[發明專利]一種廢舊紙張制備的紙基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410196253.0
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103980546A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 汪達夫;汪黎明;劉繼憲;唐建國
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08L29/04;C08L29/14;C08L31/04;C08L33/20;C08K7/14;B29C39/44;D21C5/02
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技術領域

本發明涉及一種廢舊紙張制備的紙基復合材料及其制備方法，屬于復合材料領域。

背景技術

近年來，我國紙張用量呈現加速上升趨勢。2011年我國全年紙制品消費總量近億噸，與2001年相比年消費總量增長170％(期間年均增長率超過10％)，而同期回收率增長僅為16％。事實上，廢舊紙張中富含大量纖維素等天然高分子成分，具有再生制備材料和循環利用的價值。因此，以上述條件為基礎，發展廢舊紙張的有效循環利用具有環境與經濟的雙重效益。伴隨著公眾環保意識的增強和全社會推動環境友好型經濟的努力，廢舊紙張的高品質二次利用成為了關注的焦點，現有的廢紙回收利用方式，存在著諸多的弊端。

歸納總結當前國內外回收利用廢舊紙張方法和途徑主要有三種：(1)水力再生漿技術：即將紙基材料中的紙漿分離出來，生產再生紙。如山東世紀陽光集團有限公司利用再生廢紙成功的制備出包裝紙與紙板(專利號：201020120918.7)，此外，盧章文等開展了廢紙制備高檔清潔用紙的研究(專利號：97108542.0)此類技術生產成本低，但在加工過程中存在潛在的二次污染。(2)塑木技術：紙基材料本身含有優質的木質纖維，這類技術是將它們碾碎擠壓與塑料復合，生產成塑木產品。岳孔等利用辦公廢紙-廢木刨花研制成功木工板(專利號：201310325784.0)耐水性好。(3)彩樂板技術：將回收的含有紙基材料和其他材質廢舊物經簡易分離后，直接粉碎、熱壓成型。如利樂中國有限公司利用廢舊紙基復合軟包裝廢棄物生產彩樂板的技術，以及丁秋霞等利用廢紙進行了紙面石膏板類建筑材料的研究，都具有很好的利用價值，但其尚未克服能耗高、加工條件苛刻等因素。(4)再生燃料技術：采用廢紙加工生產乙醇等再生燃料，如丹麥諾維信公司與生物燃料制造商Fiberight公司合作，采用廢紙和廢紙板生產出燃料乙醇，并將其加工成E85乙醇汽油進行了汽車運行實驗，然而此類技術所得產品屬于一次性產品，無法再次回收，不利于實現廢舊紙張的長期循環利用。

顯然，從國內外現有技術狀況來說，除用廢紙制備再生紙漿外，成型材料還是以與塑料復合和機械壓合作為成型等方法。但是，這些得到再生材料的方法，帶來一些不利影響：(1)塑化后難以降解：紙張本為可降解生物質材料，棄用后可在大氣環境下自然分解或降解，不易對環境造成持續污染，而與塑料復合的結果是使得遺棄之后的材料失去大氣環境下自然降解或分解的優勢；(2)回收利用過程中產生新的環境污染物：如廢舊紙張脫墨過程中會產生大量中間廢棄物，如次氯酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、1，4-二惡烷等一系列有毒物質，在循環過程中極易造成“二次污染”，導致惡性循環；(3)低品質再制造紙材在結束短暫使用壽命后再次成為廢棄物，并沒有從根本途徑解決相關問題，無法充分發揮紙質材料的天然特性。由于上述這些缺點的存在，制備達到相應力學性能、再生無污染、提高使用周期等的紙基復合材料，對于提高廢舊紙張回收率、提高回收的經濟和社會效益等都具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種條件溫和、易于操作、步驟簡單，可以有效實現生產生活中廢舊紙張長效循環、高品質再利用的技術。

以廢舊紙張為原料，經浸泡、粉碎獲得原料紙漿，而后，在20.0～90.0℃某恒定溫度下與5.0％～15.0％濃度的聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮乙醛或聚醋酸乙烯酯等粘合劑和E玻璃纖維、棉纖維、聚丙烯腈纖維或亞麻纖維進行復合，進而在此溫度范圍內澆鑄成型，加工為纖維增強型紙基復合材料；所制得纖維增強性紙基復合材料密度范圍為13.48g/100cm³～19.11g/100cm³，外觀呈淺褐色，無氣味，外表面光滑，質地較軟，斷面有可視交錯狀纖維結構，材料彎曲模量可達到1121.073MPa，拉伸模量可達到741.561MPa。新材料與傳統材料相比可降解、輕質、環保；與傳統廢紙回收方法相比，可長期多次循環使用。

一種廢舊紙張制備紙基復合材料的方法，以廢舊紙張為原料，經浸泡、粉碎獲得原料紙漿，而后，在20.0～90.0℃恒定溫度下與5.0％～15.0％濃度的選自聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮乙醛或聚醋酸乙烯酯之一的粘合劑和E玻璃纖維、棉纖維、聚丙烯腈纖維或亞麻纖維之一的增強纖維進行復合，進而在20.0～90.0℃恒定溫度下澆鑄成型，加工為纖維增強型紙基復合材料。