CN103319113A - 一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，所述环保纸基材包含按重量分数比混合的以下组分：改性无机粉体50-80份、耐高温聚合物20-50份、扩链剂0.02-0.5份、热稳定剂0.02-0.25份、发泡剂0.02-0.25份；所述环保纸基材的制备包括以下步骤：（1）改性无机粉体的制备；（2）改性无机粉体与耐高温聚合物混合粒料的制备；（3）高填充耐高温环保纸基材的制备。本发明所制备的环保纸基材，既缓解了废弃塑料引起的“白色污染”，达到回收利用高值化的目的，也实现了无机粉体的高填充；同时，该环保纸基材挺度好，能耐120℃以上的温度，有利于提高办公效率，减少卡纸等故障的发生。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术中复合填充基材技术领域，尤其是一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种半结晶的热塑性聚酯，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，如韧性好、耐冲击、耐摩擦、耐蠕变。长期使用温度可达120℃，且电绝缘性优良。近年来，随着PET产品的产量不断提高，特别是作为饮料食品包装材料的应用以来，每年以10%的速度迅速增长，而一次性PET包装瓶使用后大多随意抛弃，造成了严重的环境污染，其回收再利用成为当前国际社会日益关注的重要课题，尽管废弃PET瓶的回收率已在逐年提高，但大部分是“降级利用”，如生产低档纤维、薄膜和非食用包装瓶等，而“升级”用作高性能工程塑料所占比例很低。
芳香族聚碳酸酯（PC）是另一类耐高温且强韧的热塑性聚酯，悬臂梁缺口冲击强度为600～900J/m，长期使用温度可高达135℃。PC的全球产量和消费量仅次于尼龙，位列五大通用工程塑料第二位。2006年全球PC的产量为334万t，而中国进口量高达89.9万t。业内人士预测，在未来5-10年，中国消费量还将以10-15%的速度增加，从而导致废弃PC的量也越来越多。
而中国的造纸行业生产消费将保持平稳增长，预计2015年全国纸及纸板消费量11470万吨，比2010年年均增长4.6％；纸及纸板总产能为13000万吨左右，总产量达到11600万吨，年均增长4.6％。其中文化书写办公用纸包括胶版纸、书写纸、静电复印纸、电脑打印纸、有光纸等占相当大比例，目前这些办公用纸存在的一个主要问题是耐高温（100℃以上）严重不足，特别是在复印、电脑打印等情况下常会翘边、皱折，有时还会因此而卡纸等，从而浪费资源，影响办公效率。因此开发出一种能在较长时间内耐100℃以上温度的价格便宜的环保纸变得刻不容缓，目前还没有类似的专利报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种高填充耐高温环保纸基材，包含按重量分数比混合的以下组分：
而且，所述改性无机粉体是指将无机粉体和表面处理剂一起加入到高速搅拌机内，在80-120℃高速搅拌处理30-120min后所得到的粉体。
而且，所述无机粉体至少是粒径在1000-4000目的碳酸钙、粉煤灰、脱硫石膏或滑石粉中的一种。
而且，所述表面处理剂至少是硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种，所述表面处理剂用量为无机粉体重量的0.5-1%。
而且，所述硅烷偶联剂至少为γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
而且，所述钛酸酯偶联剂至少为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、植物酸型单烷氧基类钛酸酯、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯或磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
而且，所述耐高温聚合物至少为聚对苯二甲酸乙二醇酯或芳香族聚碳酸酯中的一种，所述耐高温聚合物特性粘度在0.60-0.75dL/g。
而且，所述扩链剂至少为2,2-双(2-噁唑啉）、二恶唑啉、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物、四缩水甘油基二氨基二苯甲烷、CESA—Extend扩链剂或均苯四甲酸二酐中的一种。
而且，所述热稳定剂至少为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯或4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种。
而且，所述发泡剂至少为三肼基均三嗪、5-苯基四氮唑、偶氮二碳酸钡、偶氮二甲酸钡或联二脲中的一种。
一种高填充耐高温环保纸基材制备方法，包括以下步骤：
（1）改性无机粉体的制备：将干燥的无机粉体和占其重量0.5-1%的表面处理剂一起加入到高速搅拌机内，在80-120℃的温度之间，搅拌30-120min，即可获得改性无机粉体；
（2）混合粒料的制备：具体步骤
①所得改性无机粉体50-80份和耐高温聚合物20-50份，加入到密炼机内，熔融共混30min，然后经单螺杆挤出造粒获得混合粒料。
②高填充耐高温环保纸基材的制备：按步骤（2）所得混合粒料70-130份、扩链剂0.02-0.5份、热稳定剂0.02-0.25份和发泡剂0.02-0.25份的比例混合，依次经双螺杆熔融挤出、吹塑成型获得厚度在80微米的薄膜，此薄膜即为高填充耐高温环保纸基材。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明所获得的纸基材，既缓解了废弃塑料引起的“白色污染”，达到回收利用高值化的目的，也实现了无机粉体的高填充。
2、本发明所获得的纸基材挺度和平整度好，耐折叠，由于该薄膜由无机填料和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，能耐120℃以上温度，有利于提高办公效率，减少纸张应用中故障的发生概率。
具体实施方式
以下本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
实施例1：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性碳酸钙粉体的制备：将100份干燥的粒径1000目的碳酸钙粉体和1份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到80℃并高速搅拌120min，即可获得改性碳酸钙粉体；
（2）混合粒料的制备：取步骤（1）所得改性碳酸钙粉体50份、聚对苯二甲酸乙二醇酯50份，特性粘度0.65dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于265℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.25份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、0.5份扩链剂2,2-双(2-噁唑啉）和0.25份发泡剂三肼基均三嗪，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为0.95g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，由于该薄膜由无机填料和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，能耐120℃以上温度。
实施例2：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性碳酸钙粉体的制备：将100份干燥的粒径2000目的碳酸钙粉体和0.7份γ-氯丙基三乙氧基硅烷一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到100℃并高速搅拌60min，即可获得改性碳酸钙粉体；
