CN110685189A - 一种纸张、及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纸张，所述纸张中分散有木质素成分和微纳米纤维素。本发明在纸浆中同时加入木质素和微纳米纤维素，利用微纳米纤维素自身物理留着、其与纸浆中纤维氢键结合和通过助留剂电荷吸附结合，以及木质素的疏水性能对于含有微纳米纤维素的纸浆滤水性的改善，提高微纳米纤维素留着率的同时保证纸机可操作性；本发明通过在纸浆中同时加入木质素和微纳米纤维素，提高了微纳米纤维素在纸张中的含量，提高了纸张的物理强度。

Description

一种纸张、及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种纸张、及其制备方法和用途。

背景技术

纸是用以书写、印刷、绘画或包装等的片状纤维制品。一般由经过制浆处理的植物纤维的水悬浮液，在网上交错的组合，初步脱水，再经压缩、烘干而成。

纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖，是一种可再生生物质资源，具有高强度、高比表面积、生物相容性好、可生物降解等优点，被广泛应用于增强复合材料、吸附材料、过滤材料、生物医药材料等领域，具有重要的应用价值。将纳米纤维素与植物纤维复合成纸能有效提高纸张的物理强度。为提高微纳米纤维素与植物纤维的结合效果，经超声分散后的微纳米纤维素尺寸较小，极有可能在抄纸过程中随着水分流走，而影响纸张的性能。

由于纳米纤维素具有极大的比表面积和丰富的表面羟基，若将其加入纸浆中，其与纸浆纤维能够紧密结合，提高纸浆纤维之间的结合力，因此纳米纤维素可以作为纸浆造纸过程中的增强剂、助留剂和助滤剂。

CN102767117A公开了一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，其公开了一种双元助留助滤体系，经脱乙酰基处理的脱乙酰基度为80％-95％的阳离子壳聚糖，或经季铵盐改性制备的阳离子取代度为5％-40％的阳离子瓜尔胶，分别与经钠盐或钙盐改性的阴离子膨润土，或平均粒径为2nm-30nm的阴离子胶体二氧化硅组成的双元微粒助留助滤体系，加入到烟草薄片浆料中，提高了浆料留着率和滤水性能。该方法提供了一种提高烟草浆料留着滤水性能的方法，但是，该双元助留助滤体系中的阴离子微粒皆属于矿石类物质，过多的矿石类物质会影响纸张性能且残留的阴离子物质会增加浆料滤液的阳离子需求量，加剧生产污水处理负担。CN102180979A公开了一种纳米纤维素阳离子化改性方法和高强度卷烟纸的制备方法，通过采用KOH和添加醚化反应促进剂的方法，对纳米纤维素进行阳离子化改性，利用改性后纳米纤维素的留着和增强的特点来制备高强度卷烟纸，在对纳米纤维素进行改性过程中使用大量化学试剂，污染不环保。CN107620222A公开了一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，该方法是采用阳离子纳米纤维素、瓜尔胶、碳酸钙，通过配制一定浓度的溶液，采用不同的加入方式来提高浆料滤水和填料留着性能，但制备方法复杂，且采用阳离子改性的纳米纤维素，会使得纸张再使用过程中对周围环境产生有害影响。

将纳米纤维素加入至纸浆中进行造纸时，由于纳米纤维素的尺寸在纳米或微米之间，在抄纸过程中，留着率低，最终保留在纸张中的纳米纤维素含量较少，无法起到提高纸张强度的效果。

本领域需要开发一种含有较多微纳米纤维素的纸张，其在制备过程中，能够保持微纳米纤维素的高留着率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纸张，所述纸张中分散有木质素成分和微纳米纤维素。

本发明所述纸张中含有木质素成分和微纳米纤维素，木质素与微纳米纤维素同时存在，微纳米纤维素长径比高，比表面积大，表面暴露较多的羟基，易与纸浆纤维通过氢键相互搭接来增加网络结合面积，微纳米纤维素也能够嵌入到纤维网络，提高纸张的承载能力；木质素的存在可以解决因微纳米纤维素加入而带来的纸张滤水性能差的问题，两种物质协同作用，改善了纸张的机械性能，具有互补优势。

