CN111809450A - 一种高性能环保牛皮箱纸板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能环保牛皮箱纸板，包括从底至上依次设置的底层、面层和涂布层；其中：所述底层是由改性木粉浆和短纤维浆组成的底层浆制得；所述面层是由长纤维浆和短纤维浆组成的面层浆制得；所述涂布层是将阻燃苯丙胶乳涂布于面层上形成的；所述长纤维浆、短纤维浆是由国产旧瓦楞纸箱经制浆形成的；所述阻燃苯丙胶乳是由改性复合阻燃剂、功能化改性苯丙胶乳和水组成。本发明采用复合阻燃胶乳计量辊式涂布方式添加阻燃剂，无流失，成本低，且阻燃剂的加入，对纸张强度无不利影响。另外，本发明制备的牛皮箱纸板的阻燃性好，由于本发明的牛皮箱制备产品是全废纸生产，过程环保，功能化改性苯丙胶乳是水溶性胶乳，无有机溶剂，提高了环保性。

Description

一种高性能环保牛皮箱纸板及其制备方法
技术领域
本发明涉及纸箱板制造加工技术领域，具体涉及一种高性能环保牛皮箱纸板及其制备方法。
背景技术
箱纸板是包装纸箱最重要的原材料，随着人们生活水平提高和社会进步，很多商品包装用高档纸箱需要消耗大量的高性能箱纸板。随着我国造纸工业的不断发展，纤维原料紧张的问题成为制约造纸业可持续发展的瓶颈问题，因此，废纸在箱纸板生产企业得到广泛应用，这也限制了产品性能的提高。
本发明要解决的技术问题有以下几点：
1、解决高性能箱纸板的阻燃性问题。
现有各类包装纸箱用的牛皮箱纸板一般都用废纸制造，多数情况下没有进行阻燃处理。但一些高档包装纸箱或特殊产品，如出口产品，少量高档消费品，易燃易爆品、军工品等特别需要阻燃包装和运输。另外电商用纸箱，不管是普通纸箱还是包装彩电、冰箱等高档电器的纸箱，其所用的牛皮箱纸板一般也没有经过阻燃处理，这是种隐患，包装纸箱运输或贮存中火灾也时有发生，随着社会进步和人们生活要求的提高，对包装纸箱用牛皮箱纸板进行阻燃处理是一种必然的要求。现有技术中部分包装纸箱产品采用浆内添加大量阻燃剂的方法获取阻燃性，但加入量大，效果有限，成本高，且影响产品物理强度。
2、解决高性能箱纸板的表面性能、抗水性、强度问题。
牛皮箱板纸一般包装较高档的商品，对其质量性能有较高的要求，尤其在制箱过程需拉伸折叠等，需要良好的耐折度、抗张强度、环压强度。制成纸箱后在包装运输过程需要良好的耐破度、抗水性。为了提高包装效果，表面需要精美的印刷，所以也需要好的表面平滑性能。现有技术主要通过表面施胶来提高产品的环压强度和表面抗水性等，其存在较多缺陷：采用表面施胶主要能提高产品的表面强度和部分环压强度，对提高产品整体物理强度如抗张强度、耐破度、耐折度的效果有限，故限制了以废纸为主生产的牛皮箱纸板的物理性能，所以其在生产过程还需加入大量增强剂来解决这个问题，且流失大，成本高。另一方面采用表面施胶对提高表面抗水性有一定效果，使产品的Cobb值下降，但对提高牛皮箱纸板整体抗水性能的效果有限。再者采用表面施胶可以一定程度提高产品的表面平滑性能，但难以达到高质量包装印刷产品的效果。
基于上述理由，提出本申请。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种高性能环保牛皮箱纸板及其制备方法。
为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高性能环保牛皮箱纸板，包括从底至上依次设置的底层、面层和涂布层；其中：所述底层是由改性木粉浆和短纤维浆组成的底层浆制得；所述面层是由长纤维浆和短纤维浆组成的面层浆制得；所述涂布层是将阻燃苯丙胶乳涂布于面层上形成的；所述长纤维浆、短纤维浆是由国产旧瓦楞纸箱经制浆形成的；所述阻燃苯丙胶乳是由改性复合阻燃剂、功能化改性苯丙胶乳和水组成。
进一步地，上述技术方案，所述高性能环保牛皮箱纸板的定量为100～120g/m2，环压指数为6.7～7.6mN·m2/g，正面吸水性为30～31g/m2，极限氧指数为30～33％，平滑度为15～16s，耐破指数为2.4～2.6kPa·m2/g，耐折度为15～20次。
进一步地，上述技术方案，所述阻燃苯丙胶乳的质量百分浓度为2.0～5.0％。
进一步地，上述技术方案，所述改性复合阻燃剂与功能化改性苯丙胶乳的质量比为1：2.5～3.0。
进一步地，上述技术方案，所述改性复合阻燃剂是将复合阻燃剂经改性剂改性后制得；其中：所述改性剂为硅烷偶联剂，较优选为N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷。
