CN112176763A - 高强度疏水壁纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高强度疏水壁纸，所述高强度疏水壁纸包括高强度壁纸基层和位于其上的具有微纳结构的疏水层的高强度疏水壁纸。壁纸基层中添加了永久性湿强度树脂和多羧基交联复合微原纤化纤维素可以改善纸张的抗张强度和韧性，可以缓解后续的微纳结构的疏水层与壁纸基层之间的应力不匹配程度，使得壁纸在施工过程中不易损坏、变形，降低壁纸的施工难度。微纳结构的疏水层中，具有波形结构的横截面形状，同时，结合疏水层中的纳米乳突结构，可以形成优异的疏水性结构，使得壁纸具有优异的疏水性。此外，疏水层的波形结构还使得疏水层在壁纸的二维X‑Y平面内的韧性得到改善使得壁纸的施工难度降低。

Description

高强度疏水壁纸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度疏水壁纸的制备方法以及由此制备得到的壁纸。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对室内装饰的美感、健康、舒适等要求越来越高，相较于传统的涂料印刷装饰而言，壁纸装饰越来越受到人们的喜爱。壁纸是以木浆纤维制成的原纸，或直接以无纺布为基础，经过印花等后处理步骤所获得的。目前，市面上常用的环保性壁纸中，以木浆纤维制成的原纸为基础的壁纸居多。
然而，壁纸在使用过程中，容易受到污染物和潮湿环境中的水分的影响，附着在壁纸表面，进而使得壁纸易于发霉、变色，影响美观和使用寿命。疏水壁纸可以很好地解决这一问题。
目前，市面上常用的疏水性壁纸包括两类，一类是以在壁纸基层表面涂覆UV涂层，利用UV涂层的疏水性；另一类是在基层表面层叠设置多个结构，然后在外层设置防水层。这两种疏水性壁纸存在制造工艺难度较大，成本高，壁纸施工难度大，疏水的UV涂层或防水层与壁纸基层的结合不稳定，疏水性差等缺陷。
为了，本发明从疏水壁纸的基层和疏水层两个方面进行改进，旨在提供一种制备工艺相对简单，疏水性能好，壁纸易于施工的疏水壁纸。
发明内容
为了解决现有的疏水壁纸中所存在的上述问题，本发明提供了一种高强度疏水壁纸的制备方法。本发明的高强度疏水壁纸包括两个方面，其一为高强度壁纸基层，其二为微纳结构的疏水层。
一、高强度壁纸基层
本发明的高强度壁纸基层是以复合纸浆为原料，经过造纸工艺而得到的原纸，其制备方法为：
以针叶浆:阔叶浆的质量比为1-3:1的纸浆为原料浆，在碎浆机中进行打浆30-50分钟，控制打浆度在35-40°SR，然后将永久性湿强度树脂、多羧基交联复合微原纤化纤维素加入复合纸浆中，永久性湿强度树脂的浓度控制在0.02-0.05%，多羧基交联复合微原纤化纤维素的浓度控制在0.1-0.3%，在温度为60-80℃，转速为300-600rpm，搅拌30-60分钟；然后进行上网、抄造、干燥成型。
其中，所述永久性湿强度树脂是交联的树脂，选自聚酰氨基胺-环氧卤丙烷树脂、聚二异氰酸酯树脂、聚酰氨基胺-表卤代醇树脂、多二异氰酸酯树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。
其中，多羧基交联复合微原纤化纤维素的制备方法为：
将多羧基化合物加入热水中，配制成质量浓度为20-40%的酸溶液，然后将微原纤化纤维素加入所述酸溶液中，混合分散均匀，所述微原纤化纤维素的质量浓度为1-3%，然后在80-100℃下进行微波处理，得到多羧基交联复合微原纤化纤维素的悬浮液最后将悬浮液进行洗涤脱酸处理，即可得到多羧基交联复合微原纤化纤维素。
其中，所述微波处理的频率为1000-2000MHz，微波处理时间为30-90min。
其中，所述多羧基化合物选自丙二酸、己二酸、戊二酸、柠檬酸、琥珀酸中的一种或多种，优选为柠檬酸。
二、微纳结构的疏水层
本发明的微纳结构的疏水层直接形成于高强度壁纸基层表面，疏水层包括疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂，疏水层的厚度为500nm-1000nm，所述微纳结构的疏水层具有波形结构的横截面形状，所述波形结构的波峰与波谷之间的高度差约为100-300nm，相邻波峰之间的间距为300-500nm。
