本发明涉及一种纸，尤其涉及一种杯垫纸及其制备方法。
背景技术：
：杯垫已经成为人们在日常生活中必不可少的一种生活用品，日常生活中，为了安全与实用性，杯垫需要轻巧，耐用，并且具有优良的隔热性能，现有技术中，为了达到以上要求，制造杯垫的材质也分为好几类，例如木制杯垫，金属杯垫，塑料杯垫和纸质杯垫等，然而上述杯垫有的制备方法繁琐复杂，有的则不节约环保，特别是纸质杯垫，由于普通纸张不具有隔热性，并且强度不高，遇水易碎，因此纸质杯垫通常是一次性使用，并且隔热的效果也较差。例如，一种在中国专利文献上公开的“杯垫原纸及其生产方法”，其公告号cn104018388b，其公开了一种杯垫原纸及其生产方法。其杯垫原纸由面层、芯层、底层构成，各层的原料浆料为针叶木浆、阔叶木浆和机械浆中的二种纸浆原料，层间设置喷雾方式形成的淀粉层以提高层与层间的结合强度；所述针叶木浆为漂白硫酸盐法针叶木浆、阔叶木浆为漂白硫酸盐法阔叶木浆、机械浆为化学漂白热磨机械浆。该杯垫原纸分为面层、芯层、底层，制备方法较为复杂，并且未具有较高的隔热性能。技术实现要素：为了克服上述问题，本发明制备了一种具有良好隔热效果的纸杯垫。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种杯垫纸，由以下重量份组分制得：针叶木浆纤维20-30份，竹纤维20-30份，聚乙烯颗粒30-50份，石墨烯0.05-0.5份，丙烯酸胶乳5-10份。杯垫纸的制备方法包括以下步骤：(1)将聚乙烯颗粒置于真空烘箱中真空干燥，随后，在140-190℃下与石墨烯进行熔融混合，纺丝，得到聚乙烯/石墨烯复合纤维；(2)将聚乙烯/石墨烯复合纤维材料浸润在5wt％-15wt％的硫酸铵溶液中作为阳极，以碳棒作为阴极，通入1-2a/g的电流，在50-75℃下处理5-10min，随后使用去离子水清洗，烘干得到氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维材料；(3)将氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维分散于乙醇溶液中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，在75-90℃下回流12-18h，随后使用无水乙醇洗涤聚乙烯/石墨烯复合纤维，得到3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(4)将针叶木浆纤维，竹纤维和3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维放入80-95℃水中浸泡10-15h，随后放入磨浆机中进行磨浆，磨浆压力为3-5n/mm，随后放入打浆机中打浆；(5)在步骤(4)所得浆料中加入丙烯酸胶乳，混合均匀，得到混合浆料；(6)将混合浆料放入造纸机中，进行抄纸、压榨和干燥，得到原纸；(7)将原纸放入二氧化碳环境中，在20-40℃、10-15mpa条件下吸附10-15h；(8)将二氧化碳吸附的原纸进行发泡，自然降温后裁剪，得到杯垫纸。本发明主要以木浆纤维、竹纤维及聚乙烯/石墨烯复合纤维为主要原料一起抄造成原纸，发明人在发明创作时发现，由于纯聚乙烯纤维链段上没有亲水基团，因此纯聚乙烯纤维的亲水性较差，导致其在打浆时在针叶木浆纤维和竹纤维中的分散性较差，因此，本发明首先使用聚乙烯颗粒作为原料，与一定量的石墨烯熔融混合后纺丝，得到聚乙烯/石墨烯复合纤维，聚乙烯/石墨烯复合纤维上混有石墨烯具有两点好处，首先，复合纤维可以浸润在电解质硫酸铵溶液中作为阳极，再以碳棒作为阴极，通入电流后，聚乙烯表面的石墨烯上会吸附含氧基团，其次，石墨烯的混入有利于后期纤维的发泡，这是由于在发泡前的二氧化碳吸附过程中，混入石墨烯可以增加二氧化碳的吸附性，并且，石墨烯也可以在发泡时作为异相成核点，有利于形成泡孔，随后对聚乙烯/石墨烯复合纤维进电化学氧化处理时，使用硫酸铵溶液作为电解液，是由于硫酸铵溶液为中性电解液，若电解液为酸性，会腐蚀聚乙烯/石墨烯复合纤维，而当电解液为碱性时，会与聚乙烯/石墨烯复合纤维表面吸附的含氧基团反应，降低氧化程度，并且，电流密度对含氧基团的吸附量具有较大影响，通电时，若电流密度小于1a/g时，聚乙烯/石墨烯复合纤维表面的电化学反应过于缓慢，吸附量较少，而当电流密度小于2a/g时，反应过于剧烈从而难以控制氧化程度。随后聚乙烯/石墨烯复合纤维进行3-氨基丙基三乙氧基硅烷的改性，不但能够改善其在抄纸时的分散性，而且，接枝在聚乙烯/石墨烯复合纤维上的氨基能够增加聚乙烯/石墨烯复合纤维的二氧化碳吸附性，有利于随后的发泡过程。将聚乙烯/石墨烯复合纤维和木浆纤维及竹纤维混合打浆之后，加入丙烯酸胶乳，能够提高纤维的留着力，这是由于纤维之间本身不就有结合力，增加了丙烯酸胶乳后，丙烯酸胶乳具有一定的粘结力吸附到纤维的表面形成凝聚物，使得纤维之间相互结合，有效提高纸张的抗张指数。将混合浆料通过抄造，压榨和干燥得到原纸后，将原纸放入二氧化碳环境中，使表面具有氨基基团的聚乙烯/石墨烯复合纤维进行二氧化碳的吸附，随后进行发泡，聚乙烯/石墨烯复合纤维的内部会产生微小的泡孔，大大增加杯垫纸的隔热性能，最后经冷却、裁剪之后，得到所需形状的杯垫纸。作为优选，步骤(1)中所述聚乙烯/石墨烯复合纤维材料中石墨烯的质量分数为1‰-2％。作为优选，步骤(3)中所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷为乙醇质量的2％-5％。作为优选，步骤(4)中所述针叶木浆纤维、竹纤维和3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维的质量比为1:0.8-1.2:1-2。由于聚乙烯/石墨烯复合纤维在发泡后能显著增加原纸的隔热性，但是聚乙烯/石墨烯复合纤维过多或增加原纸的生产成本，原料配方中聚乙烯/石墨烯复合纤维在该质量比下原纸的隔热性就达到所需要求，并且生产成本较低，把商业利益最大化。作为优选，步骤(4)中所述打浆机转速20-30hz，浆料的固含量为2wt％-4wt％。该条件下打浆，聚乙烯/石墨烯复合纤维能够较好地分散在浆料中，制造的原纸性能较好。作为优选，步骤(5)中所述加入丙烯酸胶乳的质量为相对于浆料固含量的6％-10％。如果丙烯酸胶乳的质量过少，使得丙烯酸胶乳没有足够的量吸附到纤维上，使得纤维之间的结合力不够，原纸的抗张指数无法达到需求，随着丙烯酸的增加，纤维之间的结合力增加，抗张指数也会随之增加，但是当丙烯酸胶乳的质量过多时，丙烯酸胶乳会粘附在纤维的表面，产生絮聚，极大得阻碍了纤维的分散，导致抗张指数下降，因此，经过发明人反复的实验验证，确定了所需丙烯酸胶乳的质量范围。作为优选，所述丙烯酸胶乳的固含量为35-45％。作为优选，所述步骤(8)中发泡条件为在70-90℃，1-3mpa条件下进行热压发泡。原纸首先在低温20-40℃下进行二氧化碳的吸附，随后在较高的温度70-90℃下，吸附的二氧化碳会逸出，从而产生泡孔，并且在发泡时给与1-3mpa的压力，这是由于发泡时原纸会膨胀，需要一定的压力保证纸张的平整性，但是发泡时压力不能过大与过小，压力过小时，无法保证纸面的平整，压力过大时，泡孔会由于承受过大压力而压扁，导致泡孔无法成型。因此，本发明具有如下有益效果：聚乙烯颗粒与石墨烯熔融共混、纺丝，并进行改性后得到具有较好的亲水分散性和二氧化碳吸附性的聚乙烯/石墨烯复合纤维，随后与针叶木浆纤维，竹纤维结合抄纸后得到原纸，将原纸进行二氧化碳发泡，使聚乙烯/石墨烯复合纤维中形成细小的泡孔，大大增加了制得的纸张的隔热性能，并且有效降低了纸张的重量，节约了材料。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明方案进行更加清楚、完整地描述，显然所描述实施例仅为本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。实施例1：杯垫纸的制备包括以下步骤：(1)将100g聚乙烯颗粒置于真空烘箱中真空干燥，随后，在150℃下与0.5g石墨烯进行熔融混合，纺丝，得到聚乙烯/石墨烯复合纤维；(2)将聚乙烯/石墨烯复合纤维浸润在5wt％的硫酸铵溶液中作为阳极，以碳棒作为阴极，通入1a/g的电流，在50℃下处理7.5min，随后使用去离子水清洗，烘干得到氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(3)将氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维取50g分散于200ml乙醇溶液中，加入4.2g的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，在80℃下回流13h，随后使用无水乙醇洗涤聚乙烯/石墨烯复合纤维3次，得到3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(4)将25g针叶木浆纤维，25g竹纤维和40g3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维放入2kg的水中，在80℃浸泡11h，随后放入磨浆机中进行磨浆，磨浆压力为3.5n/mm，磨浆10min后放入打浆机中打浆，打浆机转速21hz；(5)在步骤(4)所得浆料中加入6.3g固含量为37wt％的丙烯酸胶乳，混合均匀，得到混合浆料；(6)将混合浆料放入造纸机中，进行抄纸、压榨和干燥，得到原纸；(7)将原纸放入二氧化碳环境中，在23℃、11mpa条件下吸附10h；(8)将二氧化碳吸附的原纸在72℃，1.3mpa下进行发泡，自然降温后裁剪，得到杯垫纸。实施例2：杯垫纸的制备包括以下步骤：(1)将100g聚乙烯颗粒置于真空烘箱中真空干燥，随后，在190℃下与0.3g石墨烯进行熔融混合，纺丝，得到聚乙烯/石墨烯复合纤维；(2)将聚乙烯/碳纤维复合纤维浸润在12wt％的硫酸铵溶液中作为阳极，以碳棒作为阴极，通入1.6a/g的电流，在55℃下处理5min，随后使用去离子水清洗，烘干得到氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(3)将氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维取50g分散于200ml乙醇溶液中，加入5.8g的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，在82℃下回流15h，随后使用无水乙醇洗涤聚乙烯/石墨烯复合纤维3次，得到3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(4)将23g针叶木浆纤维，22g竹纤维和45g3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维放入2.3kg的水中，在93℃浸泡12h，随后放入磨浆机中进行磨浆，磨浆压力为4n/mm，磨浆15min后放入打浆机中打浆，打浆机转速23hz；(5)在步骤(4)所得浆料中加入7.8g固含量为41wt％的丙烯酸胶乳，混合均匀，得到混合浆料；(6)将混合浆料放入造纸机中，进行抄纸、压榨和干燥，得到原纸；(7)将原纸放入二氧化碳环境中，在30℃、12mpa条件下吸附12h；(8)将二氧化碳吸附的原纸在83℃，1.8mpa下进行发泡，自然降温后裁剪，得到杯垫纸。实施例3：杯垫纸的制备包括以下步骤：(1)将100g聚乙烯颗粒置于真空烘箱中真空干燥，随后，在180℃下与0.8g石墨烯进行熔融混合，纺丝，得到聚乙烯/石墨烯复合纤维；(2)将聚乙烯/碳纤维复合纤维浸润在14wt％的硫酸铵溶液中作为阳极，以碳棒作为阴极，通入2a/g的电流，在75℃下处理9min，随后使用去离子水清洗，烘干得到氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(3)将氧化处理后的聚乙烯/石墨烯复合纤维取50g分散于200ml乙醇溶液中，加入8.7g的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，在90℃下回流18h，随后使用无水乙醇洗涤聚乙烯/石墨烯复合纤维3次，得到3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维；(4)将20g针叶木浆纤维，18g竹纤维和39g3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的聚乙烯/石墨烯复合纤维放入2.5kg的水中，在95℃浸泡14h，随后放入磨浆机中进行磨浆，磨浆压力为4.5n/mm，磨浆20min后放入打浆机中打浆，打浆机转速28hz；(5)在步骤(4)所得浆料中加入9.1g固含量为45wt％的丙烯酸胶乳，混合均匀，得到混合浆料；(6)将混合浆料放入造纸机中，进行抄纸、压榨和干燥，得到原纸；(7)将原纸放入二氧化碳环境中，在35℃、14.3mpa条件下吸附15h；(8)将二氧化碳吸附的原纸在90℃，2.8mpa下进行发泡，自然降温后裁剪，得到杯垫纸。对比例1：与实施例1的区别在于，在混合浆料放入造纸机中，进行抄纸、压榨和干燥，得到原纸后，不进行二氧化碳发泡，直接经过裁剪后得到杯垫纸。随后，对不同实施例与对比例1使用热板法进行导热系数的测定，测量数据如下。由上表数据可知，与对比例1中相对于未进行发泡的对比例，实施例1中发泡之后纸张导热系数明显下降，说明隔热性能有明显地提升。对比例2：与实施例1的区别在于，聚乙烯/石墨烯复合纤维氧化处理时，通电的电流密度为0.3a/g。对比例3：与实施例1的区别在于，聚乙烯/石墨烯复合纤维氧化处理时，通电的电流密度为1.5a/g。氧化处理时电流密度不同，聚乙烯/石墨烯复合纤维的亲水性不同，其对杯垫纸的抗张指数具有较大的影响，结果如下表所示。抗张指数(nm/g)实施例120.3对比例214.5对比例315.3由上表数据可知，电流密度过大和过小，纸张的抗张指数均会有所下降。对比例4：与实施例1的区别在于，步骤(8)中发泡的压力为0.5mpa。对比例5：与实施例1的区别在于，步骤(8)中发泡的压力为5mpa。发泡的压力会影响杯垫纸发泡程度和平整性，从而影响杯垫纸的隔热性，使用热板法进行导热系数的测定，测量数据如下。导热系数(w/mk)平整性实施例10.048不平整对比例40.53平整对比例50.94平整由上表数据可知，压力过小，杯垫纸的平整性较差，但压力过大时，杯垫纸的隔热性会有所下降。当前第1页12