[發(fā)明專利]一種基于層層自組裝與熱誘導(dǎo)處理的高強度超疏水紙的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710613410.7
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107503228B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李輝
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: D21H17/69
• 分類號: D21H17/69;D21H17/24;D21H17/06;D21H27/10;D21H21/16
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本發(fā)明涉及一種基于層層自組裝與熱誘導(dǎo)處理的高強度超疏水紙的制備方法，屬于紙張后加工技術(shù)領(lǐng)域。首先將普通紙張置于濃度為2~3g/L殼聚糖溶液中浸泡10~20min，取出后用去離子水清洗，在60~80℃干燥10~20min；然后將處理后的紙張置于十六烷基三甲氧基硅烷接枝改性的納米二氧化鈦?乙醇溶液中浸泡，取出用去離子水清洗，在60~80℃干燥10~20min；依次重復(fù)步驟20~30次，最后將上述處理過的置于140~160℃條件下處理20~30min，得到高強度超疏水紙。本發(fā)明方法操作和設(shè)備簡單易得，克服了傳統(tǒng)的超疏水紙張制備工藝繁瑣，所需設(shè)備復(fù)雜昂貴的缺陷，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于層層自組裝與熱誘導(dǎo)處理的高強度超疏水紙的制備方法，屬于紙張后加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前包裝行業(yè)主要以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等石油基塑料作為包裝材料，這些石油基塑料的生產(chǎn)不僅消耗了大量的石油資源，而且其大量使用會造成嚴(yán)重的“白色污染”，危害環(huán)境。植物纖維是儲量豐富、來源廣泛、價格低廉的可再生生物質(zhì)資源，具有良好的生物相容性和生物降解性能、無毒性的特點。以其為基體的紙質(zhì)包裝材料在“綠色包裝”行業(yè)中占有十分重要的地位。紙質(zhì)包裝材料用于代替塑料包裝材料盛裝液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)等，除了應(yīng)具有常規(guī)的包裝功能之外，還應(yīng)起到防水防潮、保鮮等作用。如面粉包裝用紙袋不僅要具有較高的強度以承受其內(nèi)容物的重力和輕微的沖擊，而且還要具有較高的疏水性以延長面粉貯藏期。

然而，紙質(zhì)包裝材料（紙或紙板）的主要成分為纖維素和半纖維素，具有極強的親水性，易從周圍環(huán)境中吸收水分，尤其是在高濕度條件下或者是與高水分材料（如新鮮的農(nóng)產(chǎn)品）接觸時。紙或紙板的強度主要取決于纖維素分子之間的氫鍵結(jié)合，而氫鍵對水極其敏感，吸收水分后，氫鍵將迅速減少，使得紙或紙板的機械強度降低，從而導(dǎo)致在貯藏和流通過程中紙質(zhì)包裝材料較易破損，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，提高紙質(zhì)包裝材料的疏水性能對提高包裝質(zhì)量具有重要意義。

目前，關(guān)于超疏水紙張的制備方法已有大量報道，包括化學(xué)接枝改性，磁控濺射涂布，超臨界CO₂快速膨脹法，等離子體刻蝕法等。然而大部分制備方法往往操作復(fù)雜，或所需儀器設(shè)備復(fù)雜昂貴。論文（Huang LH, et al. J. Mater.Sci. 2011,46:2600-2605）發(fā)表了一種制備超疏水紙的簡單方法：即通過向紙漿中加填硅烷化改性的納米二氧化鈦來實現(xiàn)超疏水紙的制備。然而該方法使得大量的改性納米二氧化鈦覆蓋在纖維表面，引起成紙時纖維與纖維之間氫鍵結(jié)合大幅減少，從而造成紙張強度不可避免的損傷。當(dāng)硅烷化改性納米二氧化鈦加填量為13%時，手抄紙的水接觸角可達(dá)157.7°, 但其抗張強度較對照樣損失了約38%?？梢娡ㄟ^該方法制備的超疏水紙強度差，限制了其作為包裝材料在實際中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種基于層層自組裝與熱誘導(dǎo)處理的高強度超疏水紙的制備方法。本發(fā)明方法操作和設(shè)備簡單易得，克服了傳統(tǒng)的超疏水紙張制備工藝繁瑣，所需設(shè)備復(fù)雜昂貴的缺陷，適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種基于層層自組裝與熱誘導(dǎo)處理的高強度超疏水紙的制備方法，其具體步驟如下：

（1）首先將普通紙張置于濃度為2~3g/L殼聚糖溶液中浸泡10~20min，取出后用去離子水清洗數(shù)3~5次，在60~80℃干燥10~20min；

（2）然后將經(jīng)步驟（1）處理后的紙張置于十六烷基三甲氧基硅烷接枝改性的納米二氧化鈦-乙醇溶液中浸泡10~20min，取出用去離子水清洗數(shù)3~5次，在60~80℃干燥10~20min，其中十六烷基三甲氧基硅烷接枝改性的納米二氧化鈦-乙醇溶液濃度為2~4g/L；

（3）依次重復(fù)步驟（1）和（2）20~30次，最后將上述處理過的置于140~160℃條件下處理20~30min，得到高強度超疏水紙。

所述步驟（1）中的殼聚糖溶液pH值為5~5.7。