[發明專利]一種超疏水、自潔凈造紙用涂料的制備方法

有效

• 申請號: 201310009106.3
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103451992A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李振東;鞏強
• 申請（專利權）人: 湖南皓志新材料股份有限公司
• 主分類號: D21H19/38
• 分類號: D21H19/38;C01F11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及造紙材料制備技術領域，特別是一種超疏水、自潔凈造紙用涂料的制備方法。

背景技術：

隨著市場發展的需要，人們愈來愈重視對成紙質量、性能和品味的追求，促進了造紙行業中涂布加工紙和涂布紙板的發展。通常情況下，未經表面處理的普通紙張均具有較強的親水性，一旦與水接觸，水會快速滲透至紙張內部，造成紙張力學性能下降，最終失去使用價值。涂布加工紙主要是在紙張的表面涂施各種性能的顏料、膠料和特殊涂料，以適應紙張具有特殊性能的要求（如表面強度、外觀色彩、耐磨、防水及環保性能等）。經過普通涂布方法制備的紙張，通常其表面與水的接觸角均小于120°，不具備超疏水性能，更談不上自清潔作用。

固體表面的超疏水性（接觸角大于150°，滾動角小于10°）是材料表面重要的物理特性，生物材料表面給了我們許多重要啟發,?荷葉表面就是最為典型的一類。經長期觀察發現,?荷葉表面上存在著非常復雜的微米與納米級的二元復合結構。在掃描電子顯微鏡下可以清晰看到,?荷葉表面有許多微小的乳突,?每個乳突的表面上又有許多直徑約200納米左右的“山包”狀凸頂。在乳突和“山包”間的凹陷部分充滿著空氣。當雨水降落在葉面上后,?只能同葉面上“山包”的凸頂形成部分點接觸。研究表明,?這種微—納米二元結構形貌不僅存在于荷葉表面,?在其他植物表面及一些動物的皮毛中也存在這種微—納米二元粗糙表面結構。

一般來說，超疏水性表面可以通過兩種途徑來制備:一種是在疏水材料表面改變材料表面的粗糙度和表面形態；另一種是在具有一定粗糙度的表面上修飾低表面能的物質。目前，許多制備粗糙表面的方法已有報道，例如聚四氟乙烯存在時聚丙烯的等離子體聚合或刻蝕，相分離法以及模板法等。同時，為了能得到超疏水表面，用低表面能有機樹脂（如氟硅樹脂）對產品表面進行修飾也是必要的。如美國專利No.?6,800,354通過將具有納米氧化物粒子的涂層涂覆在基材表面形成的自潔凈表面。其在微米級結構上形成了納米級結構，涂層中的微米粒子均勻分布于涂料中，或先將微米級粒子的第一層涂料涂覆到基底，再將具有納米級粒子的第二層涂料涂覆在第一層之上，涂料主要是采用疏水化的物質（例如有機硅烷）處理制成疏水性表面。又如中國專利（申請號為200810031648.X）“含納米粒子的超疏水水性氟硅丙涂料”，所公開的涂料是由以下質量分數的組分混合配制而成:水30%～65%,硅丙乳液10%～40%,水性氟樹脂乳液10%～40%,納米氧化物粒子1%～10%,無機制孔化合物1%～15%,還有少量的無機酸用于調節PH值；該發明還公開了一種用該涂料制備得到的超疏水水性氟硅丙涂層,該涂層的水靜態接觸角在150度以上,滾動角在5度以下；利用該發明的涂料制備得到的涂層結合了超疏水性、優異的力學性能及易加工性等優點,具備像荷葉那樣的自清潔性功能。還有中國專利（申請號為02147804.X）“超疏水、自潔凈納米結構表面紙”，該紙張是在普通紙張表面,應用硅膠(703、704、705)、乙酸乙酯、乙酸正丁酯和香蕉水,制備一層超疏水、自潔凈納米結構表面層；在納米結構表面層與水珠之間形成一層氣膜,超疏水角大于150度,污水濺到表面會自動滾落,不留任何痕跡,達到自潔凈的目的。

但是目前這種先構造粗糙表面結構，再進行氟硅烷表面修飾的兩步法技術存在較多的難題，即面臨需要特殊的先進設備（如等離子體設備）或使用昂貴的高分子材料（如表面能極低的氟硅烷）的兩難選擇，而且還需付出很大的環保成本，這都不利于其實現大規模的工業化應用。

發明內容：

針對現有技術所存在的不足，本發明的目的在于提供一種涂料的制備方法，該方法具有操作工藝簡單、成本低，且易于工業化生產等特點；其產品具有超疏水、自潔凈功能，可用于造紙。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是發明一種超疏水、自潔凈造紙用涂料的制備方法，其工藝過程如下：

①、漿料制備：將天然石灰石煅燒成氧化鈣后，加50-90℃的熱水進行消化、過篩，配制成濃度為100-200g/L的精制氫氧化鈣漿料，備用；

②、一次碳化：將備用的精制氫氧化鈣漿料中的一部分送入反應罐中，再加入占反應罐中精制氫氧化鈣漿料中所含氫氧化鈣質量的0.5-3%的晶形控制劑A，然后，通入二氧化碳體積濃度為10-40%、流量為200-750L/min的窯氣，進行一次碳化反應，反應溫度控制在30-75℃；