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一种耐腐蚀防水纸浆模塑材料及其制备方法与流程

发布日期:2026-06-21 19:13浏览次数:

  

一种耐腐蚀防水纸浆模塑材料及其制备方法与流程(图1)

  1、纸浆模塑材料是一种立体造纸技术,它以商品原浆为原料,在纸浆模塑机中经过特定形状的磨具塑造成型为一定形状的纸材料。纸浆模塑材料是近几年迅猛发展的新型包装材料,是各种塑料材料包装材料的潜在替代品。但是由于纸浆模塑材料的主要原料为植物纤维,吸水性强,容易吸水受潮,影响二次使用,因此常因受潮吸水而破坏纤维结构,导致机械性能大幅下降。

  2、例如公告号为cn114990938a的发明专利公开了一种自清洁型超疏水纸浆模塑材料的制备方法,配置碳酸钠溶液和氯化钙溶液;将碳酸钠溶液和纸浆纤维、氯化钙溶液先后置于中速搅拌机反应一段时间;清洗纸浆纤维悬浮液后制备吸附有沉淀碳酸钙的纸浆纤维;将纸浆纤维混合物配置成纸浆纤维悬浮液,采用快速纸页成型技术抄造纸浆模塑材料;将配置的自清洁型超疏水改性混合溶液涂布在纸浆模塑材料上后于烘箱中进行非接触式干燥;通过在纸浆模塑材料表面涂布自清洁型超疏水改性混合溶液,虽然可以达到一定的疏水效果,但是在长期的使用过程中,涂层容易出现开裂,从而影响疏水效果,而且由于涂层不具有防腐蚀性,外界的酸碱物质容易对涂层造成侵蚀,破坏涂层的结构,从而造成纸浆模塑材料不具有长期有效的疏水效果。

  1、针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种耐腐蚀防水纸浆模塑材料及其制备方法。

  3、一种耐腐蚀防水纸浆模塑材料,包括如下重量份组分:60-80份木浆纤维、5-10份复合型耐腐蚀疏水纳米纤维、6-12份高性能乳胶粉、1-3份施胶剂、1-3份湿强剂、1-3份增强剂、8-12份填料、0.1-0.5份助留剂、0.3-0.8份消泡剂。

  5、所述施胶剂选自阴离子分散松香胶、阳离子分散松香胶、烷基烯酮二聚体中的一种或多种的混合物;

  6、所述消泡剂选自有机硅类、聚醚类、聚醚改性类、磷酸三丁酯类的一种或多种的混合物。

  7、作为本发明的进一步优选方案,所述湿强剂选自脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、双醛淀粉、戊二醛和聚乙烯亚胺中的一种或多种的混合物;

  8、所述驻留剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、两性聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的一种或多种的混合物;

  9、所述增强剂选自变性淀粉、聚丙烯酰胺、天然树胶、壳聚糖中的一种或多种的混合物;

  11、作为本发明的进一步优选方案,所述复合型耐腐蚀疏水纳米纤维的制备方法如下:

  12、1)将铜纤维置于容器中,依次用丙酮、超纯水以及无水乙醇反复清洗后,加入到足量的由过硫酸铵和氢氧化钠组成的混合液中,充分浸渍15-20min后取出,用超纯水充分清洗后烘干,得到预处理铜纤维;

  13、2)将乙醇和蒸馏水加入到容器中,水浴加热至50-55℃,加硅烷偶联剂kh570,充分搅拌后,加入预处理铜纤维,反应4-6h后将产物取出,用乙醇和蒸馏水反复清洗后烘干,得到改性铜纤维,再将聚乙烯吡咯烷酮和甲醇加入到蒸馏水中,充分溶解后加入偶氮二异丁腈和苯乙烯,将改性铜纤维悬吊在溶液中,在氮气保护下,80-85℃反应6-8h,然后将改性铜纤维取出,用乙醇和蒸馏水反复清洗后烘干,即可得到复合型耐腐蚀疏水纳米纤维。

  14、作为本发明的进一步优选方案,所述混合液,含有0.2-0.3mol/l的过硫酸铵以及0.1-0.2mol/l的氢氧化钠;

  18、1)将硝酸铜和硝酸镍一起加入到去离子水中,充分搅拌溶解后,加入尿素,混匀后转移至反应釜中,密封后在110-120℃下反应24-28h,待反应结束后自然冷却至室温,将产物离心分离后用无水乙醇反复清洗,烘干后置于马弗炉中,在空气气氛中升温至450-500℃并恒温煅烧2-5h,得到复合纳米材料;

