[發明專利]一種自清潔型超疏水紙漿模塑材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210679371.1
• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN114990938A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 張雪;張紅杰;程蕓
• 申請（專利權）人: 中國制漿造紙研究院有限公司
• 主分類號: D21J3/00
• 分類號: D21J3/00;D21H17/67;D21H17/66;D21H17/68;D21H21/52;D21H17/26;D21H17/28;D21H17/30;D21H17/24;D21H17/32;D21H17/36;D21H21/16;D21H19/38;D21H19/40
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本發明提供了一種自清潔型超疏水紙漿模塑材料的制備方法。其具體步驟如下：配置碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液；將碳酸鈉溶液和紙漿纖維、氯化鈣溶液先后置于中速攪拌機反應一段時間；清洗紙漿纖維懸浮液后制備吸附有沉淀碳酸鈣的紙漿纖維；將紙漿纖維混合物配置成紙漿纖維懸浮液，采用快速紙頁成型技術抄造紙漿模塑材料；將配置的自清潔型超疏水改性混合溶液涂布在紙漿模塑材料上后于烘箱中進行非接觸式干燥。本發明工藝配方中不含硅氟類化合物，綠色環保；從工藝源頭對紙漿纖維進行化學改性從而提高了紙漿模塑材料整體的防水性能及自清潔性能和超疏水性能的穩定性；工藝簡單且生產成本較低，容易實現產業化生產和應用。

技術領域

本發明涉及一種自清潔型超疏水紙漿模塑材料的制備方法，屬于仿生技術、特殊紙基材料領域。

背景技術

塑料制品因其價格低廉、性能優異等優勢一直在包裝材料中占據重要比重，但隨著環保理念的普及和生活水平的提高，塑料包裝制品對環境造成的污染問題引起了廣泛關注。基于國際及國內“限塑/禁塑”法律法規的頒布及實施，具有良好環保特性的紙漿模塑包裝材料的應用越來越普遍。紙漿模塑制品以天然植物纖維或回收二次纖維為原料，配置成混有多種化學助劑的具有一定濃度的紙漿纖維懸浮液，通過特制模具制備成具有特定幾何空腔結構的紙制品。由于天然植物纖維富含羥基，具有親水性，未經任何處理的紙漿模塑材料吸濕后其機械強度顯著下降，從而影響其后續使用性能。因此，如何提高紙漿模塑材料的疏水性對拓展其應用領域具有重要意義。

仿生超疏水表面現象研究的興起為科學技術人員制備防水防潮紙漿模塑材料提供了新的思路。超疏水表面是指靜態液滴與固體表面形成的表觀接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面，具有自清潔、防結霜、防結冰、防粘附及超強的抗水能力等特性。超疏水表面的低表面自由能和多重微納粗糙結構可以有效改善天然纖維纖維素基材料的潤濕性，從而顯著提高材料的防水性能。自清潔表面是指表面的污染物或灰塵在重力、風力、太陽能、雨水沖刷等自然外力的作用下能夠自動脫落或被降解的一種功能性表面，是基于“荷葉效應”衍生而來的一種仿生界面。根據潤濕性的不同，一般分為超親水(水滴接觸角接近于0°)自清潔界面和超疏水自清潔界面。自清潔超疏水表面是基于液滴在其表面無法鋪展而自動滾動并帶走污染物從而實現自清潔效果的一類功能性界面。

紙漿模塑材料由于其具有較高的表面能，易粘附異物，對后續的循環回收利用產生不良影響。如外賣送餐行業中，一次性紙漿模塑餐盒由于粘附食物殘渣，廢棄后進入回收系統之后引起生物細菌污染等問題從而對回收再利用造成很大困難；此外，由于物理粘附而造成的資源浪費等。因此，紙漿模塑材料在提高其阻隔增強性能的基礎上，再賦予其自清潔功能性表面，將對紙漿模塑材料逐步替代不可降解性塑料制品及拓展其在各個領域的應用具有重要的意義。然而，根據最新的文獻檢索及專利查新，有關自清潔型超疏水紙漿模塑材料制備方法的報道寥寥無幾。其中，僅檢索到一篇與此相關的專利，專利號為CN104452462B，但是，此項專利的工藝中添加了硅氟類化合物，由于此類試劑有轉移到食品內部和污染水生動物及地下水的風險，歐洲和美國等國家已經開始禁止使用，未來我國也將逐漸減少此類試劑的使用。因此，發明一種綠色環保、制備工藝簡單且易于實現產業化的制備技術對于紙漿模塑材料的深入推廣應用非常迫切和必要。有鑒于此，本發明針對現有紙漿模塑材料在功能性表面技術開發方面存在的缺陷和不足，提出了一種自清潔型超疏水紙漿模塑材料的制備方法。

發明內容

針對現有技術的超疏水表面制備工藝相對復雜、超疏水性能的穩定性差、成本相對較高，以及現有技術中針對超疏水紙漿模塑材料制備方法的不足，尤其是具備自清潔性能的紙漿模塑材料，特別是整體結構具備超疏水性能的紙漿模塑材料，而不僅僅只是表面具備超疏水性的制備方法基本沒有。本發明的目的在于針對現有技術的缺乏和不足，提供一種自清潔型超疏水紙漿模塑材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種自清潔型超疏水紙漿模塑材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：常溫下，分別配置一定質量濃度的碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液備用；