其制备方法包括：
预先将将疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂按照质量比为（30-70）:（70-30）混合，然后分散在水和异丙醇的混合溶液中，疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂的总浓度约为60%-75%，得到疏水层分散液，然后将百叶窗结构的掩模或栅格结构的掩模与高强度壁纸基层贴合，然后在掩模表面刷涂所述疏水层分散液，并使疏水层分散液填满掩模间隙，然后将掩模以垂直与壁纸基层的方向去除，静置30-60s，使得少量的疏水层分散液流延至未刷涂区域，然后在90-120℃下快速干燥，即可得到具有波形结构的横截面形状的微纳结构的疏水层。
其中，所述波形结构的横截面形状是指，在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状和/或沿着壁纸的Y方向的横截面上具有波形形状。
所述疏水性氧化物纳米颗粒为疏水性二氧化硅，其粒度范围为5-100nm，优选为10-30nm。
最后，本发明还得到了一种由上述高强度壁纸基层和位于其上的上述微纳结构的疏水层构成的的高强度疏水壁纸。
在本发明的壁纸中，壁纸基层的制备过程中，在纸浆中添加了永久性湿强度树脂，永久性湿强度树脂可以有效平衡纸浆中纤维电荷，还可以与后续添加的多羧基交联复合微原纤化纤维素交互作用，使得纤维在垂直于纤维素纤维的长径方向上的膨胀和收缩变形受到一定的约束和限制，从而改善纸张的抗张强度。
多羧基交联复合微原纤化纤维素可以有效改善纸张的韧性，可以缓解后续的微纳结构的疏水层与壁纸基层之间的应力不匹配程度，使得壁纸在施工过程中不易损坏、变形，降低壁纸的施工难度。同时，也可以保证壁纸在施工后，其表面的微纳结构疏水层不被破坏，疏水性能好。
本发明的微纳结构的疏水层中，具有波形结构的横截面形状，同时，疏水层分散液中使用了疏水性氧化物纳米颗粒，干燥后，表面的纳米颗粒的一部分露在疏水层表面，形成纳米乳突结构，结合微纳米级的波形结构，可以形成优异的疏水性结构，使得壁纸具有优异的疏水性。此外，疏水层具有波形结构，即在壁纸的二维X-Y平面上，疏水层的厚度具有周期性起伏的特点，这使得疏水层在壁纸的二维X-Y平面内的韧性得到改善。壁纸在施工的过程中，沿着壁纸的二维X-Y平面内的拉应力不会对疏水层造成破坏，从而保障了施工后的壁纸仍然具有优异的疏水性，施工难度降低。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进行进一步地阐述说明。应理解，这些实施例仅仅是用于说明本发明的部分内容，而非全部。在不背离本发明的技术方案和构思的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动都将落入本发明的权利要求范围内。
实施例1
一种高强度疏水壁纸，所述高强度疏水壁纸为包括高强度壁纸基层和位于其上的具有微纳结构的疏水层的高强度疏水壁纸。
所述高强度壁纸基层是以复合纸浆为原料，经过造纸工艺而得到的原纸，其制备方法为：
以针叶浆:阔叶浆的质量比为1:1的纸浆为原料浆，在碎浆机中进行打浆35分钟，控制打浆度约在35-40°SR，然后将永久性湿强度树脂、多羧基交联复合微原纤化纤维素加入复合纸浆中，永久性湿强度树脂的浓度控制在0.03%，多羧基交联复合微原纤化纤维素的浓度控制在0.2%，在温度为65℃，转速为450rpm，搅拌60分钟；然后进行上网、抄造、干燥成型。
其中，所述永久性湿强度树脂是聚酰氨基胺-表卤代醇树脂。
其中，多羧基交联复合微原纤化纤维素的制备方法为：
将柠檬酸加入热水中，配制成质量浓度为35%的酸溶液，然后将微原纤化纤维素加入所述酸溶液中，混合分散均匀，所述微原纤化纤维素的质量浓度为2%，然后在100℃下进行微波处理，得到多羧基交联复合微原纤化纤维素的悬浮液最后将悬浮液进行洗涤脱酸处理，即可得到多羧基交联复合微原纤化纤维素。
其中，所述微波处理的频率为2000MHz，微波处理时间为60min。