优选地，至少部分所述木质素成分和微纳米纤维素以化学键的形式结合。

木质素具有疏水性，能够与纸浆的纤维结合，所述木质素成分和微纳米纤维素以化学键的形式结合，提高留着率的同时改善了纸张的滤水性能。

化学键(chemical bond)可以解释为“纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子(或离子)间强烈的相互作用力的统称”。使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。化学键包括离子键、共价键和金属键三种，不包括氢键。

本发明所述木质素成分与微纳米纤维素的结合方式必然包含化学键(如共价键)，也可以包括氢键、范德华力等。

优选地，所述木质素成分和微纳米纤维素以微纳米木质素纤维素的形式存在。

优选地，所述纸张中，木质素成分的含量为0.02～13wt％(例如0.05wt％、0.1wt％、0.4wt％、0.8wt％、1wt％、3wt％、7wt％、9wt％、12wt％等)，优选0.75～1.2wt％。

优选地，所述微纳米木质素纤维素中含有通过化学键与微纳米纤维素连接的木质素成分。

优选地，所述微纳米木质素纤维素中木质素的含量为13～37wt％，例如15％、18％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、30％、32％或35％等，优选25～28％。

优选地，所述微纳米木质素纤维素直径为100～1000nm，例如125nm、130nm、150nm、180nm、200nm、220nm、240nm、260nm、280nm、300nm、320nm、340nm、360nm、380nm、400nm、420nm、440nm、460nm、480nm、500nm、600nm、700nm、800nm、850nm、900nm、950nm等，长径比≥50。

优选地，所述纸张中分散有碳材料。

碳材料具有优异的导电性能及天然的网状结构，使纸张具有抗静电、防辐射的作用以及抗菌效果，另外碳材料具有的天然的网状结构，可进一步增强微纳米木质素纤维素在造纸浆料中的分散性，提高微纳米纤维素在纸张中的留着率。

优选地，所述碳材料包括石墨烯材料、碳纳米管、炭黑中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述石墨烯材料通过机械剥离法、氧化还原法、热裂解法、插层剥离法、化学气相沉积法、液相剥离法或生物质水热碳化法制备得到。

优选地，所述石墨烯材料的平均片层厚度为≤20nm，例如1nm、5nm、8nm、10nm、13nm、16nm、19nm等，优选3～10nm。

本发明目的之二是提供一种如目的之一所述纸张的制备方法，所述制备方法为在制浆过程中加入微纳米木质素纤维素。

微纳米木质素纤维素包含有化学键连接的木质素和微纳米纤维素，利用微纳米纤维素与纸浆纤维的吸附性及其尺寸选择，从吸附和物理两个方面提高其留着率，木质素的疏水性能改善了因微纳米纤维素加入造成的滤水性差问题，在保证造纸纸机可操作性的同时提高了微纳米纤维素的留着率。

优选地，所述制浆过程包括如下步骤：

(1)将纸浆分散在水中，得到纸浆分散液；

(2)向纸浆分散液中加入微纳米木质素纤维素，混合均匀并稀释后，得到稀释纸浆分散液，然后向所述稀释纸浆分散液中加入助留剂，得到抄纸浆料。

优选地，步骤(2)所述浆料中还添加有碳材料。

优选地，所述纸浆分散液中，纸浆的分散浓度为2～4wt％，例如2.1wt％、2.4wt％、2.6wt％、2.8wt％、3.0wt％、3.2wt％、3.6wt％、3.8wt％等。

优选的，步骤(2)所述稀释后分散浓度为0.1～1wt％，例如0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％等。

将制浆分散液稀释到0.1～1wt％的浓度能够提高微纳米木质素纤维素的分散性，提高留着率和机械性能。

优选地，所述纸浆包括木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述助留剂包括阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵和阳离子淀粉中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述助留剂的加入量为纸浆绝干重量的0.6wt％以下，优选0.05～0.4wt％。