更进一步地，上述技术方案，所述改性剂与复合阻燃剂的质量比为(0.002～0.01)：1。
更进一步地，上述技术方案，所述复合阻燃剂含两种或多种阻燃元素。例如所述复合阻燃剂可以为聚磷酸铵、聚磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸酯、硼酸锌、磷酸铝等中的任意两种或多种的组合，且各阻燃元素之间的配比可不做具体限定。
优选地，上述技术方案，所述复合阻燃剂由等质量的两种或多种阻燃元素组成。
优选地，上述技术方案，所述硼酸锌为超细粉末，粒径为0.02～0.04um。
优选地，上述技术方案，所述氢氧化铝为超细粉末，粒径为0.03～0.05um。
进一步地，上述技术方案，所述改性复合阻燃剂的制备方法如下：将复合阻燃剂与改性剂混合，搅拌均匀即可。
进一步地，上述技术方案，所述功能化改性苯丙胶乳采用下述方法制得，步骤如下：
按配比向反应器1中加入甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀；然后加入三亚甲基碳酸酯，搅拌均匀后继续依次向反应体系中加入丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯，恒速搅拌至混合均匀；再将反应体系温度升至70～90℃，加入碳酸氢钠和引发剂，继续再搅拌条件下保温反应2～4h，反应结束后，降至室温，过滤，调节产物的pH值至中性，得到功能化改性苯丙胶乳。
更进一步地，上述技术方案，所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、三亚甲基碳酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、碳酸氢钠、引发剂的质量比为1：40～50：0.2～0.3：0.3～0.4：1～1.3：0.2～0.5：4～6：25～35：25～35：0.2～0.4：0.4～0.6。
优选地，上述技术方案，所述引发剂优选为过硫酸盐，具体可以为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的任一种。
优选地，上述技术方案，pH值调节剂优选采用氨水。
具体地，上述技术方案，所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯结构式如下式一所示：
Figure BDA0002555093470000031
较优选地，上述技术方案，所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯采用下述方法制得，步骤如下：
按配比向反应器2中依次加入甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚，搅拌混匀后加热升温至78～82℃，继续向反应器2中加入双环戊二烯，混匀，然后将反应体系的温度升至85～90℃恒温反应3～4h，反应结束后，冷却至室温，再向所得产物中加入NaOH，搅拌1～2h，最后将所得混合物洗涤、过滤、蒸馏，得到甲基丙烯酸双环戊烯基酯。
更优选地，上述技术方案，所述搅拌转速为100～500r/min。
更优选地，上述技术方案，所述甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚、双环戊二烯、NaOH的质量比为0.8～1.2：0.002～0.004：0.00006～0.0001：1.5～2.0：0.0015～0.002。
进一步地，上述技术方案，所述长纤维浆的质量百分浓度为3.5～4.5％，所述短纤维浆的质量百分浓度为4～5％，所述改性木粉浆的质量百分浓度为3～5％。
进一步地，上述技术方案，制备底层采用的底层浆中，所述改性木粉浆与短纤维浆的质量比为5～10：95～90。
进一步地，上述技术方案，所述改性木粉浆是利用润胀剂改性木粉后制得，所述润胀剂为混合碱，具体改性方法如下：木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至70～90℃保温润胀60～90min，形成改性木粉浆。
优选地，上述技术方案，所述混合碱由氢氧化钠和碳酸钠组成；其中：所述各原料用量以质量计，木粉：氢氧化钠：碳酸钠＝1：0.01～0.03：0.01～0.03。
优选地，上述技术方案，润胀剂改性木粉所用水优选为制备本发明产品所用双叠网造纸机的烘缸冷凝水。
进一步地，上述技术方案，制备面层采用的面层浆中，所述长纤维浆与短纤维浆的质量比为80～90：20～10。
