CN115323826A - 一种强韧型高透光率纸张及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强韧型高透光率纸张及其制备方法与应用。所述方法如下：(1)采用氯化胆碱/乳酸DES脱木素获得纤维；(2)对其进行漂白和化学改性，获得纤维素聚合度高、可及度高的改性DES纤维；(3)将改性DES纤维在水中均匀分散后进行真空抽滤和逐步加压干燥，制备出强韧型高透光率纸张。本发明在制备过程中最大程度保留纤维自身强度并优化纤维间的结合强度，从而使纸张呈现出优异的力学性能，在绿色透明包装、光电器件等领域有潜在的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于制浆造纸领域，具体涉及一种强韧型高透光率纸张及其制备方 法与应用。
背景技术
石油基塑料制品因其密度小、比强度高、耐腐蚀、绝缘、绝热等特性在人 类社会中广泛应用，给人类的生活带来便利。但是，大量塑料(尤其是一次性 塑料)废弃后无法被彻底处理，对自然环境产生巨大负荷。塑料袋、饮料瓶、 农用地膜等一次性塑料产品年废弃量多，是造成“白色污染”的主要来源。另 外，随着电子产品的更新换代，其内部的塑料也随之废弃。
一次性塑料产品大量废弃引发的环境污染引起了政府以及学术领域的高度 重视，开发生物质材料和可生物降解塑料是塑料污染治理的重要方式。纸张是 一种有前景的生物质材料，其原料为纤维素纤维，具有可再生、可回用、可生 物降解等特性。传统纸张可实现规模化生产，但与塑料相比，其透光率低且力 学性能不佳。纳米纸的出现克服了传统纸张的上述问题，除此之外还有具有优 异的阻隔性能，但其制备工艺复杂，成本较高，难以实现规模化发展，限制了 它作为塑料代替品的应用。基于微米级纤维的高透光率纸张兼具传统纸张的易 制备以及纳米纸的透光率高等优点，但其力学性能与纳米纸相比仍有较大差距。 因此，提高基于微米级纤维的高透光率纸张的力学性能对其成为塑料代替品有 着重要的推动作用。
提高普通纸张力学性能的途径有两种：一是提高纤维间的结合强度；二是 提高纤维自身强度，通过筛选纤维原料和优化制浆方法，获得具有优异性能的 纤维。前期的研究在通过提高纤维间的结合强度来提升纸张的强度方面做了大 量工作，涉及的方法有：(1)对纤维进行物理改性(打浆)或化学改性(TEMPO 氧化，羧甲基化等)(Zhou P,Zhu P,ChenG,et al.A Study on the Transmission Haze and Mechanical Properties of HighlyTransparent Paper with Different Fiber Species[J].Cellulose,2018,25,2051–2061.方志强,吴彬,李冠辉,等.基于羧甲 基化木质纤维的高雾度,高透明纸[J].造纸科学与技术,2018,37(06),1-5.)，以提 高纤维间的结合力(主要是氢键作用)；(2)在普通纸中填充CMC、CNC等 连续相，与纸张中的纤维形成氢键结合(Wen H,Gang C,Gang,Yu L,et al.Transparent and Hazy All-Cellulose Composite Films with Superior MechanicalProperties[J].ACS Sustainable Chemistry&Engineering, 2018:acssuschemeng.8b00814.)；(3)对普通纸的热压处理，减少纸张中的缺 陷，提高纤维间结合。这些方法制备的纸张的拉伸强度通常在10-150MPa，与 纳米纸的强度(200-320MPa)仍有较大差别。近年来，研究人员开始将提高纤 维间的结合强度与提高纤维自身强度相结合的方式来提高纸张的强度。Yang等 通过过氧乙酸(PAA)温和脱木素以及热压相结合的方法来制备高强度纸张，所 得纸张强度可达到195MPa，比热压后的硫酸盐浆纸张高出将近100MPa。但该 方法制备的纸张韧性不佳，伸长率仅为2％，且与纳米纸及塑料相比，该纸张透 光率较差(55％)(Xuan Y,Fredrik B,Lars A.B,et al.Preserving CelluloseStructure: Delignified Wood Fibers for Paper Structures of High Strength andTransparency[J]. Biomacromolecules,2018,19(7):3020-3029.)。
因此，如何同时提高纸张韧性和透光率有待解决。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种强韧 型高透光率纸张及其制备方法。
本发明在保护纤维素聚合度的同时提高纤维素的可及度，从而可以实现在 保留纤维自身强度的基础上提升纤维间氢键结合数量，进而制备强韧型高透光 率纸张。首先，通过氯化胆碱/乳酸DES制浆制备出聚合度高、可及度高的纤维； 接着，利用亚氯酸钠漂白以及纤维的化学处理在最大程度地保留纤维素的聚合 度的基础上进一步提升纤维素的可及度，为提高纸张中纤维间的氢键数量、增 强纤维间的氢键结合奠定基础；最后，通过真空抽滤和加压干燥的方法来制备 强韧型高透光率纸张。该高透光率纸张在绿色透明包装、光电器件等领域有潜 在的应用前景。
本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种强韧型高透光率纸张。
