一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種加填抄造的紙張，特別是一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙 張及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 硬脂酸，英文名：Stearic Acid別名：十八酸、十八燒酸、脂錯酸，是一種高級飽 和脂肪酸，純品為帶有光澤的白色柔軟小片。相對密度0.9408 (20°C)，熔點69~70°C，沸 點383°C，折射率1. 4299 (80°C )，工業(yè)品為白色或微黃色顆粒狀，為硬脂酸與棕櫚酸的混合 物，并含有少量油酸，微有牛油樣氣味。極微溶于冷水，易溶于苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、二 硫化碳、乙酸戊酯等，也溶于乙醇、丙酮。硬脂酸本身具有潤滑效果，常作為疏水劑使用，對 紙張進(jìn)行改性時，可以賦予紙張更多的特殊性能。
[0004] 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活和文化水平的提高，科技的進(jìn)步， 推動了特殊紙種在各領(lǐng)域中作為新材料的廣泛應(yīng)用。某些特殊填料可以賦予紙張?zhí)厥獾男?能，例如，磁性、光催化性、阻燃性、抗菌性、導(dǎo)電性、除臭性、高松厚性、熱緩沖/隔熱性、光 致發(fā)光性，使加填紙張成為特種紙來滿足人們對紙張更多新性能的需求 然而，在紙張中加填也對紙張質(zhì)量和造紙工業(yè)生產(chǎn)造成負(fù)面影響，加填的紙張，由于填 料分散于纖維之間，使紙張的結(jié)構(gòu)疏松多孔，減少了纖維間的相互接觸和氫鍵結(jié)合，使紙張 的物理強(qiáng)度下降，加填還會使紙張掉毛掉粉現(xiàn)象增加，并使紙張毛細(xì)孔增加，提高了紙張的 吸收性，減小紙張的伸縮變形和保水性能，加填還會降低紙張的施膠度，尤其是堿性填料對 酸性施膠的危害更大。
[0005] 納米二氧化鈦Ti02具有很強(qiáng)的"超親水性"，在它的表面不易形成水珠，而且納米 Ti02在可見光照射下可以對碳?xì)浠衔镒饔谩＠眠@樣一個效應(yīng)可以在玻璃、陶瓷和瓷磚 的表面涂上一層納米Ti02薄層，利用氧化鈦的光催化反應(yīng)就可以把吸附在氧化鈦表面的 有機(jī)污染物分解為C02和02,同剩余的無機(jī)物一起可被雨水沖刷干凈，從而實現(xiàn)自清潔功 能。日本東京已有人在實驗室研制成功自潔瓷磚，這種新產(chǎn)品的表面上有一薄層納米Ti02， 任何粘污在表面上的物質(zhì)，包括油污、細(xì)菌在光的照射下，由于納米Ti02的催化作用，可以 使這些碳?xì)浠衔镂镔|(zhì)進(jìn)一步氧化變成氣體或者很容易被擦掉的物質(zhì)。納米Ti02光催化 作用使得高層建筑的玻璃、廚房容易粘污的瓷磚、汽車后視鏡及前窗玻璃的保潔都可很容 易地進(jìn)行。
[0006] 紙是在紙機(jī)上抄造形成的，濕紙頁在網(wǎng)部的脫水成形，再經(jīng)壓榨及干燥部的進(jìn)一 步強(qiáng)化脫水而成。造紙過程中加入礦物填料不僅可用來改進(jìn)紙張的光學(xué)性能、平滑度和印 刷適印性等，而且節(jié)約能源、降低原料消耗、提高紙品性能和產(chǎn)量，在造紙領(lǐng)域廣泛采用。
[0007] 目前的紙張漿內(nèi)施膠劑主要有松香膠、強(qiáng)化松香膠、分散松香膠、石油樹脂膠、石 蠟?zāi)z等，其中松香類施膠劑和石油樹脂類施膠劑主要用于酸性抄紙，對填料改性效果較差， 難以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的要求。因此迫切希望找到一種填料改性方法，在增強(qiáng)紙張性能的同 時賦予紙張良好的施膠性。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 對納米二氧化鈦進(jìn)行表面改性是減小其不良影響的有效途徑。用硬脂酸的鉀鹽或鈉鹽 與淀粉或鋁鹽的復(fù)合物對納米二氧化鈦改性，改性后納米二氧化鈦表面的復(fù)合物可為改性 劑提供結(jié)合點，在一定程度上能提高硬脂酸的施膠效率。
[0009] 本發(fā)明為了降低納米二氧化鈦加填對紙張的負(fù)面影響，提高其對抄紙適應(yīng)性，賦 予紙張更多的特殊性能。研發(fā)了一種硬脂酸改性納米二氧化鈦，使表面改性和加填合二為 一，緩解了加填對紙張的損傷，提高了紙張的性能。采用硬脂酸改性納米二氧化鈦的方式， 顯著提高了紙張表面的粗糙度，降低紙張表面能，使處理后的紙張靜態(tài)接觸角明顯增加，獲 得了良好的疏水性能。所采用的制備方法工藝簡單、成本低廉，具有實用價值。