进一步地，上述技术方案，所述面层浆与底层浆的质量比为40～50：60～50。
进一步地，上述技术方案，所述底层浆与面层浆中所含绝干纤维总质量与涂布层的质量比为1：0.005～0.015。
本发明的第二个目的在于提供上述所述高性能环保牛皮箱纸板的制备方法，具体方法包括如下步骤：
(1)制浆步骤
(i)长纤维浆、短纤维浆的制备
国产旧瓦楞纸箱经水力碎浆机碎解后，进行高浓除渣，然后经一级三段粗筛，再经分级筛分成长纤维粗浆和短纤维粗浆；所述长纤维粗浆先经一级三段除渣处理，渣子排放；处理后的纤维再依次经一级三段精筛处理，多盘回收机浓缩后，用锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到长纤维浆，贮存于成浆池备用；所述短纤维粗浆依次经一级二段精筛处理、锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到短纤维浆，贮存于浆池备用；
(ii)改性木粉浆的制备
木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至70～90℃保温润胀60～90min，使纤维适当软化，形成质量百分浓度为3～5％的改性木粉浆；
(2)抄纸步骤
分别按配比将步骤(1)得到的改性木粉浆和短纤维浆混合均匀形成底层浆，将所述长纤维浆和短纤维浆混合均匀形成面层浆；然后将所述底层浆和面层浆分别流送上网，在流送系统加入助留助滤剂，再经双叠网成形、复合、压榨、烘干、涂布、压光后卷取得到所述的高性能环保牛皮箱纸板。
进一步地，上述技术方案，步骤(i)中所述一级三段精筛的第一段压力筛采用微缝宽压力筛除胶粘物，其筛缝宽为0.08～0.12mm。
进一步地，上述技术方案，步骤(i)中所述分级筛筛选得到的长纤维粗浆中绝干长纤维的质量与短纤维粗浆中绝干短纤维的质量比为30～40：70～60。
进一步地，上述技术方案，步骤(i)中长纤维浆采用锥形精浆机串联精浆，采用长纤维粘状打浆技术，打浆度为28～30°SR。
进一步地，上述技术方案，步骤(i)中所述长纤维浆的质量百分浓度为3.5～4.5％，所述短纤维浆的质量百分浓度为4～5％。
进一步地，上述技术方案，步骤(i)和步骤(ii)中所述水均优选采用双叠网造纸机的烘缸冷凝水。
进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述助留助滤剂由阳离子聚丙烯酰胺和硅溶胶两种组分组成，其中：绝干纤维、阳离子聚丙烯酰胺、硅溶胶的质量比为1：0.001～0.002：0.001～0.002；所述绝干纤维是指底层浆、面层浆中所含的绝干纤维总量。
进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述涂布采用的是计量辊式涂布技术，具体是在经双叠网成形、复合、压榨、烘干得到的牛皮箱纸板表面以计量辊式涂布的方式，将阻燃苯丙胶乳涂布于所述牛皮箱纸板面层上，形成涂布层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明采用复合阻燃胶乳计量辊式涂布方式添加阻燃剂，无流失，成本低，且阻燃剂的加入，对纸张强度无不利影响。
(2)本发明以丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯为反应单体，并以三亚甲基碳酸酯、甲基丙烯酸双环戊烯基酯作为功能性单体，采用乳液聚合方法制得功能化改性苯丙胶乳；然后将其与阻燃剂复配制备阻燃苯丙胶乳；再通过涂布法制备高性能环保牛皮箱纸板。本发明的功能化改性苯丙胶乳可以代替或部分代替牛皮箱板纸生产过程中浆内添加的增强剂、施胶剂等助剂，使产品有良好的整体物理强度和抗水性。且本发明采用计量辊式涂布方式提高了牛皮箱纸板产品表面的平滑性，大幅提高印刷效果，提高了产品档次。
(3)本发明制备的功能化改性苯丙胶乳与含多种阻燃元素的复合阻燃剂复配制得阻燃胶乳，可充分发挥多种阻燃元素的协同阻燃作用。
(4)本发明制备工艺先进、无污染、生产成本较低，且制备的牛皮箱纸板的物理强度、抗水性、阻燃性好，由于本发明的牛皮箱制备产品是全废纸生产，过程环保，功能化改性苯丙胶乳是水溶性胶乳，无有机溶剂，提高了环保性。
附图说明
图1为本发明的高性能环保牛皮箱纸板的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。
根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本发明实施方式作出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。
