CN112874108A - 一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112874108A
CN112874108A CN202110066287.8A CN202110066287A CN112874108A CN 112874108 A CN112874108 A CN 112874108A CN 202110066287 A CN202110066287 A CN 202110066287A CN 112874108 A CN112874108 A CN 112874108A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste paper
composite material
reinforced polymer
layered
modified waste
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110066287.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112874108B (zh
Inventor
胡传双
郑彬炜
章伟伟
古今
涂登云
关丽涛
云虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Agricultural University
Original Assignee
South China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Agricultural University filed Critical South China Agricultural University
Priority to CN202110066287.8A priority Critical patent/CN112874108B/zh
Publication of CN112874108A publication Critical patent/CN112874108A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112874108B publication Critical patent/CN112874108B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
    • B32B29/06—Layered products comprising a layer of paper or cardboard specially treated, e.g. surfaced, parchmentised
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/10—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/304—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl halide (co)polymers, e.g. PVC, PVDC, PVF, PVDF
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/08—Impregnating
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/14—Carboxylic acids; Derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16—Sizing or water-repelling agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/028—Paper layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/73—Hydrophobic

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

本发明属于疏水改性的复合材料技术领域，公开了一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料是将废纸浸渍于长链脂肪酸的有机溶液中，待有机溶剂完全挥发；将沉积长链脂肪酸的废纸在100～180℃反应，得到疏水改性废纸；将单层疏水改性废纸与单层聚合物薄膜交替层叠组坯，在130～180℃，压力为0.1～5MPa热压成型制得。该复合材料具有高强度和低吸水率，纸张疏水改性过程高效、环保。该方法采用固相反应方式，有效保持废纸的完整，保持其力学性能的同时降低废纸增强聚合物层状复合材料的吸水率，扩大废纸增强聚合物层状复合材料的使用范围、延长其使用寿命，具有广阔的应用前景。

Description

一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于疏水改性的复合材料技术领域，更具体地，涉及一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