本发明的再一目的在于提供上述一种强韧型高透光率纸张的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种强韧型高透光率纸张的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用二元低共熔溶剂(DES)对木材和/或非木材原料进行蒸煮，通过 快速脱木素获得聚合度高、可及度高的纤维；
(2)将纤维分散到水中，进行漂白处理，接着对漂白纤维进行化学改性， 在保留纤维素聚合度的同时，进一步提高纤维素的可及度，使纤维均匀润涨， 得到改性纤维；
(3)将改性纤维均匀分散到水中抽滤，得到纤维滤饼；
(4)将纤维滤饼加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。
优选地，步骤(1)所述二元低共熔溶剂为氯化胆碱/乳酸，所述氯化胆碱和 乳酸的质量比为1：2～20。
优选地，步骤(1)所述木材原料为针叶木和阔叶木中的至少一种，更优选 为杉木、桉木；所述非木材原料为竹类和蔗渣中的至少一种。
优选地，步骤(1)所述蒸煮温度为100～170℃，蒸煮时间为0.5～3h。
优选地，步骤(1)所述蒸煮仪器为蒸煮锅、反应釜或微波反应器。
步骤(1)蒸煮后所得纤维，其可及度提升，纤维轻微润涨，保水值150～200％，直径为27～40μm；纤维的聚合度达到1500～2500。
步骤(1)蒸煮后的纤维表面发生分丝帚化，其打浆度为10～25°SR。
优选地，步骤(2)所述纤维的质量和水的体积的比例为1g：10～30mL。
优选地，步骤(2)所述漂白处理的漂白剂为亚氯酸钠和冰醋酸，所述亚氯 酸钠的质量和冰醋酸的体积为3g：1～3mL；所述亚氯酸钠的质量与纤维的质 量比为3：5～15。
优选地，步骤(2)所述漂白处理的温度为75～85℃，时间为0.3～1h。
优选地，步骤(2)所述化学改性为羧甲基化改性、TEMPO氧化改性、高 碘酸盐氧化改性和磷酸化改性中的至少一种。
更优选地，所述羧甲基化改性所用的改性剂为氯乙酸和氢氧化钠，其中纤 维、氯乙酸和氢氧化钠的质量比为5：2.2～3.8：2.0～3.5；羧甲基化改性于85～ 95℃反应40～80min。
更优选地，所述TEMPO氧化改性所用的改性剂为TEMPO、溴化钠和次氯 酸钠，其中纤维、TEMPO、溴化钠和次氯酸钠溶液按照5g：0.05g：0.4g：15～ 55mL的比例混合，次氯酸钠溶液中有效氯含量7％。
更优选地，所述高碘酸盐氧化改性所用的改性剂为0.2mol/L高碘酸钠溶液 和0.1mol/L的乙二醇溶液；反应温度为35～45℃，时间为0.5～8h。
更优选地，所述磷酸化改性所用的改性剂为质量比1：0.5～1.5的尿素和磷 酸二氢铵；反应温度为130～150℃，时间为1～3小时。
步骤(2)漂白处理后所得纤维制备的纸张的零距抗张强度指数可达230～ 400Nm/g。
步骤(2)化学改性后纤维的聚合度为1200～2200。
步骤(2)化学改性后纤维的保水值达到300～700％，纤维润涨均匀，宽度 为60～200μm。
优选地，步骤(4)所述加压干燥采用逐步加压法，施加压力为1～20KPa。
更优选地，所述逐步加压的压力分别为1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20KPa。
上述制备方法制得的一种强韧型高透光率纸张。
所述强韧型高透光率纸张具有优异的力学性能，耐折次数为40000～80000 次，拉伸强度为160～300MPa，韧性8～25MJ/m3，透光率≥90％；此外，还具 有良好的抗热老化性能，在180℃下加热1h拉伸强度仍能达到100～230MPa。
上述一种强韧型高透光率纸张在绿色透明包装、光电器件领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明制备的DES纤维具有高的聚合度，较好地保留了纤维自身优异 的力学性能；此外，DES纤维的纤维素可及度高，有利于提高后续化学处理时 药品的均匀渗透。通过DES制浆以及化学处理的协同作用，不仅最大程度保留 了纤维素的聚合度，保证了纤维自身强度；同时，提高了纤维素的可及度，使 纤维充分均匀润涨，提高了纤维间氢键数量，从而增强了纤维间的氢键结合。 上述两个因素使得制备的高透光率纸张具有优异的强度、韧性、耐折度以及热 稳定性。
(2)本发明制备的高透光率纸张原料虽然为微米级纤维，但具有与纳米纤 维素薄膜相媲美的拉伸强度以及优异的耐折性能，其拉伸强度可达300MPa，韧 性可达25MJ/m3，耐折次数可达80000次。
(3)本发明制备的高透光率纸张具有良好的热稳定性；在180℃的条件下 热老化1h后其力学性能仍能达到230MPa。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件 进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的 常规产品。
纤维素薄膜的透光率根据GB/T 2410-2008国家标准测定；耐折度采用GB/T 457-2008国家标准测试；拉伸强度测试采用GB/T1040-2006国家标准测试。
实施例1
(1)将6g竹条加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂中 微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为12°SR，保水值为161％， 直径为27μm，聚合度为1700；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为369％，直径为78μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度230MPa，韧性 可达15MJ/m3，耐折次数45313次，透光率90.3％，在180℃的条件下热老化1 h后力学性能仍能达到157MPa。
