[发明专利]一种生物质基超疏水纸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质基超疏水纸的制备方法，其包括如下工艺步骤：1)取植物纤维浆板，清洗、干燥；2)用去离子水对植物纤维浆板进行浸泡疏解，打浆；3)将绝干植物纤维浆料与乙醇溶液机械搅拌15～30min后加入二氧化钛前驱体和醋酸，反应，离心，得到改性植物纤维；4)用改性植物纤维抄造成纸张，采用低表面能功能助剂进行疏水化处理，得生物质基超疏水纸成品。本发明的制备方法简单，反应条件温和，可实现规模化生产。且本发明制备得到的生物质基超疏水纸不仅具有良好的超疏水特性，其与水的接触角大于150°，还具有非常好的耐摩擦特性，可重复循环多次使用。本发明制备得的生物质基超疏水纸可广泛应用于物流运输包装或生鲜冷饮包装等领域。

技术领域

本发明涉及功能性材料领域，特别涉及一种超疏水纸。

背景技术

近年来，由于超疏水材料在自清洁，农业，油水分离，运输物流包装等方面的潜在应用，科研工作者对超疏水表面的制备做了大量研究工作。众所周知，超疏水表面的构建主要取决于特定的微纳粗糙表面和低表面能物质修饰。因此，科研工作者提出了许多构建超疏水表面的方法，诸如化学气相沉积，等离子体蚀刻法，层层自组装法。然而，相对复杂繁琐的制备工艺，昂贵复杂的设备或材料，在一定程度上限制了超疏水材料的实际应用。

纸制品广泛用于食品和液体包装。耐水性是纸质包装的重要特性之一。一些纸制品如生鲜冷藏食品的瓦楞包装通常需要高防水性。传统上，蜡阻隔涂层作为低成本涂布工艺已经用于提供高度的耐水性。但是，纸张的不可回收性限制了蜡涂层的应用。聚合物阻隔涂层纸也可以提供高防水性，通常被认为是可回收纸。但是，聚合物阻隔涂层的成本比蜡涂层高几倍。

因此，基于材料的特殊浸润性，采用原料经济易得，制备过程简单高效，制备条件温和，可规模化生产的技术手段，设计和制备具有高效超疏水特性的疏水纸材料具有重要的应用价值和意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种生物质基超疏水纸的制备方法，。

本发明所采取的技术方案是：一种生物质基超疏水纸的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1)取植物纤维浆板，清洗、干燥；

2)用去离子水对植物纤维浆板进行浸泡疏解，后进行机械打浆，得绝干植物纤维浆料；

3)将绝干植物纤维浆料与乙醇溶液机械搅拌15～30min后加入二氧化钛前驱体和醋酸，并置于25～70℃温度条件下反应3～5h，离心，清洗，得到改性植物纤维，储存于0～4℃条件下；

4)根据不同定量需求用改性植物纤维抄造成纸张，采用低表面能功能助剂进行疏水化处理后，烘箱干燥，得生物质基超疏水纸成品。

本发明通过二氧化钛前驱体改性绝干植物纤维浆料，使其形成载钛改性植物纤维，从而直接赋予了改性植物纤维超疏水性能。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)中所述清洗为用乙醇和去离子水依次冲洗植物纤维浆板，以除去植物纤维浆板表面附着的无机灰尘及有机物。

作为上述方案的进一步改进，步骤1)中所述植物纤维浆板的植物纤维选自木纤维、竹纤维、棉纤维、麻纤维、棕纤维和草纤维中的至少一种。

作为上述方案的进一步改进，步骤2)中所述机械打浆的打浆度为50-85°SR。

作为上述方案的进一步改进，步骤3)中所述二氧化钛前驱体选自钛酸四乙酯、钛酸丁酯以及其他分子量同系物的至少一种。具体地，本发明步骤3)中绝干植物纤维浆料原位水解二氧化钛是以乙醇作为反应介质的，以使其可形成载钛改性植物纤维。

作为上述方案的进一步改进，步骤4)中所述的低表面能功能助剂选自碳原子数在十及十以上的长碳链硅烷偶联剂中的至少一种。