（2）混合粒料的制备：取步骤（1）所得改性碳酸钙粉体65份、聚对苯二甲酸乙二醇酯35份，特性粘度0.60dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于265℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.1份二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、0.2份扩链剂均苯四甲酸二酐和0.1份发泡剂三肼基均三嗪，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型等工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为1.05g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，由于该薄膜由无机填料和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，能耐120℃以上温度。
实施例3：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性碳酸钙粉体的制备：将100份干燥的粒径4000目的碳酸钙粉体和0.5份异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到120℃并高速搅拌30min，即可获得改性碳酸钙粉体；
（2）混合粒料的制备：取步骤（1）所得改性碳酸钙粉体80份、回收聚对苯二甲酸乙二醇酯20份，特性粘度0.75dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于265℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.02份三1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、0.02份扩链剂苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物和0.02份发泡剂三肼基均三嗪，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型等工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为1.15g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，由于该薄膜由无机填料和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，能耐120℃以上温度。
实施例4：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性粉煤灰的制备：将100份干燥的粒径2000目粉煤灰和0.5份异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到120℃并高速搅拌30min，即可获得改性粉煤灰。
（2）混合粒料的制备：取（1）所得改性粉煤灰80份、聚碳酸酯20份，特性粘度0.60dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于270℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.02份三1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、0.02份扩链剂苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物和0.02份发泡剂三肼基均三嗪，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为1.10g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，且能耐135℃以上温度。
实施例5：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性粉煤灰的制备：将100份干燥的粒径为4000目的粉煤灰和1份γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到80℃并高速搅拌120min，即可获得改性粉煤灰；
（2）混合粒料的制备：取步骤（1）所得改性粉煤灰50份、聚碳酸酯50份，特性粘度0.70dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于270℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.25份二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、0.5份扩链剂CESA—Extend扩链剂和0.25份发泡剂偶氮二甲酸钡，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为1.00g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，且能耐135℃以上温度。
实施例6：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性滑石粉的制备：将100份干燥的粒径2000目的滑石粉和1份γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到80℃并高速搅拌120min，即可获得改性滑石粉；
（2）混合粒料的制备：取步骤（1）所得改性滑石粉50份、聚碳酸酯50份，特性粘度0.70dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于270℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.25份4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、0.5份扩链剂四缩水甘油基二氨基二苯甲烷和0.25份发泡剂5-苯基四氮唑，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为1.00g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，且能耐135℃以上温度。
实施例7：一种高填充耐高温环保纸基材及制备方法，其制备工艺为：
（1）改性脱硫石膏粉的制备：将100份干燥的粒径2000目的脱硫石膏粉和1份γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷一起加入到可升温高速搅拌机内，升温到80℃并高速搅拌120min，即可获得改性脱硫石膏粉；
（2）混合粒料的制备：取步骤（1）所得改性脱硫石膏粉50份、回收聚碳酸酯50份，特性粘度0.70dL/g，使用前于120℃烘箱中干燥4小时，一起加入到密炼机内，于270℃熔融共混30min，后经单螺杆挤出造粒即得混合粒料；
（3）环保纸基材的制备：在步骤（2）所得混合粒料中加入0.25份植物酸型单烷氧基类钛酸酯、0.5份扩链剂均苯四甲酸二酐和0.25份发泡剂联二脲，经双螺杆熔融挤出、吹塑成型工艺获得厚度约80微米左右的环保纸基材薄膜。
测试结果表明，该环保纸基材薄膜比重为1.00g/cm3，挺度和平整度好，耐折叠，且能耐135℃以上温度。
Claims (9)
1.一种