[发明专利]一种造纸用无机纤维柔性化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别涉及一种造纸用无机纤维柔性化的方法。

背景技术

石头纸是一种介于纸张和塑料之间的新型材料，既可替代传统的部分功能性纸张、专业性纸张，又能替代传统的大部分塑料包装物。且具有成本低、可控性降解的特点，能够为使用者节省大量的成本，且不会产生污染。从替代传统部分纸张角度看，它能为社会节省大量的林木资源，又能减少造纸过程中产生的二次污染。无机纤维造纸成为今后造纸领域发展的主流技术。但矿物纤维脆性大、刚性大、易断裂，缺少柔性，造成了目前抄纸困难。因而在造纸环节中，还需要对其进行深入的处理。

目前，对矿物纤维用于造纸的研究主要是解决细纤维化、分散性、柔性化、粘接性等物理特性。特别是柔性化是主要技术难点，也是关键点。目前，主要是通过无机纤维与纸张软化剂、聚乙烯醇、阳离子淀粉、硅油、聚丙烯酰胺、高分子聚合物等复合来改善无机纤维的柔性。

中国专利公开号102086610A公开了一种粉煤灰纤维应用于造纸过程中的增强改性方法：粉煤灰纤维表面带有一定的羟基和负氧基团，采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理粉煤灰纤维形成硅氧键而结合在纤维表面，加入羧基化聚乙烯醇与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的氨基形成化学键。在聚乙烯醇的分子链上接上羧基基团，一方面能改善聚乙烯醇的亲水能力，另一方面羧基基团能与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的氨基基团形成化学键，提高聚乙烯醇的留着率，使在粉煤灰纤维表面带有了大量的羟基，提高纤维之间的结合能力，从而增强了粉煤灰纤维成纸纸张的抗张强度。但是该方法中，所使用的无机纤维必须是表面带有一定的羟基或者负氧基团，且表面这些官能团越多的无机纤维通过此种方法改性效果越好。而常用的无机纤维表面一般较为光滑，没有羟基等官能团，所以此方法的适用型局限。且当所制纸张遇到横向剪切力作用时，无机纤维与聚乙烯醇的界面就存在缺陷，形成裂纹扩展通道，纸张抗剪切能力差。

中国专利公开号104626438A提出一种纤维石头纸的制备方法：首先用双氧水对聚乙烯醇进行降解，然后在处理后的聚乙烯醇上接枝γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，接枝后的聚乙烯醇上的官能团能够与无机纤维之间产生作用。因此，此发明制得的无机纤维软化增强剂对无机纤维处理后，无机纤维的柔软性和强度明显提高，而且经过该方法处理的无机纤维用于造纸时能够提高纸张性能。此方法是通过对有机聚乙烯醇做接枝处理，使大分子上具有硅烷水解物，与无机材料表面形成化学键。这种方法的关键在于大分子的接枝硅烷水解物的效率，然而接枝效率有限，所以获得的纸张性能仍需要进一步提高。

根据上述描述，在无机纤维表面改性工艺中有需要开发出增加无机纤维与高分子聚合物之间结合力的工艺，提高无机纤维的柔韧性，进一步提高提高纸张柔性。

发明内容

为了解决上述的不足和缺陷，本发明提供一种造纸用无机纤维柔性化的方法，通过聚四氟乙烯乳液改性处理后的SiO₂纳米颗粒涂敷在无机纤维表面，使得纤维表面粗糙度增加，并且本发明向无机纤维中还加入阳离子抗静电剂，因此SiO₂表面带有正电荷，而带有正电荷的SiO₂与表面带有负电荷的无机纤维相互作用，使无机纤维得到改性，其柔软性和强度明显提高，有效地增加矿物纤维与石头纸中有机树脂基体之间的接触面积，进而制备出具有抗拉性和抗剪切性的石头纸。

本发明提供一种造纸用无机纤维柔性化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、筛选矿物纤维粉体

将矿物纤维与水混合，然后采用电动搅拌器搅拌至均匀分散于水中配置成浆料，所述浆料浓度在1%以下，用140-200目的分级筛将所述矿物纤维从所述浆料中筛出，重复4-5次，将筛选后的矿物纤维置于水中，电动搅拌器搅拌分散均匀，滤干备用；

B、矿物纤维的改性

a、将纳米SiO₂粒子0.5-1.0重量份，润滑剂0.1-0.5重量份，阳离子抗静电剂0.5-0.8重量份，聚四氟乙烯乳液0.5-1.0质量份与水3-5重量份混合，采用电动搅拌器搅拌0.5-1h后制成浆料备用；

b、将10-15重量份所述浆料2加入75-90重量份的滤干矿物纤维中，并用电动搅拌器搅拌浆料1-2h进行预处理后，用140-200目的分级筛过滤，获得预处理后的矿物纤维，将预处理过的矿物纤维置于85~90℃，干燥12h后获得纳米SiO₂粒子改性的矿物纤维粉体。