一种有色纸及其制备方法

1.本发明涉及造纸技术领域，具体为一种有色纸及其制备方法。


背景技术：

2.染色是印染行业制造服装面料和造纸行业制备有色纸必不可少的环节，同时也是造成印染过程能耗高和污染重的主要因素。为了满足环保和新旧动能转换的发展需求，节能减排的染色技术至关重要。纳米纤维素的纳米尺寸效应赋予其对染料分子极强的吸附固着能力，因此将纳米纤维素应用于有色纸的制备过程，不仅可负载染料，有效地降低废水中染料的含量，减少染料的流失率，对于环境保护、资源节约等具有重要的意义，而且可显著提高纸张的物理性能，从而提高有色纸的性能。
3.现有技术在纸张染色前，将纳米纤维素与染料混合，使纳米纤维素负载上染料，并随后加入纸浆抄造成纸，这样虽然可以提高纳米纤维素负载的染料量，但纳米纤维素与染料的结合会减少两者的可及官能团数量，严重降低后续纸张染色过程中纳米纤维素/染料与纸浆的结合能力，造成染料易脱落，纳米纤维素对纸张性能改善效果下降等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种有色纸及其制备方法，高效、简单、安全、环保，利用纳米纤维素提高了有色纸的强度性能。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种有色纸的制备方法，包括如下步骤：
7.按(0.01
‑
0.3)：(1
‑
3)的质量比，将纳米纤维素和纸浆疏解在水中，得到混合浆料；
8.将染料加入到混合浆料中，在搅拌的条件下加热至20
‑
90℃，之后依次超声、自然放置得到染色后的混合浆料；
9.将染色后的混合浆料抄造成纸，得到有色纸。
10.优选的，纳米纤维素和水的比例为(0.01
‑
0.3)g：(0.5
‑
1.5)l。
11.优选的，纳米纤维素和纸浆在水中疏解后在500
‑
10000转下混合均匀，得到混合浆料。
12.优选的，染料和混合浆料的比例为(0.01
‑
1)g：(0.5
‑
1.5)l。
13.优选的，染料加入到混合浆料后在所述温度下保持1
‑
3h，之后再依次超声、自然放置。
14.优选的，染料加入到混合浆料中搅拌10
‑
240min。
15.进一步，染料加入到混合浆料中的搅拌速率为50
‑
950r/min。
16.进一步，染料和混合浆料搅拌、加热后超声1
‑
60min。
17.优选的，染料和混合浆料搅拌、加热、超声后自然放置1
‑
24h。
18.一种由上述任意一项所述的有色纸的制备方法得到的有色纸。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20.本发明一种有色纸的制备方法，将纳米纤维素和纸浆疏解在水中得到混合浆料，可使纳米纤维素与纸浆纤维紧密结合，以纳米纤维素为桥梁，提高纸浆纤维之间的结合力，可改善纸张的性能，之后将染料加入、在搅拌的条件下加热、超声、自然放置，这样形成的混合浆料可利用纳米纤维素比表面积大，可及官能团多的特点，提高染料在之后纸页成型过程中的留着，并增大结合面积，显著提高细小纤维留着，从而填充并减小纸张成形过程中纤维之间的空隙，进一步减少染料流失，得到强度性能好的有色纸。本发明可以显著提高染料留着率、分散性，获得理想的染色效果，所制得的有色纸强度性能显著提高。
附图说明
21.图1为本发明实施例1得到的色密度对比框图。
22.图2为本发明实施例2得到的色密度对比框图。
23.图3为本发明对比例1得到的色密度对比框图。
24.图4为本发明实施例3得到的色密度对比框图。
25.图5为l、a、b的解释图。
具体实施方式
