本發(fā)明屬于透明紙和造紙技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙及其制備方法。

背景技術(shù)：

透明紙的制備過程是一個(gè)通過物理或化學(xué)方法去除紙張內(nèi)部孔隙的過程。透明紙的制備已經(jīng)有上百年歷史。最初，主要通過將紙張浸漬到樹脂、礦物油、清漆、樹膠或其混合物中，利用這些物質(zhì)填充紙張內(nèi)部的孔隙從而使得紙張變透明。但是，這種辦法加入了難以生物降解的化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)紙張回收和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。后來，出現(xiàn)了化學(xué)處理的方式制備透明紙。將紙張通過盛有硫酸或氯化鋅或非衍生性溶劑如licl/n,n'-二甲基乙酰胺混合物(dmac)、naoh/聚乙烯乙二醇以及各種離子液體等的容器使纖維素纖維表面發(fā)生部分溶解，溶解的纖維素填充了紙張內(nèi)部的孔隙從而使得紙張變得透明。但是，這些方法存在很多問題，包括溶劑價(jià)格昂貴；同時(shí)，浸漬后如何除去紙張中殘余溶劑以及溶劑回收等問題限制其工業(yè)化生產(chǎn)。在打漿的過程中，纖維外層的微原纖在機(jī)械力的作用下，與細(xì)胞壁分離，發(fā)生分絲帚化，暴露出更多的羥基，提高纖維間的結(jié)合面積；同時(shí)，在機(jī)械力的作用下，纖維的中空結(jié)構(gòu)在機(jī)械力的作用下被破壞，從而使細(xì)胞壁坍塌。細(xì)胞壁外層的分絲帚化以及纖維細(xì)胞壁的坍塌使得紙頁在干燥的過程中形成致密的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了紙張內(nèi)部的孔隙率，提高了光的透過率。為了進(jìn)一步提高紙頁的透明度，可采用超級(jí)壓光或浸漬等方法來處理制備的紙張。但通過機(jī)械處理能耗太大使得透明紙的制備成本過高。近年來，發(fā)展的如火如荼的納米紙，雖然納米纖維素薄膜具有優(yōu)異的機(jī)械性能和光學(xué)性能，在電子器件和能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，但是，其制備過程中能耗太高，得率也比較低，制備成本過高，目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

木材具有優(yōu)異的機(jī)械性能，主要來源于木材的層次結(jié)構(gòu)和纖維素聚合物鏈（gibsonlj.thehierarchicalstructureandmechanicsofplantmaterials[j].journaloftheroyalsocietyinterface,2012,9(76):2749-2766）。而且單根結(jié)晶纖維素的楊氏模量和拉伸強(qiáng)度最高可以達(dá)到130gpa和1gpa。但是傳統(tǒng)的制漿造紙技術(shù)生產(chǎn)出的紙張抗張強(qiáng)度與原木材相比要低的太多，其主要原因是在蒸煮和打漿過程中對(duì)纖維的破壞以及傳統(tǒng)的方法抄造出來的紙張中纖維是雜亂無序的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙及其制備方法。本發(fā)明在木材蒸煮脫木素的過程中保持了其完整的形狀結(jié)構(gòu)，然后直接在一定的壓力下加壓干燥，得到超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的制備方法，包括以下步驟：

（1）將木材切成木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉、氫氧化鈉和甲醇溶液的蒸煮鍋中，蒸煮；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入過氧化氫溶液，漂白直至木片完全變成白色；

（4）將漂白后的木片加壓干燥，制得所述超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（1）中，所述木材包括所有的木材原料。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）中，相對(duì)于絕干木片，氫氧化鈉的添加量為5%-10%，亞硫酸鈉的添加量為15%-25%。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）中，所述甲醇溶液的濃度為20-30vol%。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）中，液比為1:10-15。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）中，所述蒸煮的溫度為150-170℃，蒸煮時(shí)間為2-4h。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）中，所述蒸煮過程中不用攪拌，保持木片完整的形狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（3）中，所述過氧化氫溶液的濃度為1.5-2.5mol/l。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（3）中，所述漂白的溫度為70-90℃。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（4）中，直接將木片壓制成紙張，保持了纖維的排列方向。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（4）中，所述加壓干燥的壓力為4-6mpa。

進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（4）中，所述加壓干燥的時(shí)間為4~12h。

由上述任一項(xiàng)所述制備方法制得的一種超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙，厚度450-600μm，緊度1.4-1.6g/cm³，拉伸強(qiáng)度為132-245mpa，透明度大于70%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

（1）本發(fā)明的超對(duì)齊透明紙制備方法簡(jiǎn)單，是一種新的造紙方式；

（2）本發(fā)明制備的紙張由于保持纖維在木材中的對(duì)齊排列的結(jié)構(gòu)特性，而具有優(yōu)異的機(jī)械性能，其拉伸強(qiáng)度為原始木片的3-6倍；

