一种阻燃型合成纸的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种阻燃型合成纸的制备方法。本发明是先将水性丙烯酸树脂分散液在95～115℃的条件下干燥、造粒，得到水性丙烯酸树脂颗粒；再将阻燃剂和其它无机填料混合，并进行干燥；然后将水性丙烯酸树脂颗粒料、无机混合物、热塑型聚氨酯颗粒料混合、搅拌；最后将所得的粒料采用吹塑法、或压延法、或流延法进行制膜，控制膜的厚度为0.12mm；待膜冷却后，根据实际应用领域的需求将膜制品剪裁为合适尺寸，即得到阻燃型合成纸产品。
【专利说明】一种阻燃型合成纸的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机一无机复合材料生产【技术领域】，具体涉及一种阻燃型合成纸的制备方法。
【背景技术】
[0002]合成纸，是以高分子材料、无机碳酸钙为主要原料，通过添加多种助剂，利用高分子界面化学原理和填充改性技术，经特殊工艺加工而成的一种具有现代技术特点的新型产品。合成纸具有传统纸的可书写和印刷性能，又具有塑料的比重轻、强度大、抗撕裂、防水、经久耐用等特点。
[0003]合成纸的研制在国外已经有几十年的历史，但由于生产技术难度大，生产设备要求高，世界上能够批量化生产的企业并不多，只有美国杜邦公司、日本王子公司和中国台湾龙盟公司等少数企业可以批量生产出高质量的合成纸。国内亦有少数企业已经研制生产出用高分子材料制作高档次的合成纸。当前合成纸所使用的高分子材料主要为聚烯烃类，如聚乙烯、聚丙烯等，但聚乙烯和聚丙烯树脂等高分子材料的极限氧指数在21以下，它们易燃烧而且燃烧剧烈，其复杂的热氧化反应，具有冒发浓烟和炽烈火焰的特征，即使离开火焰也不易熄灭。另外，聚烯烃类材料具有一定的疏水性，而印刷所使用的墨水大部分为油墨的水分散体，从而导致合成纸的表面对墨水具有一定的排斥作用，不利于快速固墨和上色。再者，聚烯烃类材料生物降解性差，容易对环境产生污染。
[0004]可以看出，现有的合成纸产品主要存在易燃，墨水吸收慢、上墨量少，可降解性差、易造成环境污染等缺点。因此，必须对合成纸的组分和生产技术进行改进，才能拓展其应用领域。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术中合成纸存在的上述缺陷，提供一种阻燃型合成纸的制备方法。
[0006]本发明的阻燃型合成纸的制备方法，包括如下步骤:
[0007](I)将水性丙烯酸树脂分散液在95?115°C的条件下干燥、造粒，得到水性丙烯酸树脂颗粒；
[0008](2)将阻燃剂和其它无机填料混合，并进行干燥；
[0009](3)将步骤⑴制备的水性丙烯酸树脂颗粒料、步骤(2)制备的无机混合物、热塑型聚氨酯颗粒料混合、搅拌；
[0010](4)将步骤(3)所得的粒料采用吹塑法、或压延法、或流延法进行制膜，控制膜的厚度为0.12mm ；
[0011](5)待膜冷却后，根据实际应用领域的需求将膜制品剪裁为合适尺寸，即得到阻燃型合成纸产品。
[0012]具体的，步骤(3)制备过程中，所述水性丙烯酸树脂颗粒料、热塑型聚氨酯颗粒料、阻燃剂和其他无机填料的质量百分含量分别是:水性丙烯酸树脂颗粒料的质量百分含量是5%?10%;热塑型聚氨酯颗粒料的邵氏硬度为90?105A，其质量百分含量是35%?55% ;阻燃剂的质量百分含量是20%?30% ;其它无机填料的质量百分含量是15%?30%。
