可降解的防水复层材料及其制备方法、应用_2

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的时候,向其中混入所述湿强剂和超细活性碳酸钙,会使得所述湿强剂和超细活性碳酸钙渗透到绝干浆的植物纤维的孔隙间,从而在造纸的过程中,形成如图1所示的复层结构,即湿强剂和超细活性碳酸钙渗透并填充在植物纤维的各个缝隙之间,从而形成穿插在植物纤维层中的湿强剂和超细活性碳酸钙填充网状渗透结构。
[0052]在步骤3中,在造纸过程的纸含水量减少的过程中,再次均匀加入涂敷湿强剂和超细活性碳酸钙,直至纸的含水量和克重等复合要求。此时由于加入涂敷湿强剂和超细活性碳酸钙的时候,纸未完全干燥,加入涂敷的湿强剂和超细活性碳酸钙的一部分渗透到植物纤维层的植物纤维孔隙之间,并与之前在步骤I中穿插在植物纤维层中的湿强剂和超细活性碳酸钙填充网状渗透结构相互连接,而加入涂敷的湿强剂和超细活性碳酸钙的另一部分则在纸张表面形成一个由湿强剂和超细活性碳酸钙所形成的涂层。这样就形成了如图1所示的复层结构,即穿插在植物纤维层中的湿强剂和超细活性碳酸钙填充网状渗透结构与覆盖在植物纤维层两侧外表面上的湿强剂和超细活性碳酸钙涂层相互连接,形成所述的第一填充渗透结构。
[0053]在步骤4和步骤5中,由于在制备纸张的过程中涂敷高分子聚合物并对制备好的纸的外表面涂布高分子聚合物,所以所涂的高分子聚合物的一部分渗透进第一填充渗透结构中,而另一部分则均匀涂敷在第一填充渗透结构的各外表面,从而形成如图1所示的防水层。
[0054]在步骤6中在未经过干燥处理的纸张外表面填充超细活性碳酸钙,此时由于未经过干燥处理,防水层尚未干燥,所添加的超细活性碳酸钙的一部分渗透进防水层的高分子聚合物的各分子链之间的孔隙之中,而另一部分在均匀覆盖在防水层的各外表面形成如图1所示的第二填充渗透层。
[0055]上述的各层之间相互穿插、渗透和覆盖,增加了各层之间的黏合。其中所述的湿强剂除起到助流助滤作用,同时还可以提高成品纸的湿强度质量。而所述的超细活性碳酸钙,由于其颗粒极细,其渗透并填充在植物纤维层的孔隙之中,这样就阻塞了纸张原本具有的孔隙和通道。
[0056]根据张力原理,当一滴液体滴到固体表面上时,液体是否润湿固体取决于液体和固体表面张力的大小,只要固体的临界表面张力比液体的表面张力小就可以获得防水性和拒水性。经过全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯共聚物处理过的纸张,其纤维表面张力未9-12dyne/cm,比水的表面张力72dyne/cm小的多,因此,被全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯共聚物处理过的植物纤维层/纸张不会被水润湿,从而具有防水效果。
[0057]在各相应步骤中添加超细活性碳酸钙的作用及优势如下:
[0058]1、普通薄页纸由于纸张的厚度非常小,孔隙较大,且渗透通道短而直,因而水极易渗透。本发明在步骤I和步骤3中添加超细活性碳酸钙,从而使得植物纤维层中掺入了超细活性碳酸钙,从而改善了纸面的界面结构。由于掺入的湿强剂和超细活性碳酸钙在植物纤维层中构成了网状支架结构,使得植物纤维层中的水的渗透通道比普通纸张的渗透通道更加弯曲,同时超细活性碳酸钙在吸收水分子润胀后能阻塞纸张中的毛细孔隙,阻塞渗透通道,从而增加了渗透阻力,从而使得采用超细活性碳酸钙改良过得植物纤维层(纸张)具有良好的抗渗能力,水难以渗透通过。即使水在受压状态下,水也难以渗透通过。
[0059]2、在步骤6中填充添加超细活性碳酸钙使得在防水层的高分子聚合物之间的孔隙中填充有超细活性碳酸钙,超细活性碳酸钙在吸收水分子润胀后能阻塞毛细孔隙,阻塞渗透通道,从而增加了渗透阻力,这就进一步加强了又高分子聚合物所构成的防水层的防水性也抗渗性。
[0060]3、申请人意外的发现,活性碳酸钙中,用于表面改性的硬脂酸在没有全面覆盖碳酸钙表面的情况下,用来制备本发明防水复层材料,所得材料的力学应能有了明显提高,但作用机理尚不清楚。
[0061]4、同时参见图1和图2,由于超细活性碳酸钙同时掺杂在植物纤维层和防水层中,并且存在第一填充渗透层和第二填充渗透层中,所以实质上在该防水复层材料中,超细活性碳酸钙从第二填充渗透层开始、通过掺杂在防水层中的部分超细活性碳酸钙接触到第一填充渗透层、然后接触到掺杂在植物纤维层中的部分超细活性碳酸钙、并通过这部分超细活性碳酸钙进一步接触另一侧的第一填充渗透层、然后接触到掺杂在另一侧的防水层中的部分超细活性碳酸钙、从而通过这部分超细活性碳酸钙再接触到另一侧的第二填充渗透层,这样利用弯曲多通道的网状结构,超细活性碳酸钙沟通了防水复层材料的两侧。这样由于超细活性碳酸钙在上述各层之中通过填充形成了孔隙,所加入的超细活性碳酸钙的平均粒径为0.02 μ m?0.04 μ m,其所形成的这些孔隙的直径小于2 μ m,而水滴的平均直径则高达100 μ m,所以水滴无法通过这些孔隙,而水蒸气分子的平均直径为0.0004 μ m,所以水蒸气分子可以通过上述孔隙。也就是说,通过超细活性碳酸钙在防水复层材料中形成的各个孔隙,水滴无法穿过防水复层材料,而水蒸气分子则可以穿过防水复层材料,所以本发明的防水复层材料既可以防水又能透气。