绝干重量定义为：样本在温度为100℃～105℃的烘箱内烘干，直至取得恒重，样本烘干后立即重新称重，此次得出的重量为绝干重量。

优选地，所述微纳米木质素纤维素的加入量为纸浆绝干重量的0.1～30wt％，例如0.5wt％、1wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％等，优选3～6wt％。

优选地，所述碳材料包括石墨烯材料、碳纳米管、炭黑中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述碳材料的加入量为纸浆绝干重量的0.01～0.5wt％，例如0.05wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％等。

优选地，所述微纳米木质素纤维素通过如下方法制备得到：

(1)将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，得到原料分散液；

(2)将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎，得到预处理产物；

(3)利用高压均质机对步骤(2)得到的预处理产物进行高压均质，得到所述微纳米木质素纤维素的分散液。

可选地，除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素。

本发明利用含有木质素的纤维素原料直接进行50℃以上的水溶液处理，不需要脱除木质素，50℃以上的温度能够将其中含有的木质素软化，同时削弱原料木质素之间的氢键作用，减弱木质素结构中苯环的π-π共轭作用，从而降低木质素硬度，破坏木质素对纤维素的粘结作用，结合后续的机械预处理和高压均质，就能够实现对含木质素的纤维素原料的剥离，得到高木质素含量的微纳米纤维素，即微纳米木质素纤维素。若水溶液温度低于50℃，木质素的硬度大，难以减弱木质素之间的及木质素与纤维素之间的相互作用，难以对原料进行后续处理。

优选地，步骤(1)所述水溶液的温度≥70℃(例如72℃、76℃、78℃、85℃、88℃、92℃等)，优选所述水溶液的温度在水溶液沸点以下，进一步优选70～80℃，特别优选70～75℃。

水溶液的温度过高(如高于90℃)的话，会破坏木质素本身的化学结构，使得木质素从纤维素中游离出来，降低微纳米木质素纤维素中木质素的含量。

本领域技术人员应该明了，高于90℃的水溶液并不是指90℃以上的水溶液不能用于本发明，而是当水溶液温度高于90℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量有所下降。当含有木质素的纤维素原料中，木质素含量在38％时，当水溶液温度高于90℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量为大概在10～15wt％；而当水溶液温度在50～90℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量为13～37wt％；而当水溶液温度在60～80℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量为20～37wt％。

优选地，所述原料分散液中，含有木质素的纤维素原料的浓度为0.08～18wt％，例如0.1wt％、0.4wt％、0.8wt％、1.5wt％、2.8wt％、6wt％、8wt％、11wt％、14wt％、17wt％等，优选5～8wt％；

优选地，所述含有木质素的纤维素原料为植物原料完全提取半纤维素或部分提取半纤维素后的残渣。

优选地，所述植物原料包括林木、农作物、农林废弃物中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述含有木质素的纤维素原料包括糠醛渣、木糖渣、未漂木浆、未漂草浆、枝桠、树皮、刨花、树根、锯屑、秸秆的农业废弃物中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，木质素含量为10～30wt％，例如12wt％、15wt％、17wt％、20wt％、23wt％、25wt％、28wt％等，且纤维素含量在65％以上。

优选地，所述含有木质素的纤维素原料还含有半纤维素。

优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，半纤维素含量≤10wt％，例如9wt％、8wt％、7wt％、6wt％、5wt％、4wt％、3wt％、2wt％、1wt％等。

优选地，所述水溶液包括纯水或尿素水溶液。

优选地，所述尿素水溶液的浓度为0.1～10mol/L。

尿素能够更容易的插入木质素和纤维素的结合空隙，加热后，尿素能够将木质素进行进一步软化，削弱木质素和纤维素之间的氢键，使得剥离更容易。

优选地，所述机械预处理包括球磨、盘磨或砂磨中任意一种或至少两种的结合，进一步优选为砂磨。

优选地，所述机械预处理的循环次数大于等于1次，例如2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、12次、14次等。

