可降解的防水复层材料及其制备方法、应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可降解的防水材料及其制备方法，特别涉及一种采用植物纤维制备的具有复层结构的可降解防水材料、以及一种采用植物纤维制备具有复层结构的可降解防水材料的方法。
【背景技术】
[0002]在一次性用品和一次性包装领域所广泛使用的防水材料都是塑料、塑料和纸的复合材料(纸塑复合材料)、纸和铝的复合材料(纸铝复合材料)以及其他的不可降解材料。
[0003]目前在卫生巾、卫生垫、儿童尿不湿及成人失禁用品方面都是采用塑料膜作为防水材料和防水层。同时医疗手术台垫、医疗卫生垫等也都采用塑料膜作为防水材料和防水层。然而所述塑料膜只具有防水功能，而不具有透气性且不可降解。
[0004]目前在航空、铁路、汽车运输业中所使用的清洁袋，超市和商场里所使用的包装袋，以及一些日用品，诸如香皂、牙具等的包装，多采用塑料膜或者纸塑复合材料制成，从而达到防水效果。然而上述材料由于采用的塑料材质，其具有塑料膜层，故只具有防水功能，而不具有透气性且不可降解。
[0005]同时，在饮料包装、食品包装和快餐包装等上，通常采用纸塑复合材料、纸铝复合材料等。其中的纸铝复合材料虽然相对于纸塑复合材料而言对环境的影响较小，然而该纸铝复合材料中的铝难以回收，造成资源的浪费。
[0006]上述防水材料，尤其是塑料膜，存在虽然防水但不透气、不能在自然环境中降解、焚烧时产生有毒气体造成环境污染、所用材料难以回收再利用等问题。
[0007]综上，在需要使用具有防水效果的材料的一次性用品和一次性包装领域，急需一种新型的可降解的防水材料来代替塑料膜、纸铝复合材料、纸塑复合材料以及不可降解防水材料。
[0008]另一方面，现有的部分防水纸和纸塑复合物(低于45g/m2)具备防水性和透气性，然而其透气性是通过将厚度变小并通过纸上的孔隙产生的，由于其厚度非常小，孔隙较大，其渗透通道短而直，因而在压力下，水极易渗透穿过，此时不能实行防水效果。
[0009]所以，目前还需要一种不仅具有防水性和透气性，而且还能解决目前防水纸中所存在的极易渗透的问题的可降解的防水材料。
【发明内容】
[0010]本发明的目的之一在于提供一种可降解的防水复层材料，该防水复层材料不仅防水并且可以透气，并且不易渗透、可以降解，具有良好的力学性能。
[0011]本发明的目的之二在于提供一种制备所述可降解的防水复层材料的制备方法。
[0012]本发明所公开的可降解的防水复层材料通过以下方法制备:
[0013]步骤1:打浆
[0014]采用一种或多种由天然植物制成的含有植物纤维的绝干浆，加入水混合，在打浆度50?70° SR的条件下打浆，并控制浆料浓度为3.0%?5.0%且湿重为8.0?11.0g,得到植物纤维浆。
[0015]向所述植物纤维浆中加入湿强剂和超细活性碳酸钙。
[0016]步骤2:造纸
[0017]采用造纸机将所得的加入湿强剂和超细活性碳酸钙的植物纤维浆制备成纸张。
[0018]步骤3:填充
[0019]在制备纸张的过程中，在纸张含水量为11%?13%的时候，均匀加入涂敷湿强剂和超细活性碳酸钙，继续制备过程，直至该纸张的克重为16g/m2?90g/m2且含水量低于9%，从而得到植物纤维层。
[0020]所述植物纤维层的植物纤维缝隙中均匀填充有湿强剂和超细活性碳酸钙，并且所述植物纤维层的内部和各表面覆盖有湿强剂和超细活性碳酸钙，从而形成第一填充渗透层。
[0021]此时得到具有植物纤维层和第一填充渗透层的复层材料。
[0022]步骤4:涂敷
[0023]在采用造纸机制备纸张的过程中，在步骤3所得的复层材料的表面均匀加入涂敷防水剂，得到经防水剂处理过的复层材料。
[0024]步骤5:涂布
[0025]将所述防水剂放入涂布槽，然后将步骤4所得的复层材料在涂布槽内浸涂所述防水剂，所述复层材料通过涂布槽的速度为80米/分钟。
[0026]将浸涂过防水剂的复层材料通过挤压辊，除去多余的防水剂，得到具有植物纤维层、第一填充渗透层和防水层的复层材料。
[0027]步骤6:填充
[0028]向步骤5所得的复层材料上均匀加入涂敷超细活性碳酸钙，从而使得所述防水层的高分子聚合物的分子链间的缝隙中均匀填充有超细活性碳酸钙，并且所述防水层的内部和各表面覆盖有超细活性碳酸钙，从而形成第二填充渗透层。
[0029]此时得到具有植物纤维层、第一填充渗透层、防水层和第二填充渗透层的复层材料。
[0030]步骤7:后处理
[0031]将步骤6所得的复层材料放入烘缸干燥，控制烘缸的气压为0.3?0.35MPa、温度为90°C?150°C，在该烘干条件下，烘干得到防水复层材料。
[0032]其中，所述活性碳酸钙为硬脂酸改性碳酸钙，硬脂酸占活性碳酸钙的重量比例为0.7% ?0.9%。
[0033]所述步骤I中，所述湿强剂选自聚酰胺环氧氯丙烷、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树月旨、聚乙烯亚胺等，优选为聚酰胺环氧氯丙烷，所述湿强剂的加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的0.2%?1.8%,更优选为0.4%?1.6%,更优选为0.7%?1.4%。