废纸主要指废弃的纸和纸板，包括新闻纸、办公纸、包装纸、滤纸、瓦楞纸板等。纸张是由纤维网络形成的多孔薄层材料，由于纸纤维的长度、质量和机械性能一致性高，具有较高的拉伸强度和杨氏模量，近年来，国内外对利用整纸废纸制备层状复合材料的研究日益增加。然而，由于废纸中含有大量的纤维成分，而纤维具有高亲水性，纸张中连续的纤维网络难以被疏水的聚合物基体完全包覆，水分容易通过毛细管作用传递到纤维和基体结合界面的间隙以及未被基体填充的纸张孔隙中，导致废纸增强聚合物层状复合材料的吸水率往往处于较高水平。许多研究表明，当纸含量大于50wt％时，废纸增强聚合物层状复合材料的24h吸水率通常大于20％。在前期的研究中，我们发现，当纸含量为78.5wt％时，废旧报纸/聚乙烯层状复合材料的24h吸水率高达49.3％。尽管可以对复合材料的横截面进行充分保护以防止水分进入，但复合材料在使用过程中会不可避免地产生开裂和翘曲，水分仍然可以通过这些缺陷进入复合材料中，这极大地限制了复合材料的开发和应用。因此，在制备废纸增强聚合物层状复合材料过程中，对废纸进行疏水改性是十分有必要的。
目前，对纸张进行疏水改性的方法主要包括疏水/超疏水涂层和纤维表面改性。疏水/超疏水涂层的附着力较弱，耐久性差，制备过程复杂且成本较高，难以应用于工业生产。目前，主要通过化学改性方法对纤维进行表面疏水改性，包括硅烷化、醚化和酯化等化学方法，使纤维素葡萄糖基环上亲水的活性羟基与化合物发生反应，转化为疏水基团。
长链脂肪酸是一种从动植物油脂中提取的且碳链上碳原子数大于12的脂肪酸，具有低表面能的长烃链和活性羧基，其活性羧基能与纤维素上的活性羟基反应形成酯键，从而把低表面能的长烃链接枝到纤维表面，赋予纤维疏水性，以提高纸张的耐水性能。由于长链脂肪酸具有成本低、环境友好、与纤维素生物相容等优点，近年来已被广泛用作纤维素的疏水改性剂。He等(He,etal.AcsApplied Materials&Interfaces,2013,5(3):585-591.)采用溶剂蒸发结晶法，制备了一种新型的可生物降解的高疏水性纤维素膜，水接触角达到145°。Chen等(Chen,etal.InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,2020,142:846-854.)以硬脂酸改性后的微晶纤维素(MCC)/纳米纤维素(NCC)为增强剂，制备了具有良好力学性能和疏水性能的淀粉复合膜。结果表明，添加2％改性MCC和0.5％改性NCC可以使复合膜的疏水性分别提高65.0％和30.3％。这些研究表明，长链脂肪酸是一种良好的纤维素疏水改性剂，有利于提高纸张的耐水性能。然而，在上述的改性方法中，为了使纤维素和长链脂肪酸充分反应，通常需要将纤维素薄膜或纤维素纸浸泡在有机溶剂中，并且在高温下剧烈搅拌以获得疏水性。这种在溶剂体系中反应的方法尽管能提高纸张的耐水性，但会破坏纸张的纤维网络，甚至会导致纤维的解离，破坏纸张的完整性，而纸增强聚合物层状复合材料良好的力学性能主要得益于纸张中连续的纤维网络结构。因此，溶剂反应体系是一种低效的纸张改性方法，不适用于废纸增强聚合物层状复合材料的疏水改性。
因此，开发一种温和、简易且环境友好的长链脂肪酸疏水改性方法，同时在疏水改性过程中维持纸张的完整性，对废纸增强聚合物层状复合材料的开发和应用具有深远的意义。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料。该复合材料具有高强度和低吸水率，在潮湿状态下依然具有良好的力学性能，具有十分广阔的应用前景。
本发明的另一目的在于提供上述层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料的制备方法。该方法温和、简易且环境友好，不仅能提高纸张和复合材料的耐水性能，并且在改性过程中能维持纸张的完整性，保证复合材料良好的力学性能。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，所述复合材料是将废纸浸渍于长链脂肪酸的有机溶液中，待有机溶剂完全挥发；将沉积长链脂肪酸的废纸在100～180℃反应，得到疏水改性废纸；将单层该疏水改性废纸与单层聚合物薄膜交替层叠组坯，在130～180℃，压力为0.1～5MPa热压成型制得。
优选地，所述废纸为未经剪切和粉碎的新闻纸、办公纸、包装纸、瓦楞纸板、牛皮纸一种以上。
优选地，所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述长链脂肪酸的有机溶液的浓度为0.35～7wt％，所述长链脂肪酸的有机溶液和废纸的用量比为(0.075～0.25)mL:1cm2。
优选地，所述长链脂肪酸为十二烷酸、十六烷酸、十八烷酸或二十烷酸中的一种以上；有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、二甲醚、乙醚或丙酮中的一种以上。
优选地，所述在100～180℃的反应时间为0.1～10h。
优选地，所述单层聚合物薄膜的厚度为0.01～0.05mm；所述组坯的厚度为1～10mm。
优选地，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中的一种以上。
更为优选的，所述聚乙烯的分子量为40000～300000，所述聚丙烯的分子量为50000～420000，所述聚氯乙烯的分子量为50000～110000。
优选地，所述复合材料2h的吸水率为1.1～6.3％，2h的吸水厚度膨胀率为1～4.4％；所述复合材料在2h吸水前的拉伸强度为24.2～84.0MPa，在2h吸水后的拉伸强度为17.5～63.5MPa。
所述具有高强度和低吸水率的废纸增强聚合物层状复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.将废纸浸渍于长链脂肪酸的有机溶液中，待有机溶剂完全挥发；将沉积长链脂肪酸的废纸在100～180℃反应0.1～10h，得到疏水改性废纸；