[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，按如下步驟制備：（1)先將硫酸鋁配成質(zhì) 量濃度為5% -20%的水溶液，浸漬濾紙l-3min后，將濾紙在100-105°c下烘干編號；（2)將 濃度為5-9%的硬脂酸于乙醇中，按納米二氧化鈦：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入納米二 氧化鈦分散于硬脂酸-乙醇溶液中，獲得含有納米二氧化鈦的硬脂酸一乙醇溶液，將步驟 (1)中所述經(jīng)硫酸鋁浸漬的濾紙，在該硬脂酸-納米二氧化鈦的乙醇溶液中提拉浸漬數(shù)次； 之后，先風(fēng)干24-48h，即得。
[0011] 優(yōu)選的，步驟（2)中用涂料刮棒將所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦在所述濾紙表 面進(jìn)行涂布，涂布量要控制為5-10g/m 2 優(yōu)選的，步驟（2)中用涂料刮棒將所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦在所述濾紙表面進(jìn) 行涂布，涂布量要控制為8g/m2 優(yōu)選的，將含有納米二氧化鈦的硬脂酸一乙醇溶液超聲振蕩5-10min。
[0012] 優(yōu)選的，將所述提拉浸漬后的濾紙在恒溫鼓風(fēng)干燥箱于l〇〇°C -105°c干燥 15_20min〇
[0013] -種硬脂酸改性納米二氧化鈦，組成為硬脂酸8-12份，納米二氧化鈦2-3份、乙 醇90-85份；按如下步驟制備：（1)先將硫酸鋁配成質(zhì)量濃度為5% -20%的水溶液，浸漬 濾紙l-3min后，將濾紙在100-105°C下烘干編號；（2)將濃度為5-9%的硬脂酸于乙醇中， 按納米二氧化鈦：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入納米二氧化鈦分散于硬脂酸-乙醇溶液 中，即得。
[0014] 本發(fā)明有益的效果是： (1) 降低納米二氧化鈦加填對紙張的負(fù)面影響，緩解了納米二氧化鈦加填對紙張的損 傷，提商其對抄紙適應(yīng)性 (2) 提高了硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張表面的粗糙度，降低其表面能，顯著增 加處理后的紙張靜態(tài)接觸角，獲得高抗水性紙張 (3) 紙在賦予紙張較高的抗水性同時，也紙張具有抗菌性、憎液性能和很強(qiáng)的抗酸堿性 能。
[0015] (4)使本來不能應(yīng)用于酸性抄紙的納米二氧化鈦填料可以在酸性條件下使用，節(jié) 約了酸性抄紙的成本。
【附圖說明】
[0016] 圖1是不同工藝抄造的紙張的靜態(tài)接觸角 圖2硬脂酸改性納米二氧化鈦用量對抄片紙張疏水性的影響 其中，a.吸水紙，b.普通抄造紙張，c.實施例1抄造紙張，d.實施例2抄造的紙張。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解 釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0018] 實施例1 : 一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，按如下步驟制備： (1) 先將硫酸鋁配成質(zhì)量濃度為5 %的水溶液，浸漬濾紙Imin后，將濾紙在100°C下烘 干編號； (2) 將濃度為5%的硬脂酸于乙醇中，按納米二氧化鈦：硬脂酸=1 :1的比例加入納米 二氧化鈦分散于硬脂酸-乙醇溶液中，獲得含有納米二氧化鈦的硬脂酸一乙醇溶液，將步 驟（1)中所述經(jīng)硫酸鋁浸漬的濾紙，在該硬脂酸-納米二氧化鈦的乙醇溶液中提拉浸漬數(shù) 次；之后，先風(fēng)干24h，即得。
[0019] 實施例2: 一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，按如下步驟制備： (1)先將硫酸鋁配成質(zhì)量濃度為20 %的水溶液，浸漬濾紙3min后，將濾紙在105 °C下 烘干編號；（2)將濃度為9%硬脂酸于乙醇中，按納米二氧化鈦：硬脂酸=1 :4的比例加入 納米二氧化鈦分散于硬脂酸-乙醇溶液中，超聲振蕩8 min獲得含有納米二氧化鈦的硬脂 酸一乙醇溶液，用涂料刮棒將配制的硬脂酸-乙醇溶液在所述濾紙表面進(jìn)行涂布，涂布量 要控制為8g/m 2 ;之后，將所述提拉浸漬后的濾紙在恒溫鼓風(fēng)干燥箱于105°C干燥15min，即 得。