[0013]具体的，步骤(I)中，所述水性丙烯酸树脂分散液为热塑性丙烯酸树脂，其固体质量百分含量为30%?50%,数均相对分子质量为5万?12万。
[0014]具体的，步骤(3)中，所述热塑型聚氨酯颗粒料即TPU为聚醚型TPU、聚酯型TPU、聚醚/聚酯混合型TPU中的一种，其邵氏硬度为90A?105A。
[0015]具体的，步骤(2)中，所述阻燃剂为氢氧化铝、多聚磷酸铵、三氧化二锑中的一种或者几种的混合物，细度为800?2500目的粉末；所述其它无机填料为微细轻质碳酸钙、超细轻质碳酸钙的一种或者两种的混合物，细度为500?2500目的粉末。
[0016]本发明方法制得的阻燃型合成纸外观为白色，控制厚度为0.12mm，重量(以A4纸张面积计)介于1.45?1.85g之间。
[0017]本发明采用水性丙烯酸树脂颗粒料、热塑型聚氨酯颗粒料、阻燃剂与其它无机填料作为主要原料，并经合适的比例和适当的制膜方法生产阻燃型的合成纸产品，与现有合成纸生产技术相比，具有如下的优点:
[0018](I)阻燃效果好:本发明方法制得的合成纸产品具有阻燃功能，不易燃烧，不会产生有害气体从而对社会及人类造成二次公害，满足国家消防部规定的阻燃要求。
[0019](2)墨水吸收快:本发明中选用水性丙烯酸树脂材料，大大增强了合成纸对墨水的吸收作用；另外，所选用的阻燃剂和碳酸钙的目数都在500目以上，特别是碳酸钙起到了良好固墨的效果，墨迹很难擦除。
[0020](3)环境友好:本发明中选用的水性丙烯酸树脂和热塑型聚氨酯均含有亲水性基团，具有良好的生物相容性和生物可降解性，比聚乙烯、聚丙烯等材料的降解周期更短，不会对环境造成污染。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。其中，所述原料均为工业化产品，设备为普通工业化的生产设备。
[0022]实施例1:
[0023]称取水性丙烯酸树脂分散液(固体质量百分含量为30%，数均相对分子质量为5万)10.0千克，在95°C的条件下干燥、造粒；将水性丙烯酸材料的颗粒加入热塑型聚氨酯颗粒(聚醚型TPU，邵氏硬度为90A) 16.5千克、三氧化二锑6.0千克、超细轻质碳酸钙粉2.5千克、微细轻质碳酸钙粉2.0千克，搅拌2小时后得到混合颗粒料。将上述混合粒料通过吹膜法进行吹塑成膜，其样品的厚度控制为0.12mm;待膜冷却后，利用剪裁机进行剪裁即可得到阻燃型合成纸产品。
[0024]经计算，在本实施例中所得合成纸的水性丙烯酸树脂材料的质量百分含量为10.0% ;热塑型聚氨酯材料的质量百分含量为55.0% ;阻燃剂质量百分含量为20.0% ;其它无机填料质量百分含量为15.0%。合成纸产品颜色为白色，厚度为0.12mm，质量(以A4纸张面积计)为1.45g。采用5.2cm宽和14.0cm长、0.12mm厚的阻燃型合成纸测量它的极限氧指数为26.9。
[0025]实施例2:
[0026]称取水性丙烯酸树脂分散液(固体质量百分含量为40%，数均相对分子质量为7万)7.5千克，在100°C的条件下干燥、造粒；将水性丙烯酸材料的颗粒加入热塑型聚氨酯颗粒(聚酯型TPU，邵氏硬度为95A) 15.0千克、多聚磷酸铵6.0千克、超细轻质碳酸钙粉6.0千克，搅拌2小时后得到混合颗粒料。将上述混合粒料通过吹膜法进行吹塑成膜，其样品的厚度控制为0.12mm ;待膜冷却后，利用剪裁机进行剪裁即可得到阻燃型合成纸产品。