为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例的一种高性能环保牛皮箱纸板的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备阻燃苯丙胶乳
(a)制备甲基丙烯酸双环戊烯基酯
按配比向设置有搅拌器的反应器2中依次加入甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚，控制搅拌器转速为210r/min，搅拌均匀后加热升温至80℃；继续加入双环戊二烯，控制反应体系的反应温度为85℃，恒温反应3.5h；反应结束后冷却至室温，再加入NaOH搅拌1.5h，将所得物料进行洗涤、过滤、蒸馏，得到甲基丙烯酸双环戊烯基酯。其中：所述甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚、双环戊二烯、NaOH的质量比为1：0.0028：0.000095：1.72：0.0018。
(b)制备功能化改性苯丙胶乳
所述功能化改性苯丙胶乳采用下述方法制得，步骤如下：按配比向反应器1中加入步骤(a)制得的甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀；然后加入三亚甲基碳酸酯，搅拌均匀后继续依次向反应体系中加入丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯，恒速搅拌至混合均匀；再将反应体系温度升至80℃，加入碳酸氢钠和过硫酸铵，继续再搅拌条件下保温反应4h，反应结束后，降至室温，过滤，用氨水溶液调节产物的pH值至中性，得到功能化改性苯丙胶乳；
其中：所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、三亚甲基碳酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸铵的质量比为1：40：0.2：0.3：1：0.2：4：25：25：0.2：0.4。
(c)制备阻燃苯丙胶乳
将改性剂N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷与复合阻燃剂按质量比为0.002：1混合，搅拌均匀，得到改性复合阻燃剂；然后将所述改性复合阻燃剂与步骤(a)制得的功能化改性苯丙胶乳按质量比1：2.5混合均匀，用水稀释，得到质量百分浓度为2.0％的阻燃苯丙胶乳；所述水为的烘缸冷凝水；
其中：所述复合阻燃剂由质量比为1：1的硼酸锌和氢氧化铝组成；所述硼酸锌和氢氧化铝均为超细粉末，所述硼酸锌的粒径为0.02～0.04um；所述氢氧化铝的粒径为0.03～0.05um。
(2)制浆步骤
(i)长纤维浆、短纤维浆的制备
国产旧瓦楞纸箱经水力碎浆机碎解后，进行高浓除渣，然后经一级三段粗筛，再经分级筛分成长纤维粗浆和短纤维粗浆；所述长纤维粗浆先经一级三段除渣处理，渣子排放；处理后的纤维再依次经一级三段精筛处理，多盘回收机浓缩后，用锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到长纤维浆，贮存于成浆池备用；所述短纤维粗浆依次经一级二段精筛处理、锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到短纤维浆，贮存于浆池备用；该步骤中所用水均为双叠网造纸机的烘缸冷凝水；
其中：所述一级三段精筛的第一段压力筛采用微缝宽压力筛除胶粘物，其筛缝宽为0.08～0.12mm；
所述分级筛筛选得到的长纤维粗浆中绝干纤维与短纤维粗浆中绝干纤维的质量比为40：60；
所述长纤维浆采用锥形精浆机串联精浆，采用长纤维粘状打浆技术，打浆度为28°SR；
所述长纤维浆的质量百分浓度为3.5％，所述短纤维浆的质量百分浓度为5％。
(ii)改性木粉浆的制备
木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至70℃保温润胀60min，使纤维适当软化，形成质量百分浓度为3％的改性木粉浆；
其中：所述混合碱由氢氧化钠和碳酸钠组成；所述水为双叠网造纸机的烘缸冷凝水；
该步骤(ii)中各原料用量以质量计，木粉：氢氧化钠：碳酸钠＝1：0.01：0.01。
(3)抄纸步骤