[0062]本发明的防水复层材料的这种防水透气性使得其不仅可以代替塑料膜等使用在普通的防水领域,同时在既需要防水又需要透气的应用领域,如卫生巾、尿不湿、医疗卫生垫、食品包装等领域,相较于普通地塑料膜和纸塑复合材料,则本发明地防水复层材料具有更加优良地透气性,以满足上述需要。
[0063]同时由于本发明的防水复层材料的主体是由植物纤维制成的植物纤维层,而添加的湿强剂和适用的碳酸钙都是可以无害并且可以降解的,而构成防水层的全氟辛基乙基丙烯酸酯与硬脂酸丙烯酸酯共聚物相对于其他用于防水的高分子聚合物而言,对环境的影响和可降解程度都较好。所以本发明的防水复层材料是一种可降解的防水复层材料。
【附图说明】
[0064]图1是本发明的防水复层材料的理论结构示意图。
[0065]图2是本发明的防水复层材料的结构示意图。
[0066]图3是本发明的防水复层材料的制备方法的流程图;
[0067]图4是本发明的防水复层材料与对比例防水复层材料总,活性碳酸钙不同硬脂酸改性条件下的性能变化趋势。
【具体实施方式】
[0068]根据本发明的权利要求和
【发明内容】
所公开的内容,本发明的技术方案具体如下所述。
[0069]实施例一可降解的防水复层材料的制备:
[0070]采用天然植物纤维制备可降解的防水复层材料的方法,包含以下步骤:
[0071]步骤1:打浆
[0072]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。
[0073]向所述植物纤维浆中加入聚酰胺环氧氯丙烷和超细活性碳酸钙,充分搅拌混合。
[0074]所述聚酰胺环氧氯丙烷加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的0.2%?0.8%。
[0075]所述超细活性碳酸钙的加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的3.0%?14.0%,且其平均粒径为0.01?0.08 μ m。
[0076]所述含有植物纤维的绝干浆可根据产品的通途,选用棉浆、麻浆、短纤维阔叶浆等,或各种绝干浆的混合物。
[0077]其中打浆可以选用高浓水力碎浆既进行碎浆,再用打浆机轻刀疏解,浆料浓度
4.5%,疏解时间10?15分钟,疏解后的浆料进入4台盘磨串联打浆,浆料浓度3.5%,所述4台磨盘控制电流依次为55A、60A、60A、57A。
[0078]步骤2:造纸
[0079]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。
[0080]所述造纸过程可以选用圆网造纸机或长网造纸机,按照现有成熟的抄造工业进行造纸,并控制纸张的克重和水分。
[0081]步骤3:填充
[0082]在制备纸张的过程中,在纸张含水量为11%?13%的时候,均匀加入聚酰胺环氧氯丙烷和超细活性碳酸钙,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。
[0083]所述植物纤维层的植物纤维缝隙中均匀填充有聚酰胺环氧氯丙烷和超细活性碳酸钙,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。
[0084]所述聚酰胺环氧氯丙烷的加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的0.1%?0.3%。
[0085]所述超细活性碳酸钙的加入量为所述含有植物纤维的绝干浆重量的1.0%?
5.0%,且其平均粒径为0.01?0.08 μ m。
[0086]此时得到具有植物纤维层和第一填充渗透层的复层材料。
[0087]步骤4:涂敷
[0088]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。
[0089]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: 20?1: 35的比例加水稀释得到。
[0090]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。
[0091]步骤5:涂布
[0092]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。
[0093]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
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