[0027]经计算，在本实施例中所得合成纸的水性丙烯酸树脂材料的质量百分含量为10.0% ;热塑型聚氨酯材料的质量百分含量为50.0% ;阻燃剂质量百分含量为20.0% ;其他无机填料质量百分含量为20.0%。合成纸产品颜色为白色，厚度为0.12mm，质量(以A4纸张面积计)为1.60g。采用5.2cm宽和14.0cm长、0.12mm厚的阻燃型合成纸测量它的极限氧指数为28.1。
[0028]实施例3:
[0029]称取水性丙烯酸树脂分散液(固体质量百分含量为40%,数均相对分子质量为8万)5.0千克，在105°C的条件下干燥、造粒；将水性丙烯酸材料的颗粒加入热塑型聚氨酯颗粒(聚酯型TPU，邵氏硬度为98A) 22.0千克、氢氧化铝10.0千克、超细轻质碳酸钙粉4.0千克、微细轻质碳酸钙粉2.0千克，搅拌2小时后得到混合颗粒料。将上述混合粒料通过流延法进行制膜，其样品的厚度控制为0.12mm ;待膜冷却后，利用剪裁机进行剪裁即可得到阻燃型合成纸产品。
[0030]经计算，在本实施例中所得合成纸的水性丙烯酸树脂材料的质量百分含量为5.0% ;热塑型聚氨酯材料的质量百分含量为55.0% ;阻燃剂质量百分含量为25.0% ;其他无机填料质量百分含量为15.0%。合成纸产品颜色为白色，厚度为0.12_，质量(以A4纸张面积计)为1.65g。采用5.2cm宽和14.0cm长、0.12_厚的阻燃型合成纸测量它的极限氧指数为29.2。
[0031]实施例4:
[0032]称取水性丙烯酸树脂分散液(固体质量百分含量为50% ,数均相对分子质量为10万)10.0千克，在110°C的条件下干燥、造粒；将水性丙烯酸材料的颗粒加入热塑型聚氨酯颗粒(聚醚型TPU，邵氏硬度为100A)20.0千克、氢氧化铝6.0千克、多聚磷酸铵6.5千克、微细轻质碳酸钙粉12.5千克，搅拌2小时后得到混合颗粒料。将上述混合粒料通过压延法进行制膜，其样品的厚度控制为0.12mm ;待膜冷却后，利用剪裁机进行剪裁即可得到阻燃型合成纸产品。
[0033]经计算，在本实施例中所得合成纸的水性丙烯酸树脂材料的质量百分含量为10.0% ;热塑型聚氨酯材料的质量百分含量为40.0% ;阻燃剂质量百分含量为25.0% ;无机填料质量百分含量为25.0%。合成纸产品颜色为白色，厚度为0.12_，质量(以A4纸张面积计)为1.70g。采用5.2cm宽和14.0cm长、0.12mm厚的阻燃型合成纸测量它的极限氧指数为30.4。
[0034]实施例5:
[0035]称取水性丙烯酸树脂分散液(固体质量百分含量为50%,数均相对分子质量为10万)12.0千克，在115°C的条件下干燥、造粒；将水性丙烯酸材料的颗粒加入热塑型聚氨酯颗粒(聚醚和聚酯混合型TPU，邵氏硬度为105A)24.0千克、多聚磷酸铵12.0千克、三氧化二锑6.0千克、超细轻质碳酸钙粉6.0千克、微细轻质碳酸钙粉6.0千克，搅拌2小时后得到混合颗粒料。将上述混合粒料通过吹膜法进行吹塑成膜，其样品的厚度控制为0.12mm ；待膜冷却后，利用剪裁机进行剪裁即可得到阻燃型合成纸产品。
[0036]经计算，在本实施例中所得合成纸的水性丙烯酸树脂材料的质量百分含量为10.0% ;热塑型聚氨酯材料的质量百分含量为40.0% ;阻燃剂质量百分含量为30.0% ;其它无机填料质量百分含量为20.0%。合成纸产品颜色为白色，厚度为0.12mm，质量(以A4纸张面积计)为1.75g。采用5.2cm宽和14.0cm长、0.12mm厚的阻燃型合成纸测量它的极限氧指数为31.6。
[0037]实施例6:
[0038]称取水性丙烯酸树脂分散液(固体质量百分含量为50%，数均相对分子质量为12万)6.0千克，在105°C的条件下干燥、造粒；将水性丙烯酸材料的颗粒加入热塑型聚氨酯颗粒(聚醚型TPU，邵氏硬度为102A)21.0千克、多聚磷酸铵9.0千克、三氧化二锑3.0千克、氢氧化铝6.0千克、超细轻质碳酸钙粉12.0千克、微细轻质碳酸钙粉6.0千克，搅拌2小时后得到混合颗粒料。将上述混合粒料通过流延法进行制膜，其样品的厚度控制为0.12mm ；待膜冷却后，利用剪裁机进行剪裁即可得到阻燃型合成纸产品。
[0039]经计算，在本实施例中所得合成纸的水性丙烯酸树脂材料的质量百分含量为5.0% ;热塑型聚氨酯材料的质量百分含量为35.0% ;阻燃剂质量百分含量为30.0% ;其它无机填料质量百分含量为30.0%。合成纸产品颜色为白色，厚度为0.12_，质量(以A4纸张面积计)为1.85g。采用5.2cm宽和14.0cm长、0.12mm厚的阻燃型合成纸测量它的极限氧指数为33.2。
【权利要求】
1.一种阻燃型合成纸的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将水性丙烯酸树脂分散液在95?115°C的条件下干燥、造粒，得到水性丙烯酸树脂颗粒； (2)将阻燃剂和其它无机填料混合，并进行干燥； (3)将步骤⑴制备的水性丙烯酸树脂颗粒料、步骤(2)制备的无机混合物、热塑型聚氨酯颗粒料混合、搅拌； (4)将步骤(3)所得的粒料采用吹塑法、或压延法、或流延法进行制膜，控制膜的厚度为 0.12mm ; (5)待膜冷却后，根据实际应用领域的需求将膜制品剪裁为合适尺寸，即得到阻燃型合成纸产品。
2.根据权利要求1所述阻燃型合成纸的制备方法，其特征在于:步骤(3)制备过程中，所述水性丙烯酸树脂颗粒料、热塑型聚氨酯颗粒料、阻燃剂和其他无机填料的质量百分含量分别是:水性丙烯酸树脂颗粒料的质量百分含量是5%?10% ;热塑型聚氨酯颗粒料的邵氏硬度为90?105A，其质量百分含量是35%?55% ;阻燃剂的质量百分含量是20%?30% ;其它无机填料的质量百分含量是15%?30%。
3.根据权利要求1所述阻燃型合成纸的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述水性丙烯酸树脂分散液为热塑性丙烯酸树脂，其固体质量百分含量为30%?50%，数均相对分子质量为5万?12万。
4.根据权利要求1所述阻燃型合成纸的制备方法，其特征在于:步骤(3)中，所述热塑型聚氨酯颗粒料即TPU为聚醚型TPU、聚酯型TPU、聚醚/聚酯混合型TPU中的一种，其邵氏硬度为90A?105A。
5.根据权利要求1所述阻燃型合成纸的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述阻燃剂为氢氧化铝、多聚磷酸铵、三氧化二锑中的一种或者几种的混合物，细度为800?2500目的粉末。
6.根据权利要求1所述阻燃型合成纸的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述其它无机填料为微细轻质碳酸钙、超细轻质碳酸钙的一种或者两种的混合物，细度为500?2500目的粉末。
【文档编号】C08K3/26GK104327489SQ201410695696
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】周虎, 吴科建, 余斌, 周智华, 李宁, 刘清泉 申请人:湖南科技大学