专利名称：一种多层沉积制备阻燃纸的方法
技术领域：
本专利涉及一种制备阻燃纸的方法。特别涉及采用分子沉积法对植物纤维进行多层沉积，对植物纤维进行阻燃改性，并将改性后的植物纤维成型为阻燃纸或纸板的方法。
背景技术：
目前国内外植物纤维阻燃纸的生产方法有浆内添加法、浸溃法、涂布法。浆内添加法适抄纸时阻燃剂流失非常严重，阻燃效果和成本不宜控制，一般阻燃剂的留着率80 %就非常不容易了，虽然通过与助留剂配合可以解决阻燃剂的流失问题，但是助留剂的使用不仅增加了生产成本且不利于白水循环；浸溃法使用的阻燃剂为水溶性的，阻燃剂本身容易吸湿，所以得到的纸质阻燃材料普遍耐水性差、吸潮性强、变形大、强度下降显著、易发黄变硬；涂布法将阻燃剂涂布在纸的表面，阻燃剂大部分集中在纸的表面，不能赋予纸内部阻燃性，阻燃效果不甚理想。由于生产方法发展缓慢也限制了阻燃纸的应用和发展，创造新的技术手段和工艺赋予纸或纸板以防火阻燃性能具有特殊意义。
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在水相体系中，由于植物纤维素上的-COOH以及半纤维素中葡萄糖醛酸所含的-COOH电离，植物纤维呈负电性，且电荷密度取决于表面的-COOH的电离程度，在pH值小于2. 8时，羧基完全质子化，纤维表面电荷趋近于零。随着pH值的升高，羧基开始电离，纤维表面的电荷密度随之提高，纤维的负电性也会提高。此外，纤维表面凹凸不平，具有多孔性。因此，植物纤维可以用在水相中带有正负电荷的具有阻燃作用的沉积物质交替处理，使其表面形成聚合物多层阻燃膜，从而实现植物纤维的阻燃改性。
发明内容
本发明的目的是提供一种多层沉积制备阻燃纸的方法。这种方法是利用分子沉积法，在水相中使用正负沉积物质交替处理植物纤维，使其表面形成多层阻燃沉积膜，从而实现植物纤维的阻燃改性，然后对改性后的植物纤维进行抄纸就可以得到阻燃纸。本发明的目的是通过以下途径实现的，它是利用分子沉积法对植物纤维进行阻燃改性，对植物纤维进行阻燃改性，并将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板，它的具体制备步骤为
第一步，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，备用；
第二步，取正电性沉积物和PH调节剂完全溶解在水中作为第一次沉积反应液，备用；第三步，将第一步中制备的纸浆浸入在第二步制作出的沉积液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在沉积反应液中，静置一定时间；
第四步，将上一步制备的沉积产物取出，用水反复洗涤，备用；
第五步，取负电性沉积物质和PH调节剂完全溶解在水中作为第二次沉积反应液，备
用；
第六步，将第四步制备的沉积产物浸入第五步制备的沉积液，经过搅拌使纸纤维均匀分散在沉积液中，静置一定时间；第七步，重复第四步；
第八步，多次重复第二步到第八步；
第九步，将上步得到的改性植物纤维进行抄纸，制备阻燃纸。本发明具有以下优点1、生产工艺简单，过程易于控制，成本低，容易扩大到工业生产规模；2、沉积膜与植物纤维紧密结合，热稳定性和力学稳定性好，无毒无污染，同时沉积膜也会增强植物纤维的力学性能；3、阻燃剂使用效率高，可以根据实际需要改变沉积物质，从而制备出满足不同需求的阻燃纸；4、使用此方法不需要改变工业上的普通造纸过程，容易将这种方法与工业生产相结合，实现工业化生产。
图I :阻燃纸纤维zeta电位随沉积层数的变化 图2 :沉积法制备阻燃纸示意图
其中植物纤维(a)、第一次沉积物(b)、第二次沉积物(C)。
具体实施例方式下面给出实例以对本发明作更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能解释为对发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍应属于本发明的保护范围。本发明所用的正、负电性沉积物质为在水相中带有正、负电性的具有阻燃作用的物质，可以是小分子电解质、大分子聚电解质或者带电荷的无机纳米粒子。如含有卤素、磷、氮、硼、金属元素的胶体粒子和聚电解质；进行多层沉积时，在整个沉积过程中可使用多种沉积物，一种沉积物质可以多次参与沉积反应制备阻燃纸。PH调节剂为沉积液提供较稳定的PH，使带有固定电荷的物质在该PH下能够充分电离；反应时间为0 30 min ;反应温度为0 90 0C0实施例I
用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，取2 g胶体LDHs均匀分散在100ml水中，制成第一次沉积液；将2 g阴离子聚丙烯酰胺完全溶解在100 ml水中，制成第二次沉积液；将制备好的纸浆浸入第一次沉积液中，经过搅拌使植物纤维均匀分散在沉积反应液中，静置5 min ;将第一次沉积产物取出，用水反复洗涤，然后浸入第二次沉积液，搅拌使植物纤维均匀分散在沉积反应液中，静置5 min ;将第二次沉积后的植物纤维洗涤后配置成2 %的纸浆，然后进行抄纸，制备阻燃纸。实施例2
用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，取2 g胶体LDHs均匀分散在100ml水中，制成第一次沉积液；将I g海藻酸钠完全溶解在100 ml水中，制成第二次沉积液；将2 g LDHs均匀分散在100 ml水中，制成第三次沉积液；将制备好的纸浆浸入第一次沉积液中，经过搅拌使植物纤维均匀分散在沉积反应液中，静置5 min ;将第一次沉积产物取出，用水反复洗涤，然后浸入第二次沉积液，搅拌使植物纤维均匀分散在沉积反应液中，静置5 min ;将第二次沉积产物取出，用水反复洗涤，然后浸入第三次沉积液，搅拌使植物纤维均匀分散在沉积反应液中，静置5 min;将第三次沉积后的植物纤维洗涤后配置成2 %的纸浆，然后进行抄纸，制备阻燃纸。实施例3
用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，取2 g阳离子聚丙烯酰胺完全溶解在100 ml水中，配置10份，作为奇数次沉积液；取I g海藻酸钠完全溶解在100 ml水中，配置10份，作为偶数次沉积液；按照实施例I和实施例2中的方法，将植物纤维进行多层 沉积，将沉积后的植物纤维洗涤后配置成2 %的纸浆，然后进行抄纸，制备阻燃纸。
权利要求
1.本专利涉及一种多层沉积制备阻燃纸的方法，其特征在于它是采用分子沉积法对植物纤维进行多层沉积，对植物纤维进行阻燃改性，并将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板，它的具体步骤为 第一步，用纤维解离器将造纸用植物纤维均匀分散为浆状，备用； 第二步，取正电性沉积物和PH调节剂完全溶解在水中作为第一次沉积反应液，备用；第三步，将第一步中制备的纸浆浸入在第二步制作出的沉积液中，经过搅拌使纸纤维均匀分散在沉积反应液中，静置一定时间； 第四步，将上一步制备的沉积产物取出，用水反复洗涤，备用； 第五步，取负电性沉积物质和PH调节剂完全溶解在水中作为第二次沉积反应液，备用； 第六步，将第四步制备的沉积产物浸入第五步制备的沉积液，经过搅拌使纸纤维均匀分散在沉积液中，静置一定时间； 第七步，重复第四步； 第八步，多次重复第二步到第八步； 第九步，将上步得到的改性植物纤维进行抄纸，制备阻燃纸。
2.根据权利要求I所述的一种多层沉积制备阻燃纸的方法，其特征在于使用分子沉积法，在适宜的PH下，使反应液中的组分通过静电吸引力交替沉积在纸纤维表面，形成多层阻燃沉积膜，实现阻燃剂与纸纤维的紧密结合，赋予植物纤维优异的阻燃性能，同时增强植物纤维的力学强度。
3.根据权利要求I所述的一种多层沉积制备阻燃纸的方法，其特征在于所述的正、负电性沉积物质为在水相中带有正、负电性的具有阻燃作用的物质，可以是小分子电解质、大分子聚电解质或者带电荷的无机纳米粒子。
4.如含有卤素、磷、氮、硼、金属元素的胶体粒子、生物高分子和聚电解质；进行多层沉积时，在整个沉积过程中可使用多种沉积物，一种沉积物质可以多次参与沉积反应制备阻燃纸。
5.根据权利要求I所述的一种多层沉积制备阻燃纸的方法，其特征在于PH调节剂为沉积液提供较稳定的PH，使带有固定电荷的物质在该PH下能够充分电离；反应时间为O ·30 min ;反应温度为0 90 °C。
全文摘要
本发明公开的是一种利用分子沉积法多层沉积改性植物纤维，并将改性的植物纤维成型为阻燃纸或纸板的方法。具体步骤为①将植物纤维均匀分散为浆状；②取正电性沉积物和PH调节剂溶解在水中作为第一次沉积反应液；取负电性沉积物质和PH调节剂溶解在水中作为第二次沉积反应液；③将纸纤维均匀浸入第一次沉积反应液中，静置一定时间；④将③的产物取出，洗涤；⑤将④的产物均匀浸入到第二次沉积反应液中，静置一定时间；⑥多次重复第二步到第五步后，将得到的改性植物纤维进行抄纸，制备成阻燃纸。本方法可使沉积膜与植物纤维紧密结合，反应装置结构简单投资少、工艺简单易控制，成本低，无污染，可实现大批量生产，本方法制备出的阻燃纸的力学强度高阻燃性好。
文档编号D21H27/00GK102704346SQ201210208179
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者刘亦武, 刘跃军, 郝宗贤 申请人:湖南工业大学