优选地，采用砂磨时，砂磨机的循环次数为1-3次，得到砂磨产物的直径为180～800nm；砂磨机的循环次数≥5次，得到砂磨产物的直径为80～180nm。

优选地，采用盘磨和/或球磨时，循环次数大于等于12次，例如13次、14次、15次、16次、17次、18次等。

优选地，所述将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎时，保持原料分散液温度为70～80℃，例如70℃、72℃、75℃、77℃、78℃、79℃等。

机械预处理过程中保持原料分散液温度能够在机械剥离的同时对木质素进行软化，提高微纳米木质素纤维素的产率。

优选地，所述高压均质的压力为55～170MPa，例如60MPa、65MPa、70MPa、75MPa、80MPa、85MPa、90MPa、110MPa、120MPa、140MPa、145MPa、150MPa、155MPa、160MPa、165MPa等，优选70～80MPa。

优选地，所述高压均质的循环次数为3～7次，例如4次、5次、6次或7次。

优选地，所述高压均质的过程中保持温度为70～80℃，例如70℃、72℃、75℃、77℃、78℃、79℃等。

优选地，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法包括过滤、离心、干燥中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法为经过过滤分离或离心分离后，滤渣进行干燥，得到微纳米木质素纤维素。

优选地，所述干燥包括喷雾干燥、冷冻干燥和超临界干燥中的任意1种或至少2种的组合。

本发明目的之三是提供一种如目的之一所述的纸张的用途，所述纸张用作包装纸张、过滤纸张、装饰纸张、印刷纸张中的任意1种或至少2种的组合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在纸浆中同时加入木质素和微纳米纤维素，利用微纳米纤维素自身物理流着性、其与纸浆纤维氢键结合和通过助留剂电荷吸附结合，以及木质素的疏水性能改善了因微纳米纤维素加入造成的滤水性差问题，在保证造纸纸机可操作性的同时提高了微纳米纤维素的留着率；

(2)本发明通过在纸浆中同时加入木质素和微纳米纤维素，提高了微纳米纤维素在纸张中的含量，提高了纸张的物理强度。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

制备例1

一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

(1)称取10g由玉米芯提取半纤维素后的木糖渣(含有70wt％的纤维素、28wt％的木质素和2wt％的半纤维素)溶于490mL去离子水中，加热至60℃搅拌均匀，得到原料分散液(浓度2wt％)；

(2)将步骤(1)得到的木糖渣原料分散液置于砂磨机中，在保持原料分散液温度为60℃情况下循环砂磨2次，得到直径400nm左右的剥离物；

(3)将步骤(2)制备的剥离物转移至高压均质机中，在75MPa压力下，在保持溶液温度在60℃的情况下，高压破碎5次，得到微纳米木质素纤维素的分散液。

所述微纳米木质素纤维素的直径均在100～150nm之间，长径比范围为220～250，木质素含量为26wt％。

制备例2～6

一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

一种微纳米木质素纤维素，与制备例1的区别仅在于，步骤(1)进行搅拌的温度为50℃(制备例2)、70℃(制备例3)、75℃(制备例4)、80℃(制备例5)、85℃(制备例6)。

制备例2得到的微纳米木质素纤维素的直径均在80～170nm之间，长径比范围为230～260，木质素含量为27wt％。

制备例3得到的微纳米木质素纤维素的直径均在100～180nm之间，长径比范围为280～320，木质素含量为25wt％。

制备例4得到的微纳米木质素纤维素的直径均在110～190nm之间，长径比范围为270～310，木质素含量为24wt％。

制备例5得到的微纳米木质素纤维素的直径均在120～200nm之间，长径比范围为265～320，木质素含量为24wt％。

制备例6得到的微纳米木质素纤维素的直径均在20～60nm之间，长径比范围为200～210，木质素含量为22wt％。

制备例7～10

一种微纳米木质素纤维素，与制备例1的区别仅在于，调整木糖渣和水的混合比例，获得步骤(1)原料分散液的浓度分别为0.08wt％(制备例7)、5wt％(制备例8)、8wt％(制备例9)、18wt％(制备例10)。

