一種硬脂酸改性納米二氧化硅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硅抄造的紙 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] 納米二氧化硅具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性， 能在涂料干燥時形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮 性，能保持涂料的顏色長期不退色。在建筑內(nèi)外墻涂料中，若添加納米氧化硅，可明顯改善 涂料的開罐效果，涂料不分層，具有觸變性、防流掛、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大 大提高，具有優(yōu)良的自清潔能力和附著力。納米Si02還可與有機(jī)顏料配用，可獲得光致 變色涂料，M. P . J . Peeters等用溶膠凝膠法合成了含納米二氧化娃SP30的全透明的 耐溫涂料H. Schmidt等合成了很厚的含納米Si02的涂料，并耐高溫，在500°C下沒有出現(xiàn) 裂縫，F(xiàn)ayna Mamme ri等合成了 P MMA- Si02納米涂料。明顯增強(qiáng)了涂料的彈性和強(qiáng)度。
[0006] 納米氧化硅具有常規(guī)Si02所不具有的特殊光學(xué)性能，它具有極強(qiáng)的紫外吸收，紅 外反射特性。經(jīng)紫外一可見分光光度計測試表明，它對波長400nm以內(nèi)的紫外光吸收率高 達(dá)70%以上，對波長800nm以外的紅外光反射率也達(dá)70%以上，它添加到涂料中能對涂料形 成屏蔽作用，達(dá)到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加了涂料的隔熱性，徐國財?shù)韧ㄟ^ 納米微粒填充法，將納米氧化硅作摻雜到紫外光同化涂料中，明顯地提高了紫外光固化涂 料的硬度和附著力，還減弱了紫外光同化涂料吸收UV輻射的程度，從而降低了紫外光同 化涂料的同化速度。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 對納米二氧化硅進(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)合物對納米二氧化硅改性，改性后納米二氧化硅表面的復(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。
[0010] 本發(fā)明為了降低納米二氧化硅加填對紙張的負(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硅，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硅的方式， 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。
[0011] 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硅抄造的紙張，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6-10%的硬脂酸于乙醇中，按納米二氧化硅：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入納米二 氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，獲得含有納米二氧化硅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-納米二氧化硅的乙醇溶液中提拉浸漬數(shù)次； 之后，先風(fēng)干24-48h，即得。
[0012] 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硅在所述濾紙表 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硅在所述濾紙表面進(jìn) 行涂布，涂布量要控制為8g/m2 優(yōu)選的，將含有納米二氧化硅的硬脂酸一乙醇溶液超聲振蕩5-10min。
[0013] 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100°C -105°c干燥 15_20min〇
[0014] -種硬脂酸改性納米二氧化硅，組成為硬脂酸8-12份，納米二氧化硅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6-10%的硬脂酸于乙醇中， 按納米二氧化硅：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入