实施例2
(1)将6g桉木条加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:20(质量比)低共熔溶 剂中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为14°SR，保水值为176％， 直径为31μm，聚合度为1670；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为550％，直径为134μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度241MPa，韧性 可达16MJ/m3，耐折次数45432次，透光率90.1％，在180℃的条件下热老化1 h后力学性能仍能达到179MPa。
实施例3
(1)将6g蔗渣加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:2(质量比)低共熔溶剂中 微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为10°SR，保水值为150％， 直径为27μm，聚合度为1500；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为300％，宽度为60μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度160MPa，韧性 可达13MJ/m3，耐折次数40672次，透光率90.7％，在180℃的条件下热老化1 h后力学性能仍能达到125MPa。
实施例4
(1)将6g杉木条加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂 中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为25°SR，保水值为200％， 直径为40μm，聚合度为2500；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为700％，宽度为200μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度300MPa，韧性 可达25MJ/m3，耐折次数51451次，透光率90.1％，在180℃的条件下热老化1 h后力学性能仍能达到257MPa。
实施例5
(1)将6g杉木加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:20(质量比)低共熔溶剂 中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为23°SR，保水值为185％， 直径为37μm，聚合度为2340；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维干燥后置于烧瓶中，加入在140℃条件 下加热至熔融状态的50g尿素以及50g磷酸二氢铵。反应2h后冷却、过滤， 用异丙醇和0.1mol/L盐酸清洗沉淀后用去离子水洗涤，所得纤维的保水值为 588％，直径为179μm；
(4)取0.56g洗净的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到纤 维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度215MPa，韧性 可达13.7MJ/m3耐折次数43251次，透光率90.3％，在180℃的条件下热老化1h 后力学性能仍能达到155MPa。
实施例6
(1)将6g蔗渣加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂中 反应釜加热到130℃反应2h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为12°SR，保水值为160％， 直径为30μm，聚合度为1540；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为350％，直径为74μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度184MPa，耐折 次数40773次，韧性可达15.0MJ/m3，透光率90.3％，在180℃的条件下热老化 1h后力学性能仍能达到137MPa。
实施例7
(1)将6g桉木条加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂 中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为15°SR，保水值为185％， 直径为32μm，聚合度为1868；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到0.2mol/L的100mL高碘酸钠溶液 中，在40℃的条件下反应8h，反应结束后将纤维放入0.1mol/L的乙二醇溶液 中反应1h，以除去未反应的NaIO4，再以二次蒸馏水充分洗涤，除去乙二醇， 所得纤维的保水值为490％，直径为138μm；
(4)取0.56g洗净的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到纤 维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度210MPa，韧性 可达14.9MJ/m3耐折次数53787次，透光率90.6％，在180℃的条件下热老化1h 后力学性能仍能达到157MPa。