制备例7得到的微纳米木质素纤维素的直径均在80～100nm之间，长径比范围为210～230，木质素含量为22wt％。

制备例8得到的微纳米木质素纤维素的直径均在110～180nm之间，长径比范围为250～280，木质素含量为23wt％。

制备例9得到的微纳米木质素纤维素的直径均在120～190nm之间，长径比范围为270～320，木质素含量为24wt％。

制备例10得到的微纳米木质素纤维素的直径均在130～200nm之间，长径比范围为265～300，木质素含量为25wt％。

制备例11

一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

(1)称取10g由玉米芯提取半纤维素后的木糖渣(含有70wt％的纤维素、28wt％的木质素和2wt％的半纤维素)溶于490mL去离子水中，加热至60℃搅拌均匀，得到原料分散液(浓度2wt％)；

(2)将步骤(1)得到的木糖渣原料分散液置于砂磨机中，在保持原料分散液温度为70℃情况下循环砂磨1次，得到直径800nm左右的剥离物；

(3)将步骤(2)制备的剥离物转移至高压均质机中，在170MPa压力下，在保持溶液温度在80℃的情况下，高压破碎3次，得到微纳米木质素纤维素的分散液。

所述微纳米木质素纤维素的直径均在300～550nm之间，长径比范围为100～250，木质素含量为25wt％。

制备例12

一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

(1)称取10g由玉米芯提取半纤维素后的木糖渣(含有70wt％的纤维素、28wt％的木质素和2wt％的半纤维素)溶于490mL去离子水中，加热至60℃搅拌均匀，得到原料分散液(浓度2wt％)；

(2)将步骤(1)得到的木糖渣原料分散液置于砂磨机中，在保持原料分散液温度为80℃情况下循环砂磨5次，得到直径180nm左右的剥离物；

(3)将步骤(2)制备的剥离物转移至高压均质机中，在55MPa压力下，在保持溶液温度在70℃的情况下，高压破碎7次，得到微纳米木质素纤维素的分散液。

所述微纳米木质素纤维素的直径均在50～100nm之间，长径比范围为220～270，木质素含量为25wt％。

制备例13

与制备例3的区别在于等质量替换木糖渣为由玉米秸秆提取半纤维素后的木糖渣(含有65wt％的纤维素、25wt％的木质素、10wt％的半纤维素)。

所述微纳米木质素纤维素的直径均在142～156nm之间，长径比范围为210～240，木质素含量为21wt％。

制备例14

与制备例3的区别在于，等质量替换木糖渣为由木材提取半纤维素后的木糖渣(含有65wt％的纤维素、30wt％的木质素、5wt％的半纤维素)。

所述微纳米木质素纤维素的直径均在152～166nm之间，长径比范围为210～230，木质素含量为29wt％。

制备例15

在制备例1的步骤(3)之后进行步骤(4)将微纳米木质素纤维素分散液喷雾干燥，得到微纳米木质素纤维素，之后将得到的微纳米木质素分散在纯水中得到微纳米木质素纤维素分散液。

