于，导电微粒选自于乙炔黑、石墨或super-p；天然多聚糖或其衍生物与导电微粒质量比为1:（1~5）。
4.根据权利要求1所述的利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于，导电微粒的天然多聚糖海绵体与防水剂质量比为100:（5~30）。
5.根据权利要求1所述的利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于，冷阱温度为-50~-30℃，恒温2~4h；冷冻干燥的压力为5-10Pa，持续时间12-24h。
6.根据权利要求1所述的利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于，借助多孔筛把防水剂均匀的分布于微观薄层孔状海绵体的表面及内部空隙里，所述的多孔筛为100~200目。
7.根据权利要求1所述的利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸的制备方法，其特征在于，所述的烘干压制温度为100~110℃，压力为25~35Mpa。
8.一种利用多聚糖纤维薄层压制特种导电防水纸，其特征在于：由权利要求1至7任一项所述的方法制得。
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