[發明專利]低定量超疏水濾紙及其制備方法

有效

• 申請號: 201911043944.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111021143B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 曹鑫宇;胡志軍;王姍姍;劉全鑫;龍逑;夏廣立
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: D21H27/08
• 分類號: D21H27/08;D21H19/82;D21H19/34;D21H19/14;D21H23/56;D21H25/04;D21H25/06
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及超疏水材料技術領域，具體涉及一種低定量超疏水濾紙及其制備方法。其能夠提高涂層與紙張之間的結合強度和有效結合能力，使其能夠長期有效的發揮過濾功能，制備方法簡便易行、綠色環保、操作簡單、無需昂貴的儀器設備，易于實現產業化。本發明所述超疏水濾紙是在改性濾紙表面上構建20?200nm改性納米二氧化硅和20?50μm微晶纖維素微納涂層和疏水層，其中所述紙表面的水接觸角大于150°，水滴在紙張表面的滾動角小于10°。

技術領域

本發明涉及超疏水材料技術領域，具體涉及一種低定量超疏水濾紙及其制備方法。

背景技術

紙是日常生活中常見的和不可缺少的物質。紙纖維因其含有親水性基團，具有良好的親水性。對紙的表面進行改性，賦予紙張表面超疏水性能，在紙表面形成近似于仿生的荷葉效應，可以提高紙的使用性能，使其具有疏水性和自清潔效應，從而擴大其使用范圍。

常用的方法是在紙表面涂布一層石蠟或瀝青等防水物質，然而這些紙表面與水的接觸角通常小于120°，此方法很難應用于濾紙。在實際中，由于過濾只對水和油敏感，長時間使用后，過濾紙的過濾結構容易破壞，而且，我們發現，濾紙在過濾的同時其自潔性差，容易產生自身細菌，因此疏水和疏油雙重性能的過濾紙成為首選。

從之前的研究中我們可以得知，材料表面的超疏水特性主要歸因于表面粗糙的微/納米粗糙結構以及表面的低表面能。在這一理論的基礎上，許多方法通過在材料表面構造適當的粗糙結構并賦予其低表面能，從而制備出超疏水表面，例如：等離子刻蝕法、相分離法、層層自組裝法、平版印刷法、化學氣相沉淀法、溶液浸泡法以及溶膠-凝膠法。在這些方法中，溶液浸泡法由于其在材料表面構建微/納結構的高效率以及簡單易操作而廣泛用于制備各超疏水材料表面，但是如果只是經過浸漬或噴涂添加藥水或顆粒成分，很容易導致其不均勻、易脫落、使用周期短。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種低定量超疏水濾紙及其制備方法，其能夠提高涂層與紙張之間的結合強度和有效結合能力，使其能夠長期有效的發揮過濾功能。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案是：一種低定量超疏水濾紙，其特征在于：包括改性濾紙和涂敷于其表面的涂層；

所述涂層包括微晶纖維素/改性納米二氧化硅混合層和疏水膜層；

兩個涂層質量比為3～5：1，涂層定量3～5g/m²。

所述的微晶纖維素長度20-50μm；改性二氧化硅的粒徑20-200nm。

低定量超疏水濾紙的制備方法，包括以下步驟：

1)將濾紙用乙醇超聲清洗3次，在30～60℃條件下干燥10～30min，備用；

2)將步驟1)處理的濾紙浸漬于75℃的濃度為65％氯化鋅溶液中1～3min，取出后用乙醇超聲清洗3次，在30℃～60℃條件下干燥10～30min，備用；

3)微納結構涂料配制：微晶纖維素配制濃度為5％溶液，在100-200r/min攪拌速度下添加2％改性二氧化硅溶液，兩者體積比3:1，混合液再經超聲處理20～40min；

4)微納結構層涂布：以輥式涂布方式將微納結構涂料涂覆于紙頁表面，涂布輥速比1.2～1.3，線壓力20-30kN/m，控制涂布量3-4g/m²；

5)干燥：將步驟4)所得濾紙先進行紅外干燥，再經蒸汽式烘缸干燥；

6)疏水層涂布：以膜轉移方式將硬脂酸乳液涂覆于步驟5)濾紙表面，控制膜轉移輥線壓力20-35kN/m，定量1-2g/m²；