  19、2)将蛭石加入到盐酸溶液中,在50-60℃下震荡8-10h,经离心分离后反复水洗,烘干后研磨过筛,得到二氧化硅纳米Kaiyun官方网站片层,然后将二氧化硅纳米片层与复合纳米材料放入球磨机中,以乙醇作为溶剂,采用湿法球磨1-3h,将得到的产物经筛分后烘干,得到复合型纳米片层;

  20、3)将1-3g复合型纳米片层加入到30-50ml蒸馏水中,在60-70℃下超声震荡1-2h,然后与40-60ml含有0.2-0.5g溴化十二烷基吡啶的水溶液混合,继续超声震荡3-5h,待反应完全后进行离心分离,经去离子水反复清洗后烘干,得到改性复合型纳米片层;

  21、4)按重量份数计,将0.1-0.3份十二烷基苯磺酸钠、0.5-0.8份纤维素醚、0.2-0.5份凹凸棒土、0.5-1.2份二苯乙醇酮、1-2份三硬脂酸铝、20-26份改性复合型纳米片层和28-36份乙烯/醋酸乙烯共聚胶粉过筛后送入搅拌机中,充分搅拌均匀即可得到高性能乳胶粉。

  22、作为本发明的进一步优选方案,所述硝酸铜、硝酸镍、去离子水、尿素的用量比例为(18-23)g:(5-8)g:(500-800)ml:(6-10)g;

  24、作为本发明的进一步优选方案,所述蛭石和盐酸溶液的用量比例为(10-30)g:(400-600)ml;

  28、1)将木浆纤维加入水中配置成悬浮液,进行散浆10-20min,然后加入复合型耐腐蚀疏水纳米纤维,充分混合后依次加入施胶剂、湿强剂、增强剂、填料、驻留剂以及消泡剂,其中每种组分加入后混合15-25min,再加入下一个组分;

  29、2)将上述浆料用水稀释成浆液,利用成型机成型,其中成型机的上、下模具温度分别为130-180℃,热压时间为150-200s,得到的半成品纸浆模塑材料,再将高性能乳胶粉用清水搅拌后均匀在喷涂在半成品纸浆模塑材料的表面,经烘干后即可。

  34、本发明中,以铜纤维作为基底,原位生长氢氧化铜纳米线阵列,使其表面产生大量羟基,再经硅烷偶联剂kh570处理后,再以苯乙烯为聚合单体,表面原位聚合得到具有超疏水性能的网膜,从而得到具有强耐腐蚀以及强疏水性能的复合型耐腐蚀疏水纳米纤维,通过将该复合型耐腐蚀疏水纳米纤维作为添加剂加入到木浆纤维中,纳米纤维与纳米纤维之间,纳米纤维与木浆纤维之间,以及木浆纤维与木浆纤维之间,均会相互缠绕交联,形成多层次的交联网络,并且由于纳米纤维具有的耐腐蚀以及疏水特性,从而可以形成多层次的疏水层以及防腐蚀层,可以阻隔水分以及酸碱类物质对纸浆模塑材料的侵蚀,从而可以实现防腐蚀以及疏水效果。

  35、为了进一步增强纸浆模塑材料的防腐蚀效果,本发明中,以硝酸铜和硝酸镍作为铜源和镍源,经水热法合成前驱体物质,并通过马弗炉煅烧获得具有多片层结构的复合纳米材料,再通过简单的酸处理蛭石,得到具有更好孔隙度以及更大比表面积的二氧化硅纳米片层,通过将复合纳米材料与二氧化硅纳米片层进行湿法球磨,利用二者的片层结构的相互嵌插堆叠,可以形成具有更多片层结构的复合型纳米片层,其具有的更多片层结构可以更好的分层次对外界物质的侵入产生阻隔效应,阻止物质对纸浆模塑材料的侵蚀,而且由于二氧化硅纳米片层具有一定的孔隙度,使得形成的复合型纳米片层具有一定的孔隙,该孔隙结构有利于纸浆模塑材料基体中纳米纤维表面原位生长的纳米线可以更好的嵌入,从而使得复合型纳米片层通过纳米线嵌入到孔隙结构中作为连接点,可以更好的附着在纸浆模塑材料表面,构建形成致密的多片层结构,从而可以起到更好的防腐蚀效果。

  36、本发明中,通过在纸浆模塑材料基体中引入复合型耐腐蚀疏水纳米纤维,以及在其表面喷涂高性能乳胶粉,从而在纸浆模塑材料内部形成多层次的疏水层和防腐蚀层,以及在表面构建形成致密的多片层结构,利用形成的多结构疏水层以及防腐蚀层,可以更好的阻止外界酸碱物质的侵蚀,以及阻止表面水珠的形成,从而使得纸浆模塑材料具有优良的防腐蚀以及疏水特性,使其具有更好的使用性能。

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