实施例8
(1)将6g杉木片加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂 中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，反应结束后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为 25°SR，保水值为200％，直径为40μm，聚合度为2500；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有2.2g氯乙酸和2.0g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为600％，直径为186μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度160MPa，韧性 可达8MJ/m3，耐折次数80000次，透光率91.8％，在180℃的条件下热老化1h 后力学性能仍能达到100MPa。
实施例9
(1)将6g蔗渣加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂中 微波加热到130℃反应2h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为12°SR，保水值为165％， 直径为31μm，聚合度为1670；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到150mL溶有3.8g氯乙酸和3.5g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为370％，直径为80μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度167MPa，韧性 可达8.1MJ/m3，耐折次数41741次，透光率91.4％，在180℃的条件下热老化1 h后力学性能仍能达到112.1MPa。
实施例10
(1)将6g杉木片加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂 中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，液比为20： 1，反应结束后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为25°SR，保水 值为200％，直径为40μm，聚合度为2500；
(3)将5g(绝干)漂白DES纤维加到200mL溶有0.05g TEMPO和0.4g 溴化钠的水和40mL次氯酸钠溶液(有效氯含量7％)的混合液中常温反应1.5h， 反应结束后用去离子水洗涤，所得纤维的保水值为680％，直径为195μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。拉伸强度295MPa，韧性 可达20.1MJ/m3耐折次数53787次，透光率91.7％，在180℃的条件下热老化1h 后力学性能仍能达到210MPa。
对比例1
(1)将30g杉木片加入到600mL蒸煮液中(水溶液中甲醇体积分数为20％， 加入NaOH 3.0g，Na2SO3 7.5g，蒽醌0.024g)，升温至135℃保温2h，再升 温到170℃保温1h，反应结束后用自来水洗涤，得到ASAM纤维；
(2)将洗涤后的ASAM纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯 酸钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，液比为 20：1，反应结束后用自来水洗涤，得到漂白ASAM纤维，其打浆度为11°SR， 保水值为130％，直径为35μm，聚合度为1900；
(3)将5g(绝干)漂白ASAM纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g 氢氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所 得纤维的保水值为350％，直径为77μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到透明纸张。拉伸强度79MPa，韧性3.3MJ/m3， 耐折次数10578次，透光率83.2％，在180℃的条件下热老化1h后力学性能为 23MPa。
对比例2
(1)将30g杉木片加入到138mL蒸煮液中(138mL水中加入NaOH 6.0g， Na2S 2.5g)，在160℃反应2h，反应结束后用自来水洗涤，得到KP纤维；
(2)将洗涤后的KP纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸钠 漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束后 用自来水洗涤，得到漂白KP纤维，其打浆度为9°SR，保水值为111％，直径为 32μm，聚合度为1450；
(3)将5g(绝干)漂白KP纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g氢 氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所得 纤维的保水值为369％，直径为84μm；