S2.将疏水改性废纸与聚合物薄膜交替层叠组坯，置于温度为130～180℃，压力为0.1～5MPa的热压成型机中，制得层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料。
本发明在疏水改性过程中将废纸首先浸渍在长链脂肪酸的易挥发有机溶剂溶液中，待有机溶剂完全挥发，然后置于高温干燥箱中，长链脂肪酸在纸纤维表面熔融并与纸纤维发生酯化反应，得到疏水改性废纸。本发明中废纸中的纤维素纤维和长链脂肪酸进行酯化反应，其为固相反应体系，由于废纸是先浸渍于长链脂肪酸的有机溶液中，待有机溶剂完全挥发后，再放置在100～180℃的干燥箱中反应以获得疏水性的废纸。因此，该方法具有温和、简易和环境友好等特点。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料具有强度高，吸水量少，并且在潮湿状态下依然具有良好的力学性能等优势，具有十分广阔的应用前景。
2.本发明选择的长链脂肪酸，为环境友好型商业疏水改性剂，绿色环保。以易挥发有机溶剂作为溶剂，不仅防止水污染，并且可以对有机溶剂进行回收，循环利用。
3.本发明的疏水改性废纸中的纤维素和长链脂肪酸的酯化反应是一种固相反应体系，具有温和、简易和环境友好等特点。不仅可以提高废纸及其增强聚合物层状复合材料的耐水性能，而且在改性过程中可以维持废纸的完整性，从而保证复合材料良好的力学性能。
4.本发明的方法有效保持废纸的完整性和降低废纸增强聚合物层状复合材料的吸水率，解决了废纸疏水改性过程中易破碎和废纸增强聚合物层状复合材料使用过程中的吸水问题，从而扩大废纸及其增强聚合物层状复合材料的使用范围、延长使用寿命，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中废旧报纸疏水改性前后的表面接触角照片。
图2为实施例1中废旧报纸疏水改性前后的纤维的扫描电镜照片。
图3为实施例1中疏水改性前后废旧报纸增强聚乙烯复合材料的背散射扫描电镜照片。
图4为实施例2中废旧报纸疏水改性前后的表面接触角照片。
图5为实施例2中废旧报纸疏水改性前后废旧报纸增强聚乙烯复合材料的背散射扫描电镜照片。
图6为实施例3中废旧报纸疏水改性前后的表面接触角照片。
图7为实施例3中废旧报纸疏水改性前后废旧报纸增强聚乙烯复合材料的背散射扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1.制备：
(1)将废旧报纸(200mm*200mm*0.050mm)浸渍于70mL的5wt％的长链脂肪酸(十八烷酸)的乙醇溶液中，待有机溶剂完全挥发；将沉积十八烷酸的废旧报纸放置在150℃干燥2h，得到疏水改性报纸；
(2)将单层疏水改性报纸与单层聚乙烯薄膜(200mm*200mm*0.015mm)交替层叠组坯，合计40层，置于热压成型机中，在160℃保持压力为2MPa热压25min，得到层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其厚度为1mm。
2.性能测试：上述疏水改性报纸的水接触角为108.2°，2h吸水率为30.7％，(干)拉伸强度为66.4MPa，(湿)拉伸强度为47.8MPa；层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料的2h吸水率为3.3％，2h吸水厚度膨胀率为2.2％，(干)拉伸强度为61.3MPa，(湿)拉伸强度为46.3MPa。(注：干、湿拉伸强度分别指废纸或复合材料在2h吸水前、后的拉伸强度)。
图1为本实施例中废旧报纸疏水改性前后的表面水接触角照片。其中，(a)为废旧报纸，(b)为疏水改性报纸。从图1中可知，未改性的废旧报纸表面具有亲水性，改性后的废旧报纸表面具有疏水性。图2为本实施例中废旧报纸疏水改性前后纤维的扫描电镜照片。其中，(a)为废旧报纸的纤维，(b)为疏水改性废旧报纸的纤维。从图2中可知，改性废旧报纸纤维表面有均匀的硬脂酸涂层覆盖。图3为本实施例中疏水改性前后废旧报纸增强聚乙烯复合材料的背散射扫描电镜照片。其中，(a)为层状的废纸增强聚乙烯复合材料，(b)为层状的疏水改性废旧报纸增强聚乙烯复合材料。从图3中可知，聚乙烯基体在改性后的纸层中渗透更充分，疏水改性废旧报纸增强聚乙烯复合材料具有更紧密的结构，纸纤维表明被充分改性，废纸层和聚乙烯层的界面良好，没有出现分层。
实施例2
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述的长链脂肪酸为十六烷酸；所述干燥的温度为130℃；所述干燥的时间为1h。
所得疏水改性报纸的水接触角为112.5°，2h吸水率为24.3％，(干)拉伸强度为62.9MPa，(湿)拉伸强度为43.8MPa；层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料的2h吸水率为2.5％，2h吸水厚度膨胀率为1.52％，(干)拉伸强度为77.1MPa，(湿)拉伸强度为63.55MPa。
图4为本实施例中废旧报纸疏水改性前后的表面水接触角照片。其中，(a)为废旧报纸，(b)为疏水改性报纸。从图4中可知，未改性的废旧报纸表面具有亲水性，改性后的废旧报纸的表面具有疏水性。图5为本实施例中疏水改性前后废旧报纸增强聚乙烯复合材料的背散射扫描电镜照片。其中，(a)为层状的废纸增强聚乙烯复合材料，(b)为层状的疏水改性废旧报纸增强聚乙烯复合材料。从图5中可知，改性后聚乙烯基体在纸层中渗透更充分，纸层内具有更紧密的结构，但废纸层间仍然出现分层。
实施例3
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述的长链脂肪酸为二十烷酸，所述干燥的温度为170℃；所述干燥的时间为3h。