26.纳米纤维素具备纳米尺度、高比表面积、大长径比等特性，将其加入到纸浆中与纸浆纤维能够紧密结合，提高纸浆纤维之间的结合力，在医药、化工、造纸、纺织及复合材料等领域具有广阔的应用前景。
27.本发明一种有色纸的制备方法，具体步骤如下：
28.1.将0.01
‑
0.3g的纳米纤维素加入到绝干量为1
‑
3g纸浆形成的浆料里边，加水至0.5
‑
1.5l，将纳米纤维素和浆料疏解，在500
‑
10000转下使其混合均匀，使纳米纤维素与纸浆纤维紧密结合，得到混合浆料；
29.2.将0.01
‑
1g的染料加入到混合浆料中，加热至20
‑
90℃，并保持1
‑
3h，从加热开始，机械搅拌10
‑
240min，速度为50
‑
950r/min，加热搅拌之后进行超声分散，超声时间为1
‑
60min，最后常温浸泡，即自然放置1
‑
24h，使其染色完成；
30.3.将染色后的混合浆料利用抄纸机进行抄造成纸，得到有色纸。
31.实施例1：
32.称取绝干量为0.05g的纳米纤维素，将其加入到绝干量为1.9g的纸浆形成的浆料里，加水至1l得到混合浆料，将其疏解5000转后使其混合均匀，待其混合均匀后，将0.02g的染料翠兰gl加入到上述的溶液中，混合得到染料浓度为0.002％，将溶液进行加热，加热温度为40℃，时间为1h，从加热开始进行搅拌，搅拌速度为500r/min，时间为1h，，加热搅拌之后进行超声，控制超声时间为10min，然后常温浸泡染色2h使其染色，将染色后的混合浆料利用抄纸机进行抄造成纸，得到有色纸。
33.加入纳米纤维素所制备的有色纸比不加纳米纤维素所制备的有色纸颜色性能和强度性能明显提升，颜色性能提高通过肉眼可以明显观察到，前者颜色更深，测试得到色差为9.17，不加纳米纤维素有色纸色密度为：v:0.20，c:0.30，m:0.12，y:0.10。加纳米纤维素后有色纸色密度为：v:0.28，c:0.41，m:0.18，y:0.12，如附图1所示。抗张强度从7.6n上升到19.93n，撕裂强度从541.327mn上升到1153.26mn，强度性能明显提高。
34.色差为
△
e，是通过以下公式计算得出的，
35.△
e＝[(
△
l*)2+(
△
a*)2+(
△
b*)2]
1/2
[0036]
通过exact分光密度计可分别测量出两张纸张的l、a、b，l、a、b的解释如图5所示，颜色差异可以通过一个单独的色差符号δe来表示出来，δe被定义为样品的总色差，但不能表示出样品的色差的偏移方向，δe数值越大，说明色差越大。
[0037]
色差范围：
[0038]0‑
0.25：非常小或没有；0.25
‑
0.5：微小；0.5
‑
1.0：微小到中等；1.0
‑
2.0：中等；2.0
‑
4.0：有差距；4.0以上：非常大；
[0039]
实施例2：
[0040]
称取0.05g的纳米纤维素，将其加入到绝干量为1.9g的纸浆形成的浆料里，加水至1l得到混合浆料，将其疏解5000转后使其混合均匀，待其混合均匀后，将0.1g的染料中黄3172加入到上述的溶液中，混合得到染料浓度为0.01％，将溶液进行加热，加热温度为40℃，时间为1h，从加热开始进行搅拌，搅拌速度为500r/min，时间为1h，加热搅拌之后进行超声，控制超声时间为10min，然后常温浸泡染色2h使其染色，将染色后的混合浆料利用抄纸机进行抄造成纸，得到有色纸。
[0041]
加入纳米纤维素所制备的有色纸比不加纳米纤维素所制备的有色纸颜色性能显著提升，色差为10.01，肉眼可以明显观察到。色密度发生变化(如附图2所示)，不加纳米纤维素有色纸色密度为：v:0.13，c:0.09，m:0.22，y:0.81。加纳米纤维素后有色纸色密度为：v:0.16，c:0.09，m:0.31，y:0.97。
[0042]
对比例1：
[0043]
配置质量浓度为0.015％的染料活性蓝19溶液50ml，称取绝干量为0.1g的纳米纤维素加入染料溶液中，加热至60℃，机械搅拌3h，对纳米纤维素进行染色。
[0044]
然后称取绝干量为1.9g的纸浆，加水至0.95l，利用疏解机疏解3000转使其分散良好，加入上述染料使其浓度为0.015％，加热至60℃，时间为1h，机械搅拌3h，得到浆料分散溶液。
[0045]
将染色后的纳米纤维素加入浆料分散溶液中，然后超声30min，再利用抄纸机进行抄纸得到有色纸。
[0046]
加入纳米纤维素所制备的有色纸比不加纳米纤维素所制备的有色纸颜色性能有差距，色差为3.65。色密度发生变化(如附图3所示)，不加纳米纤维素有色纸色密度为：v:0.32，c:0.50，m:0.19，y:0.12。加纳米纤维素后有色纸色密度为：v:0.34，c:0.54，m:0.20，y:0.13。但是由于先将纳米纤维素进行染色，再加入纸浆中进行抄纸，严重降低了后续纸张染色过程中纳米纤维素/染料与纸浆的结合能力，虽然所得纸张颜色仍然有提高，但是容易造成纸张颜色不均、染料易脱落等问题，颜色性能不如先将纳米纤维素与纸浆混合再进行染色所抄造的纸，并且纳米纤维素对纸张性能改善效果下降，对纸张的强度性能无明显提高。抗张强度从27.60n上升到34.05n，撕裂强度从1106.23mn上升到1108.81mn。
[0047]
实施例3：
[0048]
称取绝干量为0.03g的纳米纤维素，将其加入到绝干量为1.9g的纸浆形成的浆料里，加水至1l得到混合浆料，将其疏解5000转后使其混合均匀，待其混合均匀后，将0.05g的染料活性红195加入到上述的溶液中，混合得到染料浓度为0.005％，将溶液进行加热，加热
温度为60℃，时间为1h，从加热开始进行搅拌，搅拌速度为500r/min，时间为1h，加热搅拌之后进行超声，控制超声时间为10min，然后常温浸泡染色2h使其染色，将染色后的混合浆料利用抄纸机进行抄造成纸，得到有色纸。
[0049]
加入纳米纤维素所制备的有色纸比不加纳米纤维素所制备的有色纸颜色性能有所提升，色差为3.32。不加纳米纤维素有色纸色密度为：v:0.13，c:0.09，m:0.17，y:0.12。加纳米纤维素后有色纸色密度为：v:0.15，c:0.09，m:0.20，y:0.14，如附图4所示。色差虽然与前两个实施例比较起来较小，但这与染料的种类和用量等参数有关，和有色纸的强度性能关系不大。
[0050]
实施例4：
[0051]
称取绝干量为0.01g的纳米纤维素，将其加入到绝干量为1g的纸浆形成的浆料里，加水至0.5l得到混合浆料，将其疏解8000转后使其混合均匀，待其混合均匀后，将0.01g的染料翠兰gl加入到上述的溶液中，混合使溶液的温度在25℃即可，时间为2h，从加热开始进行搅拌，搅拌速度为50r/min，时间为10min，，加热搅拌之后进行超声，控制超声时间为1min，然后常温浸泡染色1h使其染色，将染色后的混合浆料利用抄纸机进行抄造成纸，得到有色纸。
[0052]
实施例5：
[0053]
称取绝干量为0.3g的纳米纤维素，将其加入到绝干量为3g的纸浆形成的浆料里，加水至1.5l得到混合浆料，将其疏解10000转后使其混合均匀，待其混合均匀后，将1g的染料活性红195加入到上述的溶液中，混合将溶液进行加热，加热温度为90℃，时间为3h，从加热开始进行搅拌，搅拌速度为950r/min，时间为4h，加热搅拌之后进行超声，控制超声时间为60min，然后常温浸泡染色24h使其染色，将染色后的混合浆料利用抄纸机进行抄造成纸，得到有色纸。