所述微纳米木质素纤维素再分散于水中，配置成分散液，微纳米纤维素的直径80～120nm之间，长径比范围为210～250，木质素含量为22wt％。

制备例16～18

与制备例1的区别在于步骤(1)的原料分散液中添加有2.5mol的尿素(制备例16)、5.0mol尿素(制备例17)、0.5mol的尿素(制备例18)。

制备例16得到的微纳米木质素纤维素的直径均在200～250nm之间，长径比范围为220～250，木质素含量为26wt％。

制备例17得到的微纳米木质素纤维素的直径均在220～260nm之间，长径比范围为230～260，木质素含量为26wt％。

制备例18得到的微纳米木质素纤维素的直径均在160～190nm之间，长径比范围为180～220，木质素含量为26wt％。

实施例1～9

一种造纸浆料，制备方法包括如下步骤：

(1)将木浆分散在水中，得到纸浆分散液；所述纸浆分散液中，木浆的分散浓度为3wt％；

(2)按表1的量向纸浆分散液中加入微纳米木质素纤维素，混合均匀并稀释后，得到稀释纸浆分散液(纸浆浓度0.1～1wt％)，然后向所述稀释纸浆分散液中加入助留剂，得到抄纸浆料；混合过程中，以纸浆绝干重量为100份计，助留剂的加入量为0.6以下，微纳米木质素纤维素的加入量为0.1～30。

表1和表2给出了实施例1～15的配方。

表1

表2

实施例16～32

与实施例3的区别在于，将制备例4得到的微纳米木质素纤维素替换为制备例1～3、制备例5～18的微纳米木质素纤维素。

实施例16的微纳米木质素纤维素为制备例1的产物；实施例17的微纳米木质素纤维素为制备例2的产物；实施例18的微纳米木质素纤维素为制备例3的产物；实施例19的微纳米木质素纤维素为制备例5的产物；实施例20的微纳米木质素纤维素为制备例6的产物；实施例21的微纳米木质素纤维素为制备例7的产物；实施例22的微纳米木质素纤维素为制备例8的产物；实施例23的微纳米木质素纤维素为制备例9的产物；实施例24的微纳米木质素纤维素为制备例10的产物；实施例25的微纳米木质素纤维素为制备例11的产物；实施例26的微纳米木质素纤维素为制备例12的产物；实施例27的微纳米木质素纤维素为制备例13的产物；实施例28的微纳米木质素纤维素为制备例14的产物；实施例29的微纳米木质素纤维素为制备例15的产物；实施例30的微纳米木质素纤维素为制备例16的产物；实施例31的微纳米木质素纤维素为制备例17的产物；实施例32的微纳米木质素纤维素为制备例18的产物。

实施例33

一种造纸浆料，与实施例3的区别在于，步骤(3)替换为：

将微纳米纤维素和木质素按照质量比2.5:1混合得到混合物，并将混合物分散于纯水中，混合物浓度为7wt％。

对比例1

一种造纸浆料，与实施例3的区别在于，用7wt％浓度的微纳米纤维素分散液替换7wt％浓度的微纳米木质素纤维素分散液。

性能测试：

(1)将实施例1～33提供的造纸浆料经网部及压榨部脱水成形后，表面施胶后干燥得到纸张，按照国标GB T13023-2008测试纸张的抗张、耐破、环压性能。

(2)纸张留着率测定方法:测试抄纸完成后白水的浓度,按公式：留着率＝(抄纸纸浆浓度-白水浓度)/抄纸纸浆浓度来计算纸张的留着率。

测试结果如表3所示。

表3

从表3可以看出，添加微纳米木质素纤维素后纸张机械性能大幅提高，抗张指数可提高到22.00～35.0N·m/g，耐破指数提高到1.20～1.55kPa·m²/g，环压指数在2.90～7.20N·m/g，尤其是当直接加入微纳米木质素纤维素时，抗张指数可提高到26.00～35.0N·m/g(提高了1.3～36.4％)，耐破指数提高到1.22～1.55kPa·m²/g(提高了6.0～34.8％)，环压指数在5.10～7.20N·m/g(提高了6.0～49.7％)。从实施例33可以看出，添加微纳米纤维素和木质素混合物，微纳米纤维素与木质素结合性差，对纸张滤水性改善有限，同时木质素的加入使纸张强度大幅降低。而仅添加微纳米纤维素，纸张强度提升明显，但是抄纸过程中因滤水性变差需降低抄纸速度，生产效率大幅降低。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种纸张，其特征在于，所述纸张中分散有木质素成分和微纳米纤维素。

