[发明专利]一种超疏水纸及其制备方法

说明书

本发明涉及功能纸技术领域，特别是涉及一种超疏水纸及其制备方法，所述超疏水纸的制备方法，包括以下步骤：（1）对纸张进行羟基化改性；（2）采用等离子刻蚀法对纸张进行刻蚀；（3）以Ar为气源对纸张进行等离子体预处理；（4）采用等离子体化学气相沉积法在纸张表面沉积超疏水薄膜。本发明采用等离子刻蚀法对纸张进行刻蚀能够在纸张表面上制备微结构，增加纸张的比表面积，使纸张的粗糙增加，使纸张得表面难以被水浸润，有利于提高接触角，进行氟改性,通过等离子体化学气相沉积法在纸张表面沉积含氟的超疏水薄膜，它具有强度高、耐刮擦的优点，其疏水性能更加长效持久。

技术领域

本发明涉及功能纸技术领域，特别是涉及一种超疏水纸及其制备方法。

背景技术

造纸工业是发达国家国民经济十大支柱性产业之一。激光产业的出现推动了光电产业的发展，是信息产业的支柱产业。经过多年快速增长，我国造纸行业2012年后也逐渐步入成熟阶段，我国目前造纸企业有6000家以上。

纸是日常生活中常见的和不可缺少的物质。纸纤维因其含有亲水性基团，具有良好的亲水性。对纸的表面进行改性，赋予纸张表面超疏水性能，在纸表面形成近似于仿生的荷叶效应，可以提高纸的使用性能，使其具有疏水性和自清洁效应，从而扩大其使用范围。常用的方法是在纸表面涂布一层石蜡或沥青等防水物质，然而这些纸表面与水的接触角通常小于120°，且没有自清洁性。最近也有报道通过石蜡或树脂的浸涂方法和使用低温等离子化学沉积法制备改性纸张，然而上述方法都存在一定的问题，前者使处理后的纸张失去了透气性，也对再利用纸和废纸处理带来一定的难度，后者主要是工艺复杂且成本较高。近年来，超疏水表面引起人们的广泛关注。超疏水纸张是指纸张表面与水接触时所形成的接触角大于150°，滚动角小于10°的疏水纸。超疏水表面一般可以通过两类技术路线来制备：一类是在低表面能的疏水材料表面上构建具有微/纳结构的超疏水表面，另一类是在自然界生物的长期进化中形成的，例如许多植物的叶片具有自清洁效应。当雨水落到植物叶片上，表面的灰尘随着水滴一起滚落，达到良好的自清洁效果，水滴与表面的接触面“出淤泥而不染”即为典型的代表。由于水珠与超疏水材料表面的接触角非常小且极易表面滚落，因此超疏水性表面在自清洁、防水、防潮、抗冻结等领域具有十分广泛的应用前景。

目前超疏水纸张主要是采用涂布、喷涂或浸渍具有微-纳米结构的低表面能物质来进行制备。如：专利申请号为200710192404.5一种超疏水纸及其制备方法专利中提到，将一定量的石蜡溶解于无水乙醇中，向其中加入热水并搅拌，再将纸张浸渍于石蜡溶液中制得超疏水纸。但使用热水将加大能耗，并且蜡类物质对纸张的浸渍不利于纸张的回收利用；专利申请号为201210294961.9一种超疏水纸及其制备方法专利中提到，将纳米二氧化硅加入到无水乙醇中，超声分散后，向其中加入十六烷基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行疏水改性，再将纸张浸渍于改性纳米二氧化硅乙醇悬浮液中制得超疏水纸。但纳米二氧化硅对纸张的粘附力差，涂层容易被破坏；专利申请号为201210286775.0基于超疏水二氧化硅与树脂的超疏水涂层的制备方法专利中提到，将树脂涂在载玻片上作为基底，将超疏水二氧化硅粘到树脂上，树脂固化后制得超疏水涂层。但树脂需要改性处理，合成工艺复杂，并且适用范围窄，综合成本相对较高；专利申请号为201310697984.9一种超疏水纸张的制备方法专利中提到，将两种或两种以上具有不同熔点的蜡质进行热融混合，融合后将其乳化成乳液，再涂布到纸张上制得超疏水纸张。但制备工艺和程序相对复杂，并且不利于纸张的回收利用。

综上，现有技术的超疏水纸张的制备工艺和程序相对复杂、耐刮擦性能较差、蜡类物质浸渍不利于纸张回收利用的技术缺陷。

发明内容

针对目前现有技术的超疏水纸张的制备工艺和程序相对复杂、耐刮擦性能较差、蜡类物质浸渍不利于纸张回收利用的技术缺陷，本发明的目的是提供一种工艺简单、易于回收的超疏水纸的制备方法。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种超疏水纸的制备方法，包括以下步骤：