(4)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 纤维滤饼；
(5)将纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、20 KPa的压力逐步加压干燥，得到透明纸张。拉伸强度99MPa，韧性3.2MJ/m3， 耐折次数13760次，透光率85.7％，在180℃的条件下热老化1h后力学性能为 53MPa。
对比例3
(1)将5g(绝干)北木商业纤维加到150mL溶有2.8g氯乙酸和2.6g氢 氧化钠的醇溶液中加热到90℃反应60min，反应结束后用去离子水洗涤，所得 纤维的保水值为380％，直径为87μm；
(2)取0.56g洗涤后的纤维加入去离子水均匀分散后进行真空抽滤，得到 木质纤维滤饼；
(3)将木质纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、 20KPa的压力逐步加压干燥，得到透明纸张。拉伸强度104MPa，韧性3.5MJ/m3， 耐折次数18563次，透光率85.9％，在180℃的条件下热老化1h后力学性能为 69MPa。
对比例4
(1)将6g杉木片加入到60mL氯化胆碱:乳酸＝1:9(质量比)低共熔溶剂 中微波加热到130℃反应1h，反应结束后用自来水洗涤，得到DES纤维；
(2)将洗涤后的DES纤维(10g绝干)分散到200mL水中，进行亚氯酸 钠漂白，单倍药品(3g亚氯酸钠，2mL冰醋酸)在80℃漂白0.5h，反应结束 后用自来水洗涤，得到漂白DES纤维，其打浆度为25°SR，保水值为200％， 直径为40μm，聚合度为2500；
(3)取1.256g(绝干)漂白DES纤维，加入去离子水均匀分散后进行真 空抽滤，得到木质纤维滤饼；
(4)将木质纤维滤饼在室温下以1KPa、2.5KPa、5KPa、10KPa、15KPa、 20KPa的压力逐步加压干燥，得到纸张，拉伸强度69MPa，韧性1.5MJ/m3， 耐折次数5683次。
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、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)
1.一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用二元低共熔溶剂对木材和/或非木材原料进行蒸煮，通过快速脱木素获得纤维；
(2)将纤维分散到水中，进行漂白处理，接着对漂白纤维进行化学改性，得到改性纤维；
(3)将改性纤维均匀分散到水中抽滤，得到纤维滤饼；
(4)将纤维滤饼加压干燥，得到强韧型高透光率纸张。
2.根据权利要求1所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述二元低共熔溶剂为氯化胆碱和乳酸，所述氯化胆碱和乳酸的质量比为1：2～20。
3.根据权利要求1所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述漂白处理的漂白剂为亚氯酸钠和冰醋酸，所述亚氯酸钠的质量和冰醋酸的体积为3g：1～3mL；所述亚氯酸钠的质量与纤维的质量比为3：5～15；所述漂白处理的温度为75～85℃，时间为0.3～1h。
4.根据权利要求1所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述化学改性为羧甲基化改性、TEMPO氧化改性、高碘酸盐氧化改性和磷酸化改性中的至少一种。
5.根据权利要求4所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，所述羧甲基化改性所用的改性剂为氯乙酸和氢氧化钠，其中纤维、氯乙酸和氢氧化钠的质量比为5：2.2～3.8：2.0～3.5；羧甲基化改性于85～95℃反应40～80min；
所述TEMPO氧化改性所用的改性剂为TEMPO、溴化钠和次氯酸钠，其中纤维、TEMPO、溴化钠和次氯酸钠溶液按照5g：0.05g：0.4g：15～55mL的比例混合，次氯酸钠溶液中有效氯含量7％；
所述高碘酸盐氧化改性所用的改性剂为0.2mol/L高碘酸钠溶液和0.1mol/L的乙二醇溶液；反应温度为35～45℃，时间为0.5～8h；
所述磷酸化改性所用的改性剂为质量比1：0.5～1.5的尿素和磷酸二氢铵；反应温度为130～150℃，时间为1～3小时。
6.根据权利要求1所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述木材原料为针叶木和阔叶木中的至少一种，所述非木材原料为竹类和蔗渣中的至少一种；步骤(1)所述蒸煮温度为100～170℃，蒸煮时间为0.5～3h。
7.根据权利要求1所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述加压干燥采用逐步加压法，施加压力为1～20KPa。
8.根据权利要求1所述一种强韧型透光纸张的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纤维的质量和水的体积的比例为1g：10～30mL。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制得的一种强韧型透光纸张。
10.权利要求9所述一种强韧型透光纸张在绿色透明包装、光电器件领域中的应用。
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