所述微纳结构的疏水层直接形成于高强度壁纸基层表面，疏水层包括疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂，疏水层的厚度为600nm。所述微纳结构的疏水层是指，在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状和/或沿着壁纸的Y方向的横截面上具有波形形状，所述波形结构的波峰与波谷之间的高度差约为150nm，相邻波峰之间的间距为400nm。
其制备方法包括：
预先将疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂按照质量比为40:60混合，然后分散在水和异丙醇的混合溶液中，疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂的总浓度约为65%，得到疏水层分散液，然后将百叶窗结构的掩模或栅格结构的掩模与高强度壁纸基层贴合，然后在掩模表面刷涂所述疏水层分散液，并使疏水层分散液填满掩模间隙，然后将掩模以垂直与壁纸基层的方向去除，静置40s，使得少量的疏水层分散液流延至未刷涂区域，然后在110℃下快速干燥，即可得到具有波形结构的横截面形状的微纳结构的疏水层。
其中，所述波形结构的横截面形状是指，在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状和沿着壁纸的Y方向的横截面上具有波形形状。
所述疏水性氧化物纳米颗粒为疏水性二氧化硅，其粒度范围约为10-30nm。
实施例2
一种高强度疏水壁纸，所述高强度疏水壁纸为包括高强度壁纸基层和位于其上的具有微纳结构的疏水层的高强度疏水壁纸。
所述高强度壁纸基层是以复合纸浆为原料，经过造纸工艺而得到的原纸，其制备方法为：
以针叶浆:阔叶浆的质量比为3:1的纸浆为原料浆，在碎浆机中进行打浆40分钟，控制打浆度约在35-40°SR，然后将永久性湿强度树脂、多羧基交联复合微原纤化纤维素加入复合纸浆中，永久性湿强度树脂的浓度控制在0.04%，多羧基交联复合微原纤化纤维素的浓度控制在0.3%，在温度为70℃，转速为500rpm，搅拌50分钟；然后进行上网、抄造、干燥成型。
其中，所述永久性湿强度树脂是脲醛树脂。
其中，多羧基交联复合微原纤化纤维素的制备方法为：
将己二酸加入80℃热水中，配制成质量浓度为20%的酸溶液，然后将微原纤化纤维素加入所述酸溶液中，混合分散均匀，所述微原纤化纤维素的质量浓度为2%，然后在80℃下进行微波处理，得到多羧基交联复合微原纤化纤维素的悬浮液最后将悬浮液进行洗涤脱酸处理，即可得到多羧基交联复合微原纤化纤维素。
其中，所述微波处理的频率为1500MHz，微波处理时间为60min。
所述微纳结构的疏水层直接形成于高强度壁纸基层表面，疏水层包括疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂，疏水层的厚度为600nm。所述微纳结构的疏水层是指，在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状，所述波形结构的波峰与波谷之间的高度差约为100nm，相邻波峰之间的间距为300nm。
其制备方法包括：
预先将疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂按照质量比为50:50混合，然后分散在水和异丙醇的混合溶液中，疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂的总浓度约为60%，得到疏水层分散液，然后将百叶窗结构的掩模与高强度壁纸基层贴合，然后在掩模表面刷涂所述疏水层分散液，并使疏水层分散液填满掩模间隙，然后将掩模以垂直与壁纸基层的方向去除，静置50s，使得少量的疏水层分散液流延至未刷涂区域，然后在120℃下快速干燥，即可得到具有波形结构的横截面形状的微纳结构的疏水层。
所述疏水性氧化物纳米颗粒为疏水性二氧化硅，其粒度范围约为10-30nm。
实施例3