所得疏水改性报纸的水接触角为113.8°，2h吸水率为37.8％，(干)拉伸强度为64.1MPa，(湿)拉伸强度为45.0MPa；层状的疏水改性废纸增强聚乙烯复合材料的2h吸水率为3.8％，2h吸水厚度膨胀率为3.3％，(干)拉伸强度为70.3MPa，(湿)拉伸强度为58.1MPa。
图6为本实施例中废旧报纸疏水改性前后的表面水接触角照片。其中，(a)为废旧报纸，(b)为疏水改性报纸。从图6中可知，未改性的废旧报纸表面具有亲水性，改性后的废旧报纸表面具有疏水性。图7为本实施例中疏水改性前后废旧报纸增强聚乙烯复合材料的背散射扫描电镜照片。其中，(a)为层状的废纸增强聚乙烯复合材料，(b)为层状的疏水改性废旧报纸增强聚乙烯复合材料。从图7中可知，聚乙烯基体在改性后纸层中渗透更充分，纸层内具有更紧密的结构，但纸层间发生了严重分层，这是有与硬脂酸相比，二十烷酸的碳链较长，其羧基与纸纤维上的羟基反应比较困难，纸纤维没有被充分改性，废纸层和聚乙烯层的界面较弱。
实施例4
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述废纸为废旧打印纸(200mm*200mm*0.055mm)；有机溶剂为甲醇；所述干燥的温度为180℃；聚合物薄膜为聚丙烯薄膜；步骤(2)中所述热压温度为180℃。
所得疏水改性废旧打印纸的2h吸水率为16.3％，(干)拉伸强度为62.4MPa，(湿)拉伸强度为43.6MPa；层状的疏水改性废旧打印纸增强聚丙烯复合材料的2h吸水率为2.7％，2h吸水厚度膨胀率为1.6％，(干)拉伸强度为84.0MPa，(湿)拉伸强度为52.8MPa。
实施例5
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述的废纸为废旧滤纸(d＝180mm，t＝0.200mm)，有机溶剂为丙醇，所述干燥的温度为140℃；聚合物薄膜为聚氯乙烯薄膜；步骤(2)中所述热压温度为140℃。
所得疏水改性废旧滤纸2h吸水率为21.3％，(干)拉伸强度为11.0MPa，(湿)拉伸强度为8.7MPa；层状的疏水改性废旧滤纸增强聚丙烯复合材料的2h吸水率为6.3％，2h吸水厚度膨胀率为4.4％，(干)拉伸强度为24.2MPa，(湿)拉伸强度为17.5MPa。
实施例6
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述十八烷酸的乙醇溶液的浓度为3wt％；溶液用量为100mL；所述干燥的时间为1.5h。
层状的疏水改性废纸增强聚乙烯复合材料的2h吸水率为3％，2h吸水厚度膨胀率为1％，(干)拉伸强度为65.5MPa，(湿)拉伸强度为49.9MPa。
实施例7
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述十八烷酸的乙醇溶液的浓度为7wt％；溶液用量为40mL；所述干燥的时间为3.5h。
层状的疏水改性废纸增强聚乙烯复合材料的2h吸水率为4.2％，2h吸水厚度膨胀率为3.0％，(干)拉伸强度为63.0MPa，(湿)拉伸强度为42.6MPa。
实施例8
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述长链脂肪酸为十六烷酸；有机溶剂为二甲醚；所述干燥的温度为140℃，所述干燥的时间为4h。
所得疏水改性废旧报纸的水接触角为114.8°，2h吸水率为22.7％，(干)拉伸强度为61.1MPa，(湿)拉伸强度为49.5MPa；层状的疏水改性废纸增强聚乙烯复合材料的2h吸水率为3.1％，2h吸水厚度膨胀率为2.0％，(干)拉伸强度为63.8MPa，(湿)拉伸强度为52.6MPa。
实施例9
与实施例1不同的在于：步骤(1)中所述长链脂肪酸为十二烷酸；有机溶剂为乙醚；所述干燥的温度为160℃，所述干燥的时间为1h。
所得疏水改性废旧报纸的水接触角为121.2°，2h吸水率为13.1％，(干)拉伸强度为64.8MPa，(湿)拉伸强度为53.0MPa；层状的疏水改性废纸增强聚乙烯复合材料的2h吸水率为1.1％，2h吸水厚度膨胀率为1.0％，(干)拉伸强度为68.9MPa，(湿)拉伸强度为61.9MPa。
本发明疏水改性废纸的水接触角为108～121.2°，改性后的废纸表面具有疏水性，疏水改性不仅可以提高废纸及其增强聚合物层状复合材料的耐水性能，而且在改性过程中可以维持废纸的完整性，从而保证复合材料良好的力学性能。复合材料2h的吸水率为1.1～6.3％，2h的吸水厚度膨胀率为1～4.4％；所述复合材料在2h吸水前的拉伸强度为24.2～84.0MPa，在2h吸水后的拉伸强度为17.5～63.5MPa。本发明的方法有效保持废纸的完整性和降低废纸增强聚合物层状复合材料的吸水率，解决了废纸疏水改性过程中易破碎和废纸增强聚合物层状复合材料使用过程中的吸水问题，从而扩大废纸及其增强聚合物层状复合材料的使用范围、延长使用寿命，具有广阔的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料是将废纸浸渍于长链脂肪酸的有机溶液中，待有机溶剂完全挥发；将沉积长链脂肪酸的废纸在100～180℃反应，得到疏水改性废纸；将单层该疏水改性废纸与单层聚合物薄膜交替层叠组坯，在130～180℃，压力为0.1～5MPa热压成型制得。
2.根据权利要求1所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述废纸为未经剪切和粉碎的新闻纸、办公纸、包装纸、瓦楞纸板、牛皮纸中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述长链脂肪酸的有机溶液的浓度为0.35～7wt％，所述长链脂肪酸的有机溶液和废纸的用量比为(0.075～0.25)mL:1cm2。