将步骤(2)得到的改性木粉浆和短纤维浆按质量比为10：90的比例混合均匀，形成底层浆；将步骤(3)得到的长纤维浆和短纤维浆按质量比为80：20的比例混合均匀，形成面层浆；然后将所述底层浆和面层浆分别流送上网，在流送系统加入助留助滤剂，再经双叠网成形、复合、压榨、烘干、涂布、压光后卷取得到所述的高性能环保牛皮箱纸板；
其中：所述面层浆与底层浆的质量比为40：60；
所述助留助滤剂由阳离子聚丙烯酰胺和硅溶胶两种组分组成，其中：绝干纤维、阳离子聚丙烯酰胺、硅溶胶的质量比为1：0.001：0.001；所述绝干纤维是指底层浆、面层浆中所含的绝干纤维总量；
所述涂布工艺采用的是计量辊式涂布技术，具体是在经双叠网造纸机成形、复合、压榨、烘干得到的牛皮箱纸板表面以计量辊式涂布的方式，将阻燃苯丙胶乳涂布于所述牛皮箱纸板面层上，形成涂布层；
所述底层与面层中所含绝干纤维总质量与涂布层的质量比为1：0.005。
实施例2
本实施例的一种高性能环保牛皮箱纸板的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备阻燃苯丙胶乳
(a)制备甲基丙烯酸双环戊烯基酯
按配比向设置有搅拌器的反应器2中依次加入甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚，在100r/min条件下搅拌混匀后加热升温至78℃，继续向反应器2中加入双环戊二烯，混匀，然后将反应体系的温度升至90℃恒温反应3h，反应结束后，冷却至室温，再向所得产物中加入NaOH，搅拌1h，最后将所得混合物洗涤、过滤、蒸馏，得到甲基丙烯酸双环戊烯基酯；其中：所述甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚、双环戊二烯、NaOH的质量比为0.8：0.002：0.00006：1.5：0.0015。
(b)制备功能化改性苯丙胶乳
所述功能化改性苯丙胶乳采用下述方法制得，步骤如下：按配比向反应器1中加入步骤(a)制备的甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀；然后加入三亚甲基碳酸酯，搅拌均匀后继续依次向反应体系中加入丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯，恒速搅拌至混合均匀；再将反应体系温度升至70℃，加入碳酸氢钠和过硫酸钾，继续再搅拌条件下保温反应3h，反应结束后，降至室温，过滤，用氨水溶液调节产物的pH值至中性，得到功能化改性苯丙胶乳；
其中：所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、三亚甲基碳酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸铵的质量比为1：45：0.25：0.35：1.2：0.3：5：30：30：0.3：0.5。
(c)制备阻燃苯丙胶乳
将改性剂N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷与复合阻燃剂按质量比为0.005：1混合，搅拌均匀，得到改性复合阻燃剂；然后将所述改性复合阻燃剂与步骤(a)制得的功能化改性苯丙胶乳按质量比1：2.8混合均匀，用水稀释，得到质量百分浓度为3.5％的阻燃苯丙胶乳；所述水为双叠网造纸机的烘缸冷凝水；
其中：所述复合阻燃剂由质量比为1：1：1的聚磷酸铵、聚磷酸酯和硼酸锌组成；所述硼酸锌为超细粉末，所述硼酸锌的粒径为0.02～0.04um。
(2)制浆步骤
(i)长纤维浆、短纤维浆的制备
国产旧瓦楞纸箱经水力碎浆机碎解后，进行高浓除渣，然后经一级三段粗筛，再经分级筛分成长纤维粗浆和短纤维粗浆；所述长纤维粗浆先经一级三段除渣处理，渣子排放；处理后的纤维再依次经一级三段精筛处理，多盘回收机浓缩后，用锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到长纤维浆，贮存于成浆池备用；所述短纤维粗浆依次经一级二段精筛处理、锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到短纤维浆，贮存于浆池备用；该步骤中所用水均为双叠网造纸机的烘缸冷凝水；
其中：所述一级三段精筛的第一段压力筛采用微缝宽压力筛除胶粘物，其筛缝宽为0.08～0.12mm；
所述分级筛筛选得到的长纤维粗浆中绝干长纤维与短纤维粗浆中绝干短纤维的质量比为30：70；
所述长纤维浆采用锥形精浆机串联精浆，采用长纤维粘状打浆技术，打浆度为30°SR；
