[發明專利]一種基于超長羥基磷灰石納米線的新型凱夫拉纖維增強的多用途紙的制備方法

有效

• 申請號: 201910210903.5
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN109881540B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 郭志光;李奇
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: D21J5/00
• 分類號: D21J5/00;D21H13/26;D21H17/67;D21H17/66;D21H23/32;D21H17/14;D21H17/04;D21H21/14;D21H21/34;D21H21/16
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 劉丹;朱必武

本發明涉及一種基于超長羥基磷灰石納米線的新型凱夫拉纖維增強的多用途紙的制備方法，以超長羥基磷灰石納米線，凱夫拉纖維，花狀二氧化鈦為原料并以高溫水熱反應和真空抽濾為手段，制備出柔性、機械強度、防火耐高溫性能優良的無機超疏水紙片。所引入的高強度凱夫拉纖維和羥基磷灰石納米線在抽濾后自主裝成多孔平整的表面，這有利于表面的功能化處理以及增強紙張的機械性能、柔韌性。該紙片在經硬脂酸修飾后表現出明顯的超疏水特性并具有自清潔和抗污性能。此外，相比于傳統纖維素紙張，由于羥基磷灰石的熱穩定性和耐火性能優良，所制備的紙張具極好的防火和耐高溫特性。

技術領域

本發明屬于多功能無機紙張制備技術領域，特別涉及制備具有自清潔、抗污、防火、高機械性能等特點的紙片的制備方法。

背景技術

傳統纖維素紙張在日常生活和工業發展中具有廣泛的應用。紙張是文明發展的見證，即使是在如今的新時代環境下，以紙張來保存重要的文件、書本都是紙質資料存在的主要形式。據統計，每年傳統紙張的用量已達到三億噸。大用量的紙張意味著需要消耗大量的植物原料來制備紙漿。這給生態環境帶來了不可逆的破壞，并且生產紙張所產生的工業廢液、廢氣的不規范排放也帶來了大氣、水污染。此外，傳統纖維素紙還很容易被水、有機溶劑、火毀壞。

由于羥基磷灰石納米線極好的熱穩定性以及凱夫拉纖維的高柔性、高機械強度等特性，使得基于超長羥基磷灰石納米線的新型凱夫拉纖維增強的多功能超疏水紙具有優良的柔性、耐高溫、高機械強度、疏水等性能，這可以有效彌補傳統纖維素紙在防水、防火、機械性能等方面的不足。本發明有利于從選料和制備流程上改進傳統造紙工藝，并擴展無機多功能超疏水紙在防火、防水、液體運輸、環境保護等方面的實際應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于超長羥基磷灰石納米線的新型凱夫拉纖維增強的多用途紙的制備方法，該紙片具有自清潔、抗污、防火、高機械性能等特點。

實現本發明目的的技術方案是：一種基于超長羥基磷灰石納米線的新型凱夫拉纖維增強的多用途紙的制備方法，其特征在于，步驟如下：

A.超長羥基磷灰石納米線制備：將一定量的氯化鈣、氫氧化鈉溶液加入到油酸乙醇、水的混合溶液中反應一段時間后再加入一定量的磷酸二氫鈉溶液，然后將得到的乳白色反應前驅物轉入高溫反應釜中反應一段時間，即可得到超長羥基磷灰石納米線；

B.納米二氧化鈦制備：將一定量的鈦酸四丁酯、乙醇和甘油混合并常溫攪拌一定時間后轉入到高溫反應釜中反應一段時間，反應得到的二氧化鈦納米顆粒經乙醇洗滌并干燥后，再高溫烘焙一段時間，即可得到花狀二氧化鈦納米顆粒；

C.超疏水紙片制備：將經丙酮清洗的凱夫拉纖維和一定量的二氧化鈦、羥基磷灰石納米線、去離子水混合在一起并超聲攪拌一段時間，隨后，將所形成的白色絮狀物懸浮液轉入到真空抽濾裝置中真空抽濾成膜，干燥后即可得到紙片，最后，將紙片浸沒于由硬脂酸和正己烷形成的修飾劑溶液中一段時間，取出干燥后即可得到超疏水紙片；

D.自清潔抗污性能：將所制備的超疏水紙片分別浸入到番茄、牛奶、染色的鹽酸和氫氧化鈉溶液中一段時間，觀察取出后紙片表面的清潔情況；

E.防火性能：將一般的A4打印紙和超疏水紙片分別置于酒精燈外焰上燃燒并記錄兩種紙片的燃燒情況；

F.疏液性能：將各種液滴滴于超疏水紙片上觀察紙片疏水情況，將一定量全氟聚醚灌入紙片表面，并在其上滴加各種有機溶劑觀察表面的疏有機液滴的能力。

進一步的，步驟A中，混合溶液中各原料質量比為：氯化鈣:氫氧化鈉:磷酸二氫鈉:去離子水＝22:70:29:100，油酸:乙醇＝1:1，水熱反應溫度為170-200℃，反應時間為16-24h。

進一步的，步驟B中，鈦酸四丁酯、乙醇和甘油的體積用量比為1:15:5，水熱反應溫度為170-190℃，反應時間為22-24h，烘焙溫度和時間分別為400-450℃、 2-3h。