4.根据权利要求1所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述长链脂肪酸为十二烷酸、十六烷酸、十八烷酸或二十烷酸中的一种以上；所述长链脂肪酸的有机溶液中有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、二甲醚、乙醚或丙酮中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述单层聚合物薄膜的厚度为0.01～0.05mm；所述组坯的厚度为1～10mm。
6.根据权利要求1所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中的一种以上。
7.根据权利要求6所述的层状的废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述聚乙烯的分子量为40000～300000，所述聚丙烯的分子量为50000～420000，所述聚氯乙烯的分子量为50000～110000。
8.根据权利要求1所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料，其特征在于，所述复合材料2h的吸水率为1.1～6.3％，2h的吸水厚度膨胀率为1～4.4％；所述复合材料在2h吸水前的拉伸强度为24.2～84.0MPa，在2h吸水后的拉伸强度为17.5～63.5MPa。
9.根据权利要求1-8任一项所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将废纸浸渍于长链脂肪酸的有机溶液中，待有机溶剂完全挥发；将沉积长链脂肪酸的废纸在100～180℃反应0.1～10h，得到疏水改性废纸；
S2.将疏水改性废纸与聚合物薄膜交替层叠组坯，置于温度为130～180℃，压力为0.1～5MPa的热压成型机中，制得层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料。
10.权利要求1-8任一项所述的层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料在室内家具、室内地板或汽车内饰领域中的应用。
CN202110066287.8A 2021-01-19 2021-01-19 一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用 Active CN112874108B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110066287.8A CN112874108B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110066287.8A CN112874108B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112874108A true CN112874108A (zh) 2021-06-01
CN112874108B CN112874108B (zh) 2022-05-13

Family

ID=76049336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110066287.8A Active CN112874108B (zh) 2021-01-19 2021-01-19 一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112874108B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102516823A (zh) * 2011-12-13 2012-06-27 西南科技大学 一种疏水性三氧化二铬的制备方法
CN103952945A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 东北林业大学 一种耐磨损的超疏水滤纸的制备方法
CN104988552A (zh) * 2015-06-12 2015-10-21 厦门大学 一种超疏水铝片的制备方法
CN107933042A (zh) * 2017-10-16 2018-04-20 华南农业大学 一种整纸纸塑复合材料及其制备方法与应用
CN111546740A (zh) * 2019-12-30 2020-08-18 南通醋酸纤维有限公司 一种可以生物降解的纸塑复合结构及其制备方法
CN112056615A (zh) * 2014-10-20 2020-12-11 菲利普莫里斯生产公司 疏水性包装材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102516823A (zh) * 2011-12-13 2012-06-27 西南科技大学 一种疏水性三氧化二铬的制备方法
CN103952945A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 东北林业大学 一种耐磨损的超疏水滤纸的制备方法
CN112056615A (zh) * 2014-10-20 2020-12-11 菲利普莫里斯生产公司 疏水性包装材料
CN104988552A (zh) * 2015-06-12 2015-10-21 厦门大学 一种超疏水铝片的制备方法