所述长纤维浆的质量百分浓度为4.0％，所述短纤维浆的质量百分浓度为4.5％。
(ii)改性木粉浆的制备
木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至90℃保温润胀70min，使纤维适当软化，形成质量百分浓度为4％的改性木粉浆；
其中：所述混合碱由氢氧化钠和碳酸钠组成；所述水为双叠网造纸机的烘缸冷凝水。
该步骤(ii)中各原料用量以质量计，木粉：氢氧化钠：碳酸钠＝1：0.02：0.02。
(3)抄纸步骤
将步骤(2)得到的改性木粉浆和短纤维浆按质量比为5：95的比例混合均匀，形成底层浆；将步骤(3)得到的长纤维浆和短纤维浆按质量比为90：10的比例混合均匀，形成面层浆；然后将所述底层浆和面层浆分别流送上网，在流送系统加入助留助滤剂，再经双叠网成形、复合、压榨、烘干、涂布、压光后卷取得到所述的高性能环保牛皮箱纸板；
其中：所述面层浆与底层浆的质量比为50：50；
所述助留助滤剂由阳离子聚丙烯酰胺和硅溶胶两种组分组成，其中：绝干纤维、阳离子聚丙烯酰胺、硅溶胶的质量比为1：0.0015：0.0015；所述绝干纤维是指底层浆、面层浆中所含的绝干纤维总量；
所述涂布工艺采用的是计量辊式涂布技术，具体是在经双叠网成形、复合、压榨、烘干得到的牛皮箱纸板表面以计量辊式涂布的方式，将阻燃苯丙胶乳涂布于所述牛皮箱纸板面层上，形成涂布层；
所述底层与面层中所含绝干纤维总质量与涂布层的质量比为1：0.01。
实施例3
本实施例的一种高性能环保牛皮箱纸板的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备阻燃苯丙胶乳
(a)制备甲基丙烯酸双环戊烯基酯
按配比向设置有搅拌器的反应器2中依次加入甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚，在500r/min条件下搅拌混匀后加热升温至82℃，继续向反应器2中加入双环戊二烯，混匀，然后将反应体系的温度升至85℃恒温反应4h，反应结束后，冷却至室温，再向所得产物中加入NaOH，搅拌2h，最后将所得混合物洗涤、过滤、蒸馏，得到甲基丙烯酸双环戊烯基酯；其中：所述甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚、双环戊二烯、NaOH的质量比为1.2：0.004：0.0001：2.0：0.002。
(b)制备功能化改性苯丙胶乳
所述功能化改性苯丙胶乳采用下述方法制得，步骤如下：按配比向反应器中加入步骤(a)制备的甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀；然后加入三亚甲基碳酸酯，搅拌均匀后继续依次向反应体系中加入丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯，恒速搅拌至混合均匀；再将反应体系温度升至85℃，加入碳酸氢钠和过硫酸钠，继续再搅拌条件下保温反应2h，反应结束后，降至室温，过滤，用氨水溶液调节产物的pH值至中性，得到功能化改性苯丙胶乳；
其中：所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、三亚甲基碳酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸铵的质量比为1：50：0.3：0.4：1.3：0.5：6：35：35：0.4：0.6。
(b)制备阻燃苯丙胶乳
将改性剂N-(β-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷与复合阻燃剂按质量比为0.01：1混合，搅拌均匀，得到改性复合阻燃剂；然后将所述改性复合阻燃剂与步骤(a)制得的功能化改性苯丙胶乳按质量比1：3.0混合均匀，用水稀释，得到质量百分浓度为5.0％的阻燃苯丙胶乳；所述水为双叠网造纸机的烘缸冷凝水；
其中：所述复合阻燃剂由质量比为1：1：1的聚磷酸铵、聚磷酸酯和三聚氰胺多聚磷酸酯组成。
(2)制浆步骤
(i)长纤维浆、短纤维浆的制备
国产旧瓦楞纸箱经水力碎浆机碎解后，进行高浓除渣，然后经一级三段粗筛，再经分级筛分成长纤维粗浆和短纤维粗浆；所述长纤维粗浆先经一级三段除渣处理，渣子排放；处理后的纤维再依次经一级三段精筛处理，多盘回收机浓缩后，用锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到长纤维浆，贮存于成浆池备用；所述短纤维粗浆依次经一级二段精筛处理、锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到短纤维浆，贮存于浆池备用；该步骤中所用水均为双叠网造纸机的烘缸冷凝水；
其中：所述一级三段精筛的第一段压力筛采用微缝宽压力筛除胶粘物，其筛缝宽为0.08～0.12mm；
所述分级筛筛选得到的长纤维粗浆中绝干长纤维与短纤维粗浆中绝干短纤维的质量比为35：65；
所述长纤维浆采用锥形精浆机串联精浆，采用长纤维粘状打浆技术，打浆度为30°SR；
所述长纤维浆的质量百分浓度为4.5％，所述短纤维浆的质量百分浓度为5％。
(ii)改性木粉浆的制备
木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至80℃保温润胀90min，使纤维适当软化，形成质量百分浓度为5％的改性木粉浆；
其中：所述混合碱由氢氧化钠和碳酸钠组成；所用水为双叠网造纸机的烘缸冷凝水。
该步骤(ii)中各原料用量以质量计，木粉：氢氧化钠：碳酸钠＝1：0.03：0.03。
(3)抄纸步骤
将步骤(2)得到的改性木粉浆和短纤维浆按质量比为8：92的比例混合均匀，形成底层浆；将步骤(3)得到的长纤维浆和短纤维浆按质量比为85：15的比例混合均匀，形成面层浆；然后将所述底层浆和面层浆分别流送上网，在流送系统加入助留助滤剂，再经双叠网成形、复合、压榨、烘干、涂布、压光后卷取得到所述的高性能环保牛皮箱纸板；
其中：所述面层浆与底层浆的质量比为45：55；
所述助留助滤剂由阳离子聚丙烯酰胺和硅溶胶两种组分组成，其中：绝干纤维、阳离子聚丙烯酰胺、硅溶胶的质量比为1：0.002：0.002；所述绝干纤维是指底层浆、面层浆中所含的绝干纤维总量；
所述涂布工艺采用的是计量辊式涂布技术，具体是在经双叠网成形、复合、压榨、烘干得到的牛皮箱纸板表面以计量辊式涂布的方式，将阻燃苯丙胶乳涂布于所述牛皮箱纸板面层上，形成涂布层；
所述底层与面层中所含绝干纤维总质量与涂布层的质量比为1：0.015。
将实施例1～3制得的高性能环保牛皮箱纸板的主要性能指标进行测试。环压指数按GB/T2679.8-2016《纸板环压强度测定法》测试；正面吸水性按GB/T1540-2002《纸和纸板吸水性的测试方法》测试；阻燃性采用氧指数仪按照ASTM D2863标准测试；平滑度按GB/T456-2002《纸和纸板平滑度的测定》(别克法)测试；耐破指数的测试按GB/T1539-2007《纸板耐破度的测定》测试；耐折度按GB/T2679.5-2002《纸和纸板耐折度的测定》测试。测试结果如表1所示。
表1实施例1～3制得的高性能环保牛皮箱纸板的主要性能指标测试结果表
技术指标 实施例1 实施例2 实施例3
定量g/m<sup>2</sup> 100 120 110
环压指数mN·m<sup>2</sup>/g 6.7 7.6 7.2
正面吸水性g/m<sup>2</sup> 30 31 30.6
阻燃性(极限氧指数％) 30 33 32.4
平滑度(s) 15 16 16
耐破指数(kPa·m<sup>2</sup>/g) 2.4 2.6 2.55
耐折度(次) 15 20 20

Claims (10)

1.一种高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：包括从底至上依次设置的底层、面层和涂布层；其中：
所述底层是由改性木粉浆和短纤维浆组成的底层浆制得；所述面层是由长纤维浆和短纤维浆组成的面层浆制得；所述涂布层是将阻燃苯丙胶乳涂布于面层上形成的；所述长纤维浆、短纤维浆是由国产旧瓦楞纸箱经制浆形成的；所述阻燃苯丙胶乳是由改性复合阻燃剂、功能化改性苯丙胶乳和水组成。
2.根据权利要求1所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述高性能环保牛皮箱纸板的定量为100～120g/m2，环压指数为6.7～7.6mN·m2/g，正面吸水性为30～31g/m2，极限氧指数为30～33％，平滑度为15～16s，耐破指数为2.4～2.6kPa·m2/g，耐折度为15～20次。
3.根据权利要求1所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述改性复合阻燃剂与功能化改性苯丙胶乳的质量比为1：2.5～3.0；所述改性复合阻燃剂是将复合阻燃剂经硅烷偶联剂改性后制得。
