一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张及其制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及一种加填抄造的纸张，特别是一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸 张及其制备方法。
【背景技术】
[0003] 硬脂酸，英文名：Stearic Acid别名：十八酸、十八烧酸、脂錯酸，是一种高级饱 和脂肪酸，纯品为带有光泽的白色柔软小片。相对密度0.9408 (20°C)，熔点69~70°C，沸 点383°C，折射率1. 4299 (80°C )，工业品为白色或微黄色颗粒状，为硬脂酸与棕榈酸的混合 物，并含有少量油酸，微有牛油样气味。极微溶于冷水，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。硬脂酸本身具有润滑效果，常作为疏水剂使用，对 纸张进行改性时，可以赋予纸张更多的特殊性能。
[0004] 近年来，随着我国经济的高速发展，人们生活和文化水平的提高，科技的进步， 推动了特殊纸种在各领域中作为新材料的广泛应用。某些特殊填料可以赋予纸张特殊的性 能，例如，磁性、光催化性、阻燃性、抗菌性、导电性、除臭性、高松厚性、热缓冲/隔热性、光 致发光性，使加填纸张成为特种纸来满足人们对纸张更多新性能的需求 然而，在纸张中加填也对纸张质量和造纸工业生产造成负面影响，加填的纸张，由于填 料分散于纤维之间，使纸张的结构疏松多孔，减少了纤维间的相互接触和氢键结合，使纸张 的物理强度下降，加填还会使纸张掉毛掉粉现象增加，并使纸张毛细孔增加，提高了纸张的 吸收性，减小纸张的伸缩变形和保水性能，加填还会降低纸张的施胶度，尤其是碱性填料对 酸性施胶的危害更大。
[0005] 纳米二氧化硅具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性， 能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮 性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅，可明显改善 涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大 大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米Si02还可与有机颜料配用，可获得光致 变色涂料，M. P . J . Peeters等用溶胶凝胶法合成了含纳米二氧化娃SP30的全透明的 耐温涂料H. Schmidt等合成了很厚的含纳米Si02的涂料，并耐高温，在500°C下没有出现 裂缝，Fayna Mamme ri等合成了 P MMA- Si02纳米涂料。明显增强了涂料的弹性和强度。
[0006] 纳米氧化硅具有常规Si02所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红 外反射特性。经紫外一可见分光光度计测试表明，它对波长400nm以内的紫外光吸收率高 达70%以上，对波长800nm以外的红外光反射率也达70%以上，它添加到涂料中能对涂料形 成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料的隔热性，徐国财等通过 纳米微粒填充法，将纳米氧化硅作掺杂到紫外光同化涂料中，明显地提高了紫外光固化涂 料的硬度和附着力，还减弱了紫外光同化涂料吸收UV辐射的程度，从而降低了紫外光同 化涂料的同化速度。
[0007] 纸是在纸机上抄造形成的，湿纸页在网部的脱水成形，再经压榨及干燥部的进一 步强化脱水而成。造纸过程中加入矿物填料不仅可用来改进纸张的光学性能、平滑度和印 刷适印性等，而且节约能源、降低原料消耗、提高纸品性能和产量，在造纸领域广泛采用。
[0008] 目前的纸张浆内施胶剂主要有松香胶、强化松香胶、分散松香胶、石油树脂胶、石 蜡胶等，其中松香类施胶剂和石油树脂类施胶剂主要用于酸性抄纸，对填料改性效果较差， 难以达到工业化生产的要求。因此迫切希望找到一种填料改性方法，在增强纸张性能的同 时赋予纸张良好的施胶性。
[0009]
【发明内容】
： 对纳米二氧化硅进行表面改性是减小其不良影响的有效途径。用硬脂酸的钾盐或钠盐 与淀粉或铝盐的复合物对纳米二氧化硅改性，改性后纳米二氧化硅表面的复合物可为改性 剂提供结合点，在一定程度上能提高硬脂酸的施胶效率。
[0010] 本发明为了降低纳米二氧化硅加填对纸张的负面影响，提高其对抄纸适应性，赋 予纸张更多的特殊性能。研发了一种硬脂酸改性纳米二氧化硅，使表面改性和加填合二为 一，缓解了加填对纸张的损伤，提高了纸张的性能。采用硬脂酸改性纳米二氧化硅的方式， 显著提高了纸张表面的粗糙度，降低纸张表面能，使处理后的纸张静态接触角明显增加，获 得了良好的疏水性能。所采用的制备方法工艺简单、成本低廉，具有实用价值。
[0011] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种硬脂酸改性纳米二氧化硅抄造的纸张，按如下步骤制备：（1)先将硫酸铝配成质 量浓度为5% -20%的水溶液，浸渍滤纸l-3min后，将滤纸在100-105°c下烘干编号；（2)将 浓度为6-10%的硬脂酸于乙醇中，按纳米二氧化硅：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入纳米二 氧化硅分散于硬脂酸-乙醇溶液中，获得含有纳米二氧化硅的硬脂酸一乙醇溶液，将步骤 (1)中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该硬脂酸-纳米二氧化硅的乙醇溶液中提拉浸渍数次； 之后，先风干24-48h，即得。
[0012] 优选的，步骤（2)中用涂料刮棒将所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅在所述滤纸表 面进行涂布，涂布量要控制为5-10g/m 2 优选的，步骤（2)中用涂料刮棒将所述的硬脂酸改性纳米二氧化硅在所述滤纸表面进 行涂布，涂布量要控制为8g/m2 优选的，将含有纳米二氧化硅的硬脂酸一乙醇溶液超声振荡5-10min。
[0013] 优选的，将所述提拉浸渍后的滤纸在恒温鼓风干燥箱于100°C -105°c干燥 15_20min〇
[0014] -种硬脂酸改性纳米二氧化硅，组成为硬脂酸8-12份，纳米二氧化硅2-3份、乙 醇90-85份；按如下步骤制备：（1)先将硫酸铝配成质量浓度为5% -20%的水溶液，浸渍 滤纸l-3min后，将滤纸在100-105°C下烘干编号；（2)将浓度为6-10%的硬脂酸于乙醇中， 按纳米二氧化硅：硬脂酸=1 :1~1 :4的比例加入