[0020] 實驗材料 濾紙購自石家莊京豐達(dá)紙業(yè)有限公司，其余化學(xué)藥品均為市售工業(yè)品，購自上海朗瑞 精細(xì)化學(xué)品有限公司。所有實驗測定方法：均按GB/T1548-2004標(biāo)準(zhǔn)。
[0021] 實驗數(shù)據(jù) 表1不同抄造工藝對紙張纖維形態(tài)的影響 Table I Effect of different process on fiber morphology
表2不同抄造工藝對紙張的強(qiáng)度的影響 Table 2 Effect of different process on paper properties

表3不同硬脂酸用量對紙張的靜態(tài)接觸角的影響 Table 3 Effect of different dosage
on contact angle of treated paper 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的 限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要 付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，其特征在于，按如下步驟制備：（1)先將 硫酸鋁配成質(zhì)量濃度為5% -20%的水溶液，浸漬濾紙l-3min后，將濾紙在100-105°c下烘 干編號；（2)將濃度為5-9%的硬脂酸于乙醇中，按納米二氧化鈦：硬脂酸=1 :1~1 :4的比 例加入納米二氧化鈦分散于硬脂酸-乙醇溶液中，獲得含有納米二氧化鈦的硬脂酸一乙醇 溶液，將步驟（1)中所述經(jīng)硫酸鋁浸漬的濾紙，在該硬脂酸-納米二氧化鈦的乙醇溶液中提 拉浸漬數(shù)次；之后，先風(fēng)干24-48h，即得。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，其特征是，步驟（2)中 用涂料刮棒將所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦在所述濾紙表面進(jìn)行涂布，涂布量要控制為 5_10g /m2〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，其特征是，步驟（2)中 用涂料刮棒將所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦在所述濾紙表面進(jìn)行涂布，涂布量要控制為 8g/m2〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，其特征是，將含有納 米二氧化鈦的硬脂酸一乙醇溶液超聲振蕩5-10min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，其特征是，將所述提 拉浸漬后的濾紙在恒溫鼓風(fēng)干燥箱于l〇〇°C -105°C干燥15-20min。6. -種硬脂酸改性納米二氧化鈦，組成為硬脂酸8-12份，納米二氧化鈦2-3份、乙醇 90-85份；其特征在于，按如下步驟制備：（1)先將硫酸鋁配成質(zhì)量濃度為5% -20%的水溶 液，浸漬濾紙l_3min后，將濾紙在100-105°C下烘干編號；（2)將濃度為5-9%的硬脂酸于 乙醇中，按納米二氧化鈦：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入納米二氧化鈦分散于硬脂酸-乙 醇溶液中，即得。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硬脂酸改性納米二氧化鈦抄造的紙張，按如下步驟制備：（1）先將硫酸鋁配成質(zhì)量濃度為5％-20％的水溶液，浸漬濾紙1-3min后，將濾紙在100-105oC下烘干編號；（2）將濃度為5-9％的硬脂酸于乙醇中，按納米二氧化鈦:硬脂酸＝1：1~1：4的比例加入納米二氧化鈦分散于硬脂酸-乙醇溶液中，獲得含有納米二氧化鈦的硬脂酸－乙醇溶液，將步驟（1）中所述經(jīng)硫酸鋁浸漬的濾紙，在該硬脂酸-納米二氧化鈦的乙醇溶液中提拉浸漬數(shù)次；之后，先風(fēng)干24-48h，即得。
【IPC分類】D21H19/38, D21H23/22, C09C3/08, C09C1/36
【公開號】CN105507071
【申請?zhí)枴緾N201410485705
【發(fā)明人】扈曉楠
【申請人】扈曉楠
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月23日