CN107933042A (zh) * 2017-10-16 2018-04-20 华南农业大学 一种整纸纸塑复合材料及其制备方法与应用
CN111546740A (zh) * 2019-12-30 2020-08-18 南通醋酸纤维有限公司 一种可以生物降解的纸塑复合结构及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑彬炜: "废旧报纸/HDPE膜层压复合材料制备与性能表征", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112874108B (zh) 2022-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Multifunctional lignin-based composite materials for emerging applications
Juntaro et al. Nanocellulose enhanced interfaces in truly green unidirectional fibre reinforced composites
EP3426722A1 (en) Method of producing shape-retaining cellulose products, and shape-retaining cellulose products therefrom
US20220251784A1 (en) Production of sheets comprising fibrillated cellulose
Sequeira et al. Preparation and properties of cellulose/silica hybrid composites
CN110392699B (zh) 具有高纤维素纤维含量的熔融加工材料
JP2021507830A (ja) ミクロフィブリル化セルロースを含む多層フィルム
JP2009144262A (ja) 表面修飾セルロース短繊維およびその製造方法
CN109153856A (zh) 以冷温系统和方法用水性碱性和尿素溶液制备的木质纤维素复合物
Huang et al. Lignin-enhanced wet strength of cellulose-based materials: a sustainable approach
Sutradhar et al. Effect of fiber ratio and chemical treatment on properties of banana and betel nut fiber reinforced hybrid polypropylene composites
Zhang et al. Preparation of eco-friendly cryogel absorbent/paper mulch composite with cellulose/ZnCl2 gel as adhesive
CN112874108B (zh) 一种层状的疏水改性废纸增强聚合物复合材料及其制备方法和应用
CA3192730A1 (en) Lignocellulosic bioplastics and composites, and methods for forming and use thereof
CN114641597A (zh) 交联的mfc
Wu et al. Localized liquefaction coupled with rapid solidification for miniaturizing/nanotexturizing microfibrous bioassemblies into robust, liquid-resistant sheet
CN113174770B (zh) 一种渗透剂协同磷酸浸润耦合蒸汽爆破预处理杨木纤维的方法
CN114651099A (zh) 生产包括化学改性的纤维素纤维的片材的方法
Cai et al. Performance of Binderless Board Manufactured Using Camphor Tree Residue.
Gao et al. An attractive attempt: Facile and direct adhesive of cellulose substrates using inorganic metal salt through partial welding
Li et al. Two modified treatment methods for pretreated corn stalk and its composites with modified lignosulfonate
Zhang et al. Facile And Direct Adhesive of Cellulose Substrates Using Inorganic Metal Salt Through Partial Welding
WO2024192306A1 (en) Nanocellulose compositions and methods of making same
ノビトリ,ハスツチ Functional Nanocellulose from Oil Palm Empty Fruit Bunches Pulp
Promie et al. Cellulose-Based Bioadhesive for Wood-Based Composite Applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant