一种环保型阻燃纸及其制备方法
【专利摘要】本发明属于造纸技术领域，公开了一种环保型阻燃纸及其制备方法。所述制备方法为：将植物纤维原料置于碎浆机中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度的4％～9％之间，碎解时间为10～15min；将碎解的纸浆打浆至打浆度为40～50°SR，然后加入阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、增强剂、助留剂及防水剂进行混合后抄造成型；然后在成型的纸张表面使用施胶剂进行施胶，热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。本发明采用浆内添加MPP，并可进一步在施胶过程添加MPP，可以大幅提高纸张的阻燃性能，从而提高纸张的应用范围。
【专利说明】
一种环保型阻燃纸及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种环保型阻燃纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纸及纸制品一般都是由易燃的植物纤维抄造而成。纸基材料经常成为火灾的引发物质，随着人们对火灾安全的日益重视，对纸及纸质品的阻燃性能要求也越来越高。
[0003]目前常用浆内添加、表面涂布或浸渍等添加阻燃剂的方法生产阻燃纸。阻燃剂通过阻碍纤维热分解，抑制可燃气体生成，或者通过隔离热和空气以及稀释可燃气体等途径达到阻燃目的。
[0004]浸渍法生产的纸需吸附大量的阻燃剂，耐水性差、易吸潮、易发黄变质，对纸张的本身性能影响较大。涂布法主要是将阻燃剂集中在纸的表面，虽表面阻燃效果相对较好，但不能赋予纸内部阻燃性，阻燃效果不甚理想。浆内添加法制备阻燃纸，具有阻燃剂分布均匀，对纸的物理性能影响小等优点，加入少量助留剂后，可大幅提高留着率，达到阻燃效果。经过阻燃处理后的纸，可使其达到难燃要求，从而满足工业生产和人们日常生活的要求。MPP因其无卤、无毒、无烟等特点，可作为新型的高效环保纸基阻燃剂。因此，本方案采用浆内添加MPP制备阻燃纸。该工艺的研制为新型环保阻燃纸开发提供了一种技术手段。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种环保型阻燃纸的制备方法。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的环保型阻燃纸。
[0007]本发明目的通过以下技术方案实现:
[0008]—种环保型阻燃纸的制备方法，包括以下操作步骤:
[0009](I)碎浆:将植物纤维原料置于碎浆机中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度的4%?9%之间，碎解时间为10?15min;
[0010](2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打至打浆度介于40?50° SR之间；
[0011](3)添加:向经过步骤(2)打浆的纸浆中依次加入阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、增强剂、助留剂及防水剂进行混合；
[0012](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以50?200g/m2的定量进行抄造；
[0013](5)施胶:在经过步骤(4)成型的纸张表面使用施胶剂进行施胶，热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0014]优选地，步骤(I)中所述的植物纤维原料为竹浆、蔗渣和木浆中的至少一种;更优选重量比为I: 1:8的竹浆、蔗渣和木浆的混合。
[0015]本发明选用竹浆可以增强纸张强度，而木浆可以增强纸张的挺度(纸张垂直放置后的弯曲程度)，同时蔗渣与竹浆价格相对低廉，可以降低成本。
[0016]优选地，步骤(I)中所述的碎浆机转子线速为900?1200m/min。
[0017]优选地，步骤(3)中所述的增强剂为阳离子淀粉，助留剂为阳离子聚丙烯酰胺，防水剂为丙烯酸树脂。
[0018]优选地，步骤(3)中所述阻燃剂的加入量为绝干纸浆重量的5%?30%，增强剂的加入量为绝干纸浆重量的I %?6%，助留剂的加入量为绝干纸浆重量的0.1 %?I %，防水剂的加入量为绝干纸浆重量的2%?7%。
[0019]所述阻燃剂、增强剂、助留剂和防水剂可按比例配成稳定的溶液后同时添加。
[0020]优选地，步骤(5)所述的施胶剂通过如下方法制备:将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。优选地，上述施胶剂制备过程中，阳离子淀粉与季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐的质量比为1:1。
[0021 ]优选地，所述胶剂的加入量为绝干纸浆重量的1 %?15 %。
[0022]—种环保型阻燃纸，通过上述方法制备得到。
[0023]本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果:
[0024](I)本发明采用浆内添加MPP，并可进一步在施胶过程添加MPP，可以大幅提高纸张的阻燃性能，从而提高纸张的应用范围；
[0025](2)本发明所添加的化学药剂可以以一定比例配置成稳定的溶液，无需多次单独添加，从而简化生产流程，降低生产成本；
[0026](3)本发明所采用的化学药品都为常见的化学品，对环境友好且成本较低；
[0027](4)本发明所采用的抄造工艺能够保证阻燃剂MPP的阻燃性能得到充分发挥，对纸张阻燃性能改善作用明显，且对纸张的物理性能损失较小。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0029]以下实施例中所述的极限氧指数(LOI)是指纸张在氧和氮混合气体中，当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度。它是表征材料燃烧行为的指数。极限氧指数可以用燃烛试验测定，将一个纸条在特定条件下向下燃烧进行测定。通常认为极限氧指数为21以上时，该物质在空气中即难以顺利燃烧，已具有火焰自熄性。
[0030]实施例1
[0031]本实施例的一种环保型阻燃纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0032](I)碎解:将竹浆、蔗渣和木浆原料按重量比1:1:8置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度为5%，碎解时间为1min;
[0033](2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打浆至打浆度为40。SR；
[0034](3)混合:向经过步骤(2)打浆的纸浆依次加入绝干纸浆重量5%的阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、1%的增强剂阳离子淀粉、0.1%助留剂阳离子聚丙烯酰胺和2%的防水剂丙烯酸树脂进行混合；
[0035](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以200g/m2的定量进行抄造；