2.如权利要求1所述的纸张，其特征在于，至少部分所述木质素成分和微纳米纤维素以化学键的形式结合；

优选地，所述木质素成分和微纳米纤维素以微纳米木质素纤维素的形式存在；

优选地，所述纸张中，木质素成分的含量为0.02～13wt％，优选0.75～1.2wt％。

3.如权利要求2所述的纸张，其特征在于，所述微纳米木质素纤维素中含有通过化学键与微纳米纤维素连接的木质素成分；

优选地，所述微纳米木质素纤维素中木质素的含量为13～37wt％，优选25～28％；

优选地，所述微纳米木质素纤维素直径为100～1000nm，长径比≥50。

4.如权利要求1～3之一所述的纸张，其特征在于，所述纸张中分散有碳材料；

优选地，所述碳材料包括石墨烯材料、碳纳米管、炭黑中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述石墨烯材料通过机械剥离法、氧化还原法、热裂解法、插层剥离法、化学气相沉积法、液相剥离法或生物质水热碳化法制备得到；

优选地，所述石墨烯材料的平均片层厚度为≤20nm，优选3～10nm。

5.一种如权利要求1～4之一所述纸张的制备方法，其特征在于，所述制备方法为在制浆过程中加入微纳米木质素纤维素。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制浆过程包括如下步骤：

(1)将纸浆分散在水中，得到纸浆分散液；

(2)向纸浆分散液中加入微纳米木质素纤维素，混合均匀并稀释后，得到稀释纸浆分散液，然后向所述稀释纸浆分散液中加入助留剂，得到抄纸浆料；

优选地，步骤(2)所述浆料中还添加有碳材料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纸浆分散液中，纸浆的分散浓度为2～4wt％；

优选地，所述稀释纸浆分散液中，纸浆的分散浓度为0.1-1wt％；

优选地，所述纸浆包括木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述助留剂包括阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵和阳离子淀粉中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述助留剂的加入量为纸浆绝干重量的0.6wt％以下，优选0.05～0.4wt％；

优选地，所述微纳米木质素纤维素的加入量为纸浆绝干重量的0.1～30wt％，优选3～6wt％；

优选地，所述碳材料包括石墨烯材料、碳纳米管、炭黑中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述碳材料的加入量为纸浆绝干重量的0.01～0.5wt％。

8.如权利要求4～7之一所述的制备方法，其特征在于，所述微纳米木质素纤维素通过如下方法制备得到：

(1)将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，得到原料分散液；

(2)将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎，得到预处理产物；

(3)利用高压均质机对步骤(2)得到的预处理产物进行高压均质，得到所述微纳米木质素纤维素的分散液。

可选地，除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水溶液的温度≥70℃，优选所述水溶液的温度在水溶液沸点以下，进一步优选70～80℃，特别优选70～75℃；

优选地，所述原料分散液中，含有木质素的纤维素原料的浓度为0.08～18wt％，优选5～8wt％；

优选地，所述含有木质素的纤维素原料为植物原料完全提取半纤维素或部分提取半纤维素后的残渣；

优选地，所述植物原料包括林木、农作物、农林废弃物中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述含有木质素的纤维素原料包括糠醛渣、木糖渣、未漂木浆、未漂草浆、枝桠、树皮、刨花、树根、锯屑、秸秆的农业废弃物中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，木质素含量为10～30wt％，且纤维素含量在65％以上；

优选地，所述水溶液包括纯水或尿素水溶液；

优选地，所述尿素水溶液的浓度为0.1～10mol/L；

优选地，所述机械预处理包括球磨、盘磨或砂磨中任意一种或至少两种的结合，进一步优选为砂磨；

优选地，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法包括过滤、离心、干燥中的任意1种或至少2种的组合。

10.一种如权利要求1～4之一所述的纸张的用途，其特征在于，所述纸张用作包装纸张、过滤纸张、装饰纸张、印刷纸张中的任意1种或至少2种的组合。