（3）本發(fā)明制備的紙張由于在加壓過程中除去了其內(nèi)部孔隙間的空氣，而使其具備良好的光學(xué)性能，因此在建筑和汽車等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范圍不限于此。

實(shí)施例1

（1）將杉木段切成50mm×40mm×3mm木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉（添加量為15%，相對(duì)絕干木片）、氫氧化鈉（添加量為5%，相對(duì)絕干木片）和甲醇溶液（濃度為20vol%）的蒸煮鍋中，液比為1:10，最高溫度150℃，保溫2h，反應(yīng)過程中不用攪拌，保持木片完整的形狀結(jié)構(gòu)；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入濃度為1.5mol/l的過氧化氫溶液，在70℃下漂白直至木片的完全變成白色；

（4）將漂白后的木片在4mpa的壓力下干燥4h，制得超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙，水分為21%。

制得的超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的厚度為585μm，緊度1.4g/cm，拉伸強(qiáng)度為132mpa，原始木片拉伸強(qiáng)度為41mpa，透明度72%。

實(shí)施例2

（1）將杉木段切成50mm×40mm×3mm木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉（添加量為15%，相對(duì)絕干木片）、氫氧化鈉（添加量為5%，相對(duì)絕干木片）和甲醇溶液（濃度為20vol%）的蒸煮鍋中，液比為1:10，最高溫度150℃，保溫2h，反應(yīng)過程中不用攪拌，保持木片完整的形狀結(jié)構(gòu)；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入濃度為1.5mol/l的過氧化氫溶液，在70℃下漂白直至木片的完全變成白色；

（4）將漂白后的木片在4mpa的壓力下干燥8h，制得超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙，水分為12%。

制得的超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的厚度為534μm，緊度1.5g/cm，拉伸強(qiáng)度為157mpa，原始木片拉伸強(qiáng)度為41mpa，透明度77%。

實(shí)施例3

（1）將杉木段切成50mm×40mm×3mm木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉（添加量為25%，相對(duì)絕干木片）、氫氧化鈉（添加量為10%，相對(duì)絕干木片）和甲醇溶液（濃度為30vol%）的蒸煮鍋中，液比為1:15，最高溫度170℃，保溫4h，反應(yīng)過程中不用攪拌，保持木片完整的形狀結(jié)構(gòu)；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入濃度為2.5mol/l的過氧化氫溶液，在90℃下漂白直至木片的完全變成白色；

（4）將漂白后的木片在6mpa的壓力下干燥5h，制得超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙，水分為13%。

制得的超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的厚度為452μm，緊度1.6g/cm³，拉伸強(qiáng)度為149mpa，原始木片拉伸強(qiáng)度為41mpa，透明度81%。

實(shí)施例4

（1）將楊木段切成50mm×40mm×3mm木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉（添加量為20%，相對(duì)絕干木片）、氫氧化鈉（添加量為5%，相對(duì)絕干木片）和甲醇溶液（濃度為20vol%）的蒸煮鍋中，液比為1:15，最高溫度170℃，保溫4h，反應(yīng)過程中不用攪拌，保持木片完整的形狀結(jié)構(gòu)；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入濃度為2.5mol/l的過氧化氫溶液，在80℃下漂白直至木片的完全變成白色；

（4）將漂白后的木片在6mpa的壓力下干燥12h，制得超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙，水分為10%。

制得的超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的厚度為504μm，緊度1.6g/cm³，拉伸強(qiáng)度為245mpa，原始木片拉伸強(qiáng)度為41mpa，透明度78%。

實(shí)施例5

（1）將桉木段切成50mm×40mm×3mm木片；

（2）將木片加入含有亞硫酸鈉（添加量為20%，相對(duì)絕干木片,）、氫氧化鈉（添加量為7%，相對(duì)絕干木片，）和甲醇溶液（濃度為25vol%）的蒸煮鍋中，液比為1:13，最高溫度160℃，保溫3h，反應(yīng)過程中不用攪拌，保持木片完整的形狀結(jié)構(gòu)；

（3）將蒸煮后的木片洗滌除去殘余蒸煮藥液后，加入濃度為2.0mol/l的過氧化氫溶液，在80℃下漂白直至木片的完全變成白色；

（4）將漂白后的木片在5mpa的壓力下干燥8h，制得超強(qiáng)、超對(duì)齊的透紙，水分為13%。

制得的超強(qiáng)、超對(duì)齊的透明紙的厚度為517μm，緊度1.5g/cm³，拉伸強(qiáng)度為212mpa，原始木片拉伸強(qiáng)度為41mpa，透明度76%。