4.根据权利要求3所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述复合阻燃剂为聚磷酸铵、聚磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸酯、硼酸锌、磷酸铝中的任意两种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述功能化改性苯丙胶乳采用下述方法制得，步骤如下：
按配比向反应器1中加入甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀；然后加入三亚甲基碳酸酯，搅拌均匀后继续依次向反应体系中加入丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯，恒速搅拌至混合均匀；再将反应体系温度升至70～90℃，加入碳酸氢钠和引发剂，继续再搅拌条件下保温反应2～4h，反应结束后，降至室温，过滤，调节产物的pH值至中性，得到功能化改性苯丙胶乳。
6.根据权利要求5所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯采用下述方法制得，步骤如下：
按配比向反应器2中依次加入甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚，搅拌混匀后加热升温至78～82℃，继续向反应器2中加入双环戊二烯，混匀，然后将反应体系的温度升至85～90℃恒温反应3～4h，反应结束后，冷却至室温，再向所得产物中加入NaOH，搅拌1～2h，最后将所得混合物洗涤、过滤、蒸馏，得到甲基丙烯酸双环戊烯基酯；其中：所述甲基丙烯酸、三氟甲磺酸、对苯二酚、双环戊二烯、NaOH的质量比为0.8～1.2：0.002～0.004：0.00006～0.0001：1.5～2.0：0.0015～0.002。
7.根据权利要求5所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述甲基丙烯酸双环戊烯基酯、水、十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、三亚甲基碳酸酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、碳酸氢钠、引发剂的质量比为1：40～50：0.2～0.3：0.3～0.4：1～1.3：0.2～0.5：4～6：25～35：25～35：0.2～0.4：0.4～0.6。
8.根据权利要求1所述的高性能环保牛皮箱纸板，其特征在于：所述改性木粉浆是利用润胀剂改性木粉后制得，所述润胀剂为混合碱，具体改性方法如下：木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至70～90℃保温润胀60～90min，形成改性木粉浆；其中：所述混合碱由氢氧化钠和碳酸钠组成。
9.权利要求1所述的高性能环保牛皮箱纸板的制备方法，其特征在于：具体方法包括如下步骤：
(1)制浆步骤
(i)长纤维浆、短纤维浆的制备
国产旧瓦楞纸箱经水力碎浆机碎解后，进行高浓除渣，然后经一级三段粗筛，再经分级筛分成长纤维粗浆和短纤维粗浆；所述长纤维粗浆先经一级三段除渣处理，渣子排放；处理后的纤维再依次经一级三段精筛处理，多盘回收机浓缩后，用锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到长纤维浆，贮存于成浆池备用；所述短纤维粗浆依次经一级二段精筛处理、锥形精浆机精磨，最后用水稀释，得到短纤维浆，贮存于浆池备用；
(ii)改性木粉浆的制备
木粉经精磨机处理后，依次加入混合碱和水，搅拌均匀，然后将所得混合物加热至70～90℃保温润胀60～90min，使纤维适当软化，形成质量百分浓度为3～5％的改性木粉浆；
(2)抄纸步骤
分别按配比将步骤(1)得到的改性木粉浆和短纤维浆混合均匀形成底层浆，将所述长纤维浆和短纤维浆混合均匀形成面层浆；然后将所述底层浆和面层浆分别流送上网，在流送系统加入助留助滤剂，再经双叠网成形、复合、压榨、烘干、涂布、压光后卷取得到所述的高性能环保牛皮箱纸板。
10.根据权利要求9所述的高性能环保牛皮箱纸板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述涂布具体是在经双叠网成形、复合、压榨、烘干得到的牛皮箱纸板表面以计量辊式涂布的方式，将阻燃苯丙胶乳涂布于所述牛皮箱纸板面层上，形成涂布层。
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