[0036](5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用施胶机施以绝干纸浆重量的10%的施胶剂进行施胶，施胶剂是将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将与阳离子淀粉的质量比为1:1的季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。然后将施胶后的纸张在烘干温度110°C;烘干压力为30kN的条件下热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0037]将本实施例得到的阻燃纸与只经过以上步骤(I)和(2)处理的纸浆抄成的空白纸片进行阻燃性能对比(极限氧指数L0I)。结果显示，本实施例阻燃纸极限氧指数提高了23.5% (与空白纸样的极限氧指数相比，阻燃纸的极限氧指数由20.8提高到了25.7)。
[0038]实施例2
[0039]本实施例的一种环保型阻燃纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0040](I)碎解:将竹浆、蔗渣和木浆原料按重量比1:1:8置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度为5%，碎解时间为1min;
[0041 ] (2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打浆至打浆度为40。SR；
[0042](3)混合:向经过步骤(2)打浆的纸浆依次加入绝干纸浆重量10%的阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、2%的增强剂阳离子淀粉、0.3%助留剂阳离子聚丙烯酰胺和3%的防水剂丙烯酸树脂进行混合；
[0043](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以200g/m2的定量进行抄造；
[0044](5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用施胶机施以绝干纸浆重量的10%的施胶剂进行施胶，施胶剂是将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将与阳离子淀粉的质量比为1:1的季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。然后将施胶后的纸张在烘干温度110°C;烘干压力为30kN的条件下热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0045]将本实施例得到的阻燃纸与只经过以上步骤(I)和(2)处理的纸浆抄成的空白纸片进行阻燃性能对比(极限氧指数L0I)。结果显示，本实施例阻燃纸极限氧指数提高了26.9% (与空白纸样的极限氧指数相比，阻燃纸的极限氧指数由20.8提高到了26.4)。
[0046]实施例3
[0047]本实施例的一种环保型阻燃纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0048](I)碎解:将竹浆、蔗渣和木浆原料按重量比1:1:8置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度为4 %，碎解时间为1min;
[0049](2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打浆至打浆度为40。SR；
[0050](3)混合:向经过步骤(2)打浆的纸浆依次加入绝干纸浆重量15%的阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、3%的增强剂阳离子淀粉、0.5%助留剂阳离子聚丙烯酰胺和4%的防水剂丙烯酸树脂进行混合；
[0051](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以200g/m2的定量进行抄造；
[0052](5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用施胶机施以绝干纸浆重量的10%的施胶剂进行施胶，施胶剂是将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将与阳离子淀粉的质量比为1:1的季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。然后将施胶后的纸张在烘干温度110°c ;烘干压力为30kN的条件下热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0053]将本实施例得到的阻燃纸与只经过以上步骤(I)和(2)处理的纸浆抄成的空白纸片进行阻燃性能对比(极限氧指数L0I)。结果显示，本实施例阻燃纸极限氧指数提高了32.7% (与空白纸样的极限氧指数相比，阻燃纸的极限氧指数由20.8提高到了27.6)。
[0054]实施例4
[0055]本实施例的一种环保型阻燃纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0056](I)碎解:将竹浆、蔗渣和木浆原料按重量比1:1:8置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度为6 %，碎解时间为15min;
[0057](2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打浆至打浆度为45。SR；
[0058](3)混合:向经过步骤(2)打浆的纸浆依次加入绝干纸浆重量20%的阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、4%的增强剂阳离子淀粉、0.3%助留剂阳离子聚丙烯酰胺和5%的防水剂丙烯酸树脂进行混合；
[0059](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以200g/m2的定量进行抄造；
[0060](5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用施胶机施以绝干纸浆重量的10%的施胶剂进行施胶，施胶剂是将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将与阳离子淀粉的质量比为1:1的季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。然后将施胶后的纸张在烘干温度110°C;烘干压力为40kN的条件下热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0061]将本实施例得到的阻燃纸与只经过以上步骤(I)和(2)处理的纸浆抄成的空白纸片进行阻燃性能对比(极限氧指数L0I)。结果显示，本实施例阻燃纸极限氧指数提高了36.1% (与空白纸样的极限氧指数相比，阻燃纸的极限氧指数由20.8提高到了28.3)。
[0062]实施例5
