[發(fā)明專利]一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710201498.1
• 申請(qǐng)日: 2017-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN107034710B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳港;劉宇;方志強(qiáng);況宇迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): D21H27/00
• 分類號(hào): D21H27/00;D21B1/06;D21C3/12;D21C9/16;D21F13/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開了一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙及其制備方法。該制備方法如下：（1）將木材切成木片；（2）將木片加入含有亞硫酸鈉、氫氧化鈉和甲醇溶液的蒸煮鍋中，蒸煮；（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入過(guò)氧化氫溶液漂白；（4）將漂白后的木片加壓干燥，制得所述超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，是一種新的造紙方式；所制備出來(lái)的紙張由于保持纖維在木材中的對(duì)齊排列的結(jié)構(gòu)特性，而具有優(yōu)異的機(jī)械性能，其拉伸強(qiáng)度為原始木片的3?6倍，同時(shí)具備良好的光學(xué)性能，在建筑和汽車等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于透明紙和造紙技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙及其制備方法。

背景技術(shù)

透明紙的制備過(guò)程是一個(gè)通過(guò)物理或化學(xué)方法去除紙張內(nèi)部孔隙的過(guò)程。透明紙的制備已經(jīng)有上百年歷史。最初，主要通過(guò)將紙張浸漬到樹脂、礦物油、清漆、樹膠或其混合物中，利用這些物質(zhì)填充紙張內(nèi)部的孔隙從而使得紙張變透明。但是，這種辦法加入了難以生物降解的化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)紙張回收和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。后來(lái)，出現(xiàn)了化學(xué)處理的方式制備透明紙。將紙張通過(guò)盛有硫酸或氯化鋅或非衍生性溶劑如LiCl/N,N'-二甲基乙酰胺混合物(DMAc)、NaOH/聚乙烯乙二醇以及各種離子液體等的容器使纖維素纖維表面發(fā)生部分溶解，溶解的纖維素填充了紙張內(nèi)部的孔隙從而使得紙張變得透明。但是，這些方法存在很多問(wèn)題，包括溶劑價(jià)格昂貴；同時(shí)，浸漬后如何除去紙張中殘余溶劑以及溶劑回收等問(wèn)題限制其工業(yè)化生產(chǎn)。在打漿的過(guò)程中，纖維外層的微原纖在機(jī)械力的作用下，與細(xì)胞壁分離，發(fā)生分絲帚化，暴露出更多的羥基，提高纖維間的結(jié)合面積；同時(shí)，在機(jī)械力的作用下，纖維的中空結(jié)構(gòu)在機(jī)械力的作用下被破壞，從而使細(xì)胞壁坍塌。細(xì)胞壁外層的分絲帚化以及纖維細(xì)胞壁的坍塌使得紙頁(yè)在干燥的過(guò)程中形成致密的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了紙張內(nèi)部的孔隙率，提高了光的透過(guò)率。為了進(jìn)一步提高紙頁(yè)的透明度，可采用超級(jí)壓光或浸漬等方法來(lái)處理制備的紙張。但通過(guò)機(jī)械處理能耗太大使得透明紙的制備成本過(guò)高。近年來(lái)，發(fā)展的如火如荼的納米紙，雖然納米纖維素薄膜具有優(yōu)異的機(jī)械性能和光學(xué)性能，在電子器件和能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，但是，其制備過(guò)程中能耗太高，得率也比較低，制備成本過(guò)高，目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

木材具有優(yōu)異的機(jī)械性能，主要來(lái)源于木材的層次結(jié)構(gòu)和纖維素聚合物鏈（Gibson L J. The hierarchical structure and mechanics of plant materials[J].Journal of the Royal Society Interface, 2012, 9(76): 2749-2766）。而且單根結(jié)晶纖維素的楊氏模量和拉伸強(qiáng)度最高可以達(dá)到130GPa和1GPa。但是傳統(tǒng)的制漿造紙技術(shù)生產(chǎn)出的紙張抗張強(qiáng)度與原木材相比要低的太多，其主要原因是在蒸煮和打漿過(guò)程中對(duì)纖維的破壞以及傳統(tǒng)的方法抄造出來(lái)的紙張中纖維是雜亂無(wú)序的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙及其制備方法。本發(fā)明在木材蒸煮脫木素的過(guò)程中保持了其完整的形狀結(jié)構(gòu)，然后直接在一定的壓力下加壓干燥，得到超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的制備方法，包括以下步驟：

（1）將木材切成木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉、氫氧化鈉和甲醇溶液的蒸煮鍋中，蒸煮；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入過(guò)氧化氫溶液，漂白直至木片完全變成白色；

（4）將漂白后的木片加壓干燥，制得所述超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（1）中，所述木材包括所有的木材原料。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）中，相對(duì)于絕干木片，氫氧化鈉的添加量為5%-10%，亞硫酸鈉的添加量為15%-25%。