[发明专利]一种闭环曲面型纸塑复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，更具体地，涉及一种闭环曲面型纸塑复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

当前的纸张回收利用主要是二次纸浆造纸。虽然利用回收纤维造纸相对以木材为原料的制浆造纸而言可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放，但是由于纸张种类繁多，纤维质量差异大，而且纸张中存在各种各样的填料、油墨、胶体等非纤维物质，对制浆过程的成浆质量均有负面影响，增加造纸成本。不仅如此，制浆造纸过程必须使用大量的水资源，与之相应的废水处理无形中提高了造纸生产企业的成本。

借鉴木塑复合材料的生产技术，基于纸纤维的纸塑复合材料可以完全克服上述的不足，而且纸塑复合材料的产品附加值相比纸张而言更高，更具有商业推广价值。与木塑复合材料的制备工艺相似，纸塑复合材料的制备大致可分为挤出、注塑和热压三大方式。其中前两者必须先将回收纸张粉碎成单纤维，然后与偶联剂、相容剂等各种助剂和塑料进行共混挤出，或注塑成型。该处理方式高耗能、低效率，而且粉碎的纸纤维会形成粉尘污染。

采用热压工艺制备纸纤维复合材料，最大化地保留纸张整体化，可以避免对纸张结构和纸纤维的破坏，降低能耗的同时提高复合材料的机械强度，是制备纸塑复合材料的一种趋势。专利US4111730公开了一种废纸板的制备方法，碎片状的废纸与胶黏剂混合，然后高温下压实和固化。为达到防潮目的，需在压实前喷淋蜡质乳液。Martina等人提出将废纸与聚丙烯薄膜交叉层积，然后热压得到一种废纸/塑料交替的层积纤维复合材料。虽然该结构的纸纤维复合材料的综合力学性能优异，但是其绝大部分纸纤维没有被塑料包裹，而是与空气直接接触，导致该复合材料吸水率普遍在15％，最大值超过25％。纸纤维吸水受潮后降低复合材料的界面结合强度，因而机械强度降低，且易滋生细菌等微生物，缩短纸纤维复合材料的使用寿命，应用范围受到限制。其次，上述的纸塑复合材料均为平面板型材料，对曲面型材料，尤其是闭环曲面型的纸塑复合材料材料还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法。该方法通过对纸纤维的疏水改性、微穿孔工艺和热压工艺，有效解决了现有技术中纸塑复合材料的内部结构缺陷和易受潮吸水导致的力学性能降低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备的闭环曲面型纸塑复合材料。该复合材料的主体为中空环状结构，两端开孔，环装结构主体由纸张层积构成，纸张内部孔隙被热塑性塑料充分填充。

本发明的再一目的在于提供上述闭环曲面型纸塑复合材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.用疏水剂对回收纸垛周围喷涂处理，而后干燥处理，得到整纸纸张组坯；

S2.将改性塑料薄膜对步骤S1所得整纸纸张组坯进行热压覆膜，针刺微穿孔处理后，制得覆膜纸带；

S3.在模具的表面加热加压状态下，将覆膜纸带经热压旋转缠绕，保压降温，制得闭环曲面型纸塑复合材料。

优选地，步骤S1中所述疏水剂为甲基硅酸钠或/和甲基硅酸钾，所述回收纸为废报纸、废办公用纸、废杂志纸张、废包装纸或废箱板纸中的一种以上，所述回收纸的面积为(10～80)cm×(15～100)cm，所述回收纸的重量为20～200g/m²。

更为优选地，步骤S1中所述回收纸的重量为40～120g/m²。

优选地，步骤S2中所述改性塑料薄膜是基体塑料和对应的马来酸酐接枝改性塑料的共混薄膜，所述基体塑料与马来酸酐接枝改性塑料的质量比为(80～99)：(1～20)，所述改性塑料膜的厚度为0.01～1mm。

优选地，步骤S2中所述基体塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚乳酸或聚丙烯酸树脂中的一种以上，所述改性塑料膜的厚度为0.05～0.5mm。

更为优选地，所述聚丙烯酸树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚羟甲基丙烯酸甲酯、聚羟甲基丙烯酸乙酯和聚羟甲基丙烯酸丁酯的混合物，所述尼龙为尼龙6、尼龙1010、尼龙11、尼龙610或尼龙12。

优选地，步骤S3中所述热压的温度为150～250℃，所述热压的压力为0.2～2Mpa。

优选地，步骤S3中所述模具的截面为圆形、椭圆形或正多边形，所述正多边形为三边形、四边形、五边形或六边形。

一种闭环曲面型纸塑复合材料是通过上述方法制备得到。