一种高强度疏水壁纸，所述高强度疏水壁纸为包括高强度壁纸基层和位于其上的具有微纳结构的疏水层的高强度疏水壁纸。
所述高强度壁纸基层是以复合纸浆为原料，经过造纸工艺而得到的原纸，其制备方法为：
以针叶浆:阔叶浆的质量比为2:1的纸浆为原料浆，在碎浆机中进行打浆50分钟，控制打浆度约在35-40°SR，然后将永久性湿强度树脂、多羧基交联复合微原纤化纤维素加入复合纸浆中，永久性湿强度树脂的浓度控制在0.05%，多羧基交联复合微原纤化纤维素的浓度控制在0.3%，在温度为80℃，转速为600rpm，搅拌60分钟；然后进行上网、抄造、干燥成型。
其中，所述永久性湿强度树脂是交联的树脂，为聚二异氰酸酯树脂。
其中，多羧基交联复合微原纤化纤维素的制备方法为：
将柠檬酸加入60℃的热水中，配制成质量浓度为40%的酸溶液，然后将微原纤化纤维素加入所述酸溶液中，混合分散均匀，所述微原纤化纤维素的质量浓度为3%，然后在90℃下进行微波处理，得到多羧基交联复合微原纤化纤维素的悬浮液最后将悬浮液进行洗涤脱酸处理，即可得到多羧基交联复合微原纤化纤维素。
其中，所述微波处理的频率为2000MHz，微波处理时间为70min。
所述微纳结构的疏水层直接形成于高强度壁纸基层表面，疏水层包括疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂，疏水层的厚度约为800nm。所述微纳结构的疏水层是指在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状和沿着壁纸的Y方向的横截面上具有波形形状，所述波形结构的波峰与波谷之间的高度差约为250nm，相邻波峰之间的间距为500nm。
其制备方法包括：
预先将疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂按照质量比为60:40混合，然后分散在水和异丙醇的混合溶液中，疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂的总浓度约为70%，得到疏水层分散液，然后将栅格结构的掩模与高强度壁纸基层贴合，然后在掩模表面刷涂所述疏水层分散液，并使疏水层分散液填满掩模间隙，然后将掩模以垂直与壁纸基层的方向去除，静置40s，使得少量的疏水层分散液流延至未刷涂区域，然后在100℃下快速干燥，即可得到具有波形结构的横截面形状的微纳结构的疏水层。
其中，所述波形结构的横截面形状是指，在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状和/或沿着壁纸的Y方向的横截面上具有波形形状。
所述疏水性氧化物纳米颗粒为疏水性二氧化硅，其粒度范围为10-30nm之间。
对比例1
相较于实施例3，省略实施例3中的掩模，直接将疏水层分散液刷涂在高强度壁纸基层表面，得到厚度约为1000nm的疏水层。
对比例2
相较于实施例3，省略实施例3中的永久性湿强度树脂和多羧基交联复合微原纤化纤维素，直接将针叶浆:阔叶浆的质量比为2:1的纸浆为原料浆进行打浆、上网、抄造、干燥成型。然后，在直接将疏水层分散液刷涂在高强度壁纸基层表面，得到厚度约为1000nm的疏水层。
对比例3
相较于实施例3，省略实施例3中的永久性湿强度树脂和多羧基交联复合微原纤化纤维素，直接将针叶浆:阔叶浆的质量比为2:1的纸浆为原料浆进行打浆、上网、抄造、干燥成型。然后利用掩模进行刷涂，得到具有波形结构的横截面形状的微纳结构的疏水层。
对上述实施例1-3和对比例1-3中的壁纸进行了疏水性能的评价测试，具体结果如下表所示。
水接触角（°） 水滚落角（°） 施工后的水接触角（°）
实施例1 155 5 155
实施例2 154 5 154
实施例3 156 5 156
对比例1 150 15 138
对比例2 150 18 129
对比例3 155 5 146
从上表的测试结果可以发现，本发明的包括高强度壁纸基层和位于其上的具有微纳结构的疏水层的的高强度疏水壁纸具有优异的疏水性能，且在施工后仍然能够保持原有的优异的疏水性能，即该壁纸具有高强度和易施工的特点。

Claims (9)

1.一种高强度疏水壁纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）高强度壁纸基层的制备
以针叶浆:阔叶浆的质量比为1-3:1的纸浆为原料浆，在碎浆机中进行打浆30-50分钟，控制打浆度在35-40°SR，然后将永久性湿强度树脂、多羧基交联复合微原纤化纤维素加入复合纸浆中，永久性湿强度树脂的浓度控制在0.02-0.05%，多羧基交联复合微原纤化纤维素的浓度控制在0.1-0.3%，在温度为60-80℃，转速为300-600rpm，搅拌30-60分钟；然后进行上网、抄造、干燥成型；
（2）微纳结构的疏水层的制备
预先将将疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂按照质量比为（30-70）:（70-30）混合，然后分散在水和异丙醇的混合溶液中，疏水性氧化物纳米颗粒和氟系共聚物树脂的总浓度约为60%-75%，得到疏水层分散液，然后将百叶窗结构的掩模或栅格结构的掩模与高强度壁纸基层贴合，然后在掩模表面刷涂所述疏水层分散液，并使疏水层分散液填满掩模间隙，然后将掩模以垂直与壁纸基层的方向去除，静置30-60s，使得少量的疏水层分散液流延至未刷涂区域，然后在90-120℃下快速干燥，即可得到具有波形结构的横截面形状的微纳结构的疏水层。
2.如权利要求1所述的一种高强度疏水壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述永久性湿强度树脂是交联的树脂，选自聚酰氨基胺-环氧卤丙烷树脂、聚二异氰酸酯树脂、聚酰氨基胺-表卤代醇树脂、多二异氰酸酯树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的一种高强度疏水壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述多羧基交联复合微原纤化纤维素的制备方法为：将多羧基化合物加入热水中，配制成质量浓度为20-40%的酸溶液，然后将微原纤化纤维素加入所述酸溶液中，混合分散均匀，所述微原纤化纤维素的质量浓度为1-3%，然后在80-100℃下进行微波处理，得到多羧基交联复合微原纤化纤维素的悬浮液最后将悬浮液进行洗涤脱酸处理，即可得到多羧基交联复合微原纤化纤维素。
4.如权利要求3所述的一种高强度疏水壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述微波处理的频率为1000-2000MHz，微波处理时间为30-90min。
5.如权利要求4所述的一种高强度壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述多羧基化合物选自丙二酸、己二酸、戊二酸、柠檬酸、琥珀酸中的一种或多种，优选为柠檬酸。
6.如权利要求1所述的一种高强度疏水壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述疏水层的厚度为500nm-1000nm，所述微纳结构的疏水层具有波形结构的横截面形状，所述波形结构的波峰与波谷之间的高度差约为100-300nm，相邻波峰之间的间距为300-500nm。
7.如权利要求6所述的一种高强度疏水壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述波形结构的横截面形状是指，在壁纸的二维X-Y平面中，沿着壁纸的X方向的横截面上具有波形形状和/或沿着壁纸的Y方向的横截面上具有波形形状。
8.如权利要求7所述的一种高强度疏水壁纸的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述疏水性氧化物纳米颗粒为疏水性二氧化硅，其粒度范围为5-100nm，优选为10-30nm。
9.一种高强度疏水壁纸，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
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