[0063]本实施例的一种环保型阻燃纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0064](I)碎解:将竹浆、蔗渣和木浆原料按重量比1:1:8置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度为7 %，碎解时间为15min;
[0065](2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打浆至打浆度为45。SR；
[0066](3)混合:向经过步骤(2)打浆的纸浆依次加入绝干纸浆重量25%的阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、5%的增强剂阳离子淀粉、0.6%助留剂阳离子聚丙烯酰胺和6%的防水剂丙烯酸树脂进行混合；
[0067](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以200g/m2的定量进行抄造；
[0068](5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用施胶机施以绝干纸浆重量的13%的施胶剂进行施胶，施胶剂是将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将与阳离子淀粉的质量比为1:1的季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。然后将施胶后的纸张在烘干温度115°C;烘干压力为50kN的条件下热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0069]将本实施例得到的阻燃纸与只经过以上步骤(I)和(2)处理的纸浆抄成的空白纸片进行阻燃性能对比(极限氧指数LOI )。结果显示，本实施例阻燃纸极限氧指数提高了39.9% (与空白纸样的极限氧指数相比，阻燃纸的极限氧指数由20.8提高到了 29.1)。
[0070]实施例6
[0071]本实施例的一种环保型阻燃纸的制备方法，具体制备步骤如下:
[0072](I)碎解:将竹浆、蔗渣和木浆原料按重量比1:1:8置于碎浆机(转子线速为900m/min)中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度为8 %，碎解时间为15min;
[0073](2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打浆至打浆度为45。SR；
[0074](3)混合:向经过步骤(2)打浆的纸浆依次加入绝干纸浆重量30%的阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)、6%的增强剂阳离子淀粉、0.8%助留剂阳离子聚丙烯酰胺和7%的防水剂丙烯酸树脂进行混合；
[0075](4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以200g/m2的定量进行抄造；
[0076](5)涂布:在经过步骤(4)处理成型的纸张表面使用施胶机施以绝干纸浆重量的15%的施胶剂进行施胶，施胶剂是将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将与阳离子淀粉的质量比为1:1的季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP)加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成。然后将施胶后的纸张在烘干温度120°C;烘干压力为50kN的条件下热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。
[0077]将本实施例得到的阻燃纸与只经过以上步骤(I)和(2)处理的纸浆抄成的空白纸片进行阻燃性能对比(极限氧指数L0I)。结果显示，本实施例阻燃纸极限氧指数提高了52.4% (与空白纸样的极限氧指数相比，阻燃纸的极限氧指数由20.8提高到了31.7)。
[0078]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤: (1)碎浆:将植物纤维原料置于碎浆机中进行碎解，浆浓度控制在质量浓度的4%?9 %之间，碎解时间为10?15min; (2)打浆:将经过步骤(I)碎解的纸浆放入磨盘打浆机中以游离方式打至打浆度介于40?50° SR之间； (3)添加:向经过步骤(2)打浆的纸浆中依次加入阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐、增强剂、助留剂及防水剂进行混合； (4)成型:将经过步骤(3)混合后的纸浆在抄纸机上以50?200g/m2的定量进行抄造； (5)施胶:在经过步骤(4)成型的纸张表面使用施胶剂进行施胶，热压烘干，得到所述环保型阻燃纸。2.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的植物纤维原料为竹浆、蔗渣和木浆中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:所述的植物纤维原料为重量比为I: 1:8的竹浆、蔗渣和木浆的混合。4.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的碎楽机转子线速为900?1200m/min。5.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的增强剂为阳离子淀粉，助留剂为阳离子聚丙烯酰胺，防水剂为丙烯酸树脂。6.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述阻燃剂的加入量为绝干纸浆重量的5%?30%，增强剂的加入量为绝干纸浆重量的I %?6%，助留剂的加入量为绝干纸浆重量的0.1 %?I %，防水剂的加入量为绝干纸浆重量的2% ?7.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:所述阻燃剂、增强剂、助留剂和防水剂按比例配成稳定的溶液后同时添加。8.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:步骤(5)所述的施胶剂通过如下方法制备:将阳离子淀粉加入水中，加热搅拌糊化后，将季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐加入糊化液中搅拌混合均匀配置而成;所述胶剂的加入量为绝干纸浆重量的10%?15%。9.根据权利要求8所述的一种环保型阻燃纸的制备方法，其特征在于:所述施胶剂制备过程中，阳离子淀粉与季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐的质量比为I: I。10.一种环保型阻燃纸，其特征在于:通过权利要求1?9任一项所述的方法制备得到。
【文档编号】D21H15/10GK105862490SQ201610210260
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】尹标林, 黄高能, 杨仁党, 刘运春
【申请人】华南理工大学