一种抗撕裂可降解的代塑纸及其制备方法与流程

本申请涉及一种抗撕裂可降解的代塑纸及其制备方法，属于造纸。

背景技术：

1、随着国内外针对“白色污染”的重视，且针对一次性塑料制品的限制，纸张和竹、木、草等植物纤维被广泛开发利用，纸是目前公认为较环保的包装材料，并且应用场景非常广，以纸代塑是目前必须推行的方案之一。纸是比塑料环保的，因为可以降解，并且也可以回收再利用。但是纸还有很多缺点，比如不抗撕裂，不能热封，拉力没有塑料好，不透明等问题。

2、代塑纸是一种以木纤维、纸浆等植物纤维为原料制作的纸质产品，可用于包装、地膜覆盖等用途。与普通塑料薄膜相比，代塑纸具有生物降解、环保等优点。地膜覆盖技术广泛应用于农业大田作物栽培，通过覆盖地表可以提高土壤温度、减少水分损失、抑制杂草生长、防止病虫害等。目前地膜主要使用各类普通合成塑料薄膜。但普通塑料地膜使用后很难降解，会污染土壤环境。

3、因此可降解地膜技术因此成为当前研究热点，已有多种可降解材料用于地膜研发，但各存在一定缺点。纤维素基地膜作为一种木质纤维材料，原料可再生且完全生物降解，但目前抗撕裂性差、使用寿命短等问题仍影响应用推广。

4、中国专利cn116065417a-代塑纸生产工艺中公开了通过采用原料浆液混合长纤维，利于定型的同时保证结构强度，避免开裂，同时添加多种添加剂复合成型，保证定型时的整齐度，同时提高耐油耐酸性能，保证包装使用的安全稳定性，但其抗撕裂和使用寿命性能有限。中国专利cn115926405a-一种超薄高强度生物降解薄膜公开了通过添加为纤维素纳米晶等纳米改性剂，提高了力学性能，但如果与木浆复配相容性差，最终其用于地膜难以到达要求的使用寿命和性能指标。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种抗撕裂可降解的代塑纸及其制备方法，通过采用特定比例的复合木浆，同时配合复合增强剂和抗氧化剂，具有出色的可降解性，不会对土壤和水体造成长期污染，同时具备优异的抗撕裂性能，使用寿命长。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种抗撕裂可降解的代塑纸，按重量份数计，包括以下原料制备而成：复合木浆80-100份、湿强剂5-10份、遮光剂20-30份、复合增强剂15-30份和抗氧化剂2-4份；所述复合木浆由针叶木浆板和阔叶木浆板疏解打浆制备而成，重量比为(6-8)：(2-4)，所述复合木浆的打浆度为25-45°sr。

3、具体地，采用该原料和比例的木浆组合，针叶木浆的木质纤维细长强韧，可提供高强度骨架，阔叶木浆中纤维管腔大，木质素等非结晶区成分较多，二者搭配纤维间的结合力高，纸张力学性能和耐久度好。

4、可选地，所述复合增强剂包括改性聚乳酸纤维和硅烷改性纳米纤维素，重量比为1：(2-4)。

5、可选地，所述改性聚乳酸纤维由聚乳酸纤维经等离子体处理后，与接枝相容剂和催化剂反应制备得到，聚乳酸纤维、接枝相容剂和催化剂的重量比依次为(8-10)：(0.5-1)：(0.05-0.2)。

6、具体地，改性聚乳酸纤维的制备方法为将聚乳酸纤维使用氩气作为工作气体，处理时间为10min，功率为800w；再与接枝相容剂和催化剂在温度80℃下，反应2h。

7、可选地，所述接枝相容剂为环氧乙烷或甘油单甲醚，所述催化剂为氢氧化钠、三乙胺和二甲基苯胺中的一种。

8、具体地，通过对聚乳酸纤维先进行等离子体处理，等离子体处理通过破坏聚乳酸纤维表面的分子链，形成自由基，增加表面粗糙度和能量，有助于提高后续接枝相容剂与纤维表面的相互作用；接枝相容剂在聚乳酸纤维表面与活化后的自由基发生化学反应，形成稳定的共价键，环氧乙烷和甘油单甲醚中含有的活性官能团(如环氧基团和羟基)与纤维表面的自由基反应，从而使纤维表面功能化，与复合木浆纤维间的结合更紧密，提高了整体纸张的抗撕裂性能和强度，相容性好。

9、可选地，所述硅烷改性纳米纤维素的制备方法为向纳米纤维素悬浮液加入硅烷偶联剂，搅拌均匀反应2-4h，离心后干燥后即得。

10、具体地，纳米纤维素悬浮液的质量浓度为2wt％，硅烷偶联剂的添加量为纳米纤维素悬浮液质量的3％，干燥温度为60℃。

11、具体地，硅烷偶联剂的烷氧基团与纳米纤维素表面的羟基反应，形成稳定的硅氧键(-si-o-c-)，使得纳米纤维素表面具有更好的化学活性，同时改善了纳米纤维素与复合木浆等其他组分的相容性，特别是在纤维与纤维之间的界面，有助于提高代塑纸的结构稳定性和耐久性。