[0034]所述步骤I中，所述超细活性碳酸钙的平均粒径为0.01?0.08 μ m,更优选为0.01?0.06 μ m，更优选为0.02?0.04 μ m,其加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的2.0%?21%，更优选为3.0%?20%，更优选为5%?14.0%。
[0035]所述的步骤3中，所述湿强剂选自聚酰胺环氧氯丙烷、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树月旨、聚乙烯亚胺等，优选为聚酰胺环氧氯丙烷，所述湿强剂的加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的0.1%?0.6%。
[0036]所述的步骤3中，所述超细活性碳酸钙的平均粒径为0.01?0.08 μ m,更优选为
0.01?0.06 μ m，更优选为0.02?0.04 μ m,其加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的
1.0% ?7.0%。
[0037]所述的步骤4中，所述防水剂为高分子聚合物，按照高分子聚合物和水的重量比为1: 6?1: 42的比例加水稀释得到。所述高分子聚合物为全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯共聚物，所述全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯的重量比为1:1。
[0038]所述的步骤5中，所述防水剂为高分子聚合物，按照高分子聚合物和水的重量比为1: 6?1: 42的比例加水稀释得到，所述高分子聚合物为全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯共聚物，所述全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯的重量比为1:1。
[0039]所述的步骤6中，所述超细活性碳酸钙的平均粒径为0.01?0.08 μ m,更优选为
0.01?0.06 μ m，更优选为0.02?0.04 μ m,其加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的
1.0% ?7.0%。
[0040]采用上述制备方法得到的可降解的防水复层材料为复层结构，从内至外依次包含以下结构:
[0041]1、植物纤维层，所述植物纤维层是采用由天然植物制成的含有植物纤维的绝干浆，并经打浆、造纸制得，位于所述复层结构的中心。
[0042]2、第一填充渗透层，所述第一填充渗透层是通过在植物纤维层的形成过程中加入湿强剂和超细活性碳酸钙所形成，所述湿强剂和超细活性碳酸钙均匀填充在所述植物纤维层的植物纤维缝隙中，从而使得所述第一填充渗透层均匀地间隔分布在所述植物纤维层的内部和各外表面上。
[0043]3、防水层，所述防水层是通过在所述第一填充渗透层的各外表面上涂敷防水剂所形成，所述防水剂为高分子聚合物。
[0044]4、第二填充渗透层，所述第二填充渗透层是通过在防水层高分子聚合物凝结过程中加入超细活性碳酸钙所形成，所述超细活性碳酸钙均匀填充在所述高分子聚合物的分子链间的缝隙中，从而使得所述第二填充渗透层均匀地间隔分布在所述防水层的内部和各外表面上。
[0045]其中，所述活性碳酸钙为硬脂酸改性碳酸钙，硬脂酸占活性碳酸钙的重量比例为0.7% ?0.9%。
[0046]所述含有植物纤维的绝干浆在浆料浓度3.0%?5.0%、打浆度50?70° SR、湿重8.0?11.0g的条件下经打浆得到植物纤维浆，然后经造纸制得所述植物纤维层。
[0047]所述湿强剂为聚酰胺环氧氯丙烷、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、聚乙烯亚胺等，优选为聚酰胺环氧氯丙烷，所述湿强剂的加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的0.2%?1.8%,更优选为0.4%?1.6%,更优选为0.7%?1.4%。
[0048]所述超细活性碳酸钙的平均粒径为0.01?0.08 μ m,更优选为0.01?0.06 μ m，更优选为0.02?0.04 μ m,其加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的2.0%?21%，更优选为3.0%?20%，更优选为5%?14.0%。
[0049]所述植物纤维层和第一填充渗透层的总克重为16g/m2?90g/m2、含水量低于9%。
[0050]所述高分子聚合物为全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯共聚物，所述全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯的重量比为1:1。所述防水剂是按照高分子聚合物和水的重量比为1: 6?1: 42的比例加水稀释得到。
[0051]在步骤I中，在绝干浆已经基本打浆好