12、可选地，所述抗氧化剂为柠檬酸钠和苯甲酰胺，重量比例为1：(0.3-0.8)。

13、可选地，所述遮光剂为丙烯酸系树脂乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液。

14、可选地，所述湿强剂为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂中的一种。

15、根据本申请的另一方面，还公开了一种上述抗撕裂可降解的代塑纸的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)将针叶木浆板和阔叶木浆板进行疏解，用磨浆机进行磨浆；

17、(2)再加入复合增强剂，搅拌均匀，再加入遮光剂、湿强剂和抗氧化剂搅拌均匀后进入造纸机进行抄造所述抗撕裂可降解的代塑纸。

18、可选地，步骤(1)中疏解浆液质量浓度为4～6％，疏解时间为30-40min；步骤(2)中搅拌速率为200-300rpm，加入复合增强剂后搅拌15-30min，以80-150g/m2的定量进行抄造。

19、本申请的有益效果包括但不限于：

20、1.根据本申请的抗撕裂可降解的代塑纸，通过采用复合木浆匹配复合增强剂和抗氧化剂，木纤维和高分子纤维均可最终生物降解，不会污染环境，同时具备较好的抗撕裂性能，作为地膜使用寿命长，能够满足使用需求。

21、2.根据本申请的抗撕裂可降解的代塑纸，通过结合改性聚乳酸纤维和硅烷改性纳米纤维素，改性聚乳酸纤维提供结构支持，增强纸张的整体骨架，硅烷改性纳米纤维素在微观层面增强纤维间的结合，提供额外的强度和韧性，二者协同作用形成支撑网络，使纸张在受到物理压力时更加坚韧和耐撕裂，提高了代塑纸的机械强度和抗撕裂能力。

22、3.根据本申请的抗撕裂可降解的代塑纸，通过采用柠檬酸钠和苯甲酰胺的结合提供了一种广谱的抗氧化保护，柠檬酸钠主要通过清除自由基和螯合金属离子发挥作用，而苯甲酰胺则通过提高热稳定性和耐光性来防止氧化，延长了代塑纸的使用寿命。

23、4.根据本申请的抗撕裂可降解的代塑纸的制备方法，工艺简明易行，原料及设备需求量低，具备规模化低成本生产的条件，适于大规模推广应用。

技术特征：

1.一种抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料制备而成：复合木浆80-100份、湿强剂5-10份、遮光剂20-30份、复合增强剂15-30份和抗氧化剂2-4份；

2.根据权利要求1所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述复合增强剂包括改性聚乳酸纤维和硅烷改性纳米纤维素，重量比为1：(2-4)。

3.根据权利要求2所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述改性聚乳酸纤维由聚乳酸纤维经等离子体处理后，与接枝相容剂和催化剂反应制备得到，聚乳酸纤维、接枝相容剂和催化剂的重量比依次为(8-10)：(0.5-1)：(0.05-0.2)。

4.根据权利要求3所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述接枝相容剂为环氧乙烷或甘油单甲醚，所述催化剂为氢氧化钠、三乙胺和二甲基苯胺中的一种。

5.根据权利要求2所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述硅烷改性纳米纤维素的制备方法为向纳米纤维素悬浮液加入硅烷偶联剂，搅拌均匀反应2-4h，离心后干燥后即得。

6.根据权利要求1所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述抗氧化剂为柠檬酸钠和苯甲酰胺，重量比例为1：(0.3-0.8)。

7.根据权利要求1所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述遮光剂为丙烯酸系树脂乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液。

8.根据权利要求1所述的抗撕裂可降解的代塑纸，其特征在于，所述湿强剂为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂中的一种。

9.一种如权利要求1-8中任一所述的抗撕裂可降解的代塑纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中疏解浆液质量浓度为4～6％，疏解时间为30-40min；步骤(2)中搅拌速率为200-300rpm，加入复合增强剂后搅拌15-30min，以80-150g/m2的定量进行抄造。

技术总结
本申请公开了一种抗撕裂可降解的代塑纸，按重量份数计，包括以下原料制备而成：复合木浆80‑100份、湿强剂5‑10份、遮光剂20‑30份、复合增强剂15‑30份和抗氧化剂2‑4份；所述复合木浆由针叶木浆板和阔叶木浆板疏解打浆制备而成，重量比为(6‑8)：(2‑4)，所述复合木浆的打浆度为25‑45°SR。本申请通过采用特定比例的复合木浆，同时配合复合增强剂和抗氧化剂，具有出色的可降解性，不会对土壤和水体造成长期污染，同时具备优异的抗撕裂性能，使用寿命长。

技术研发人员：郭春明
受保护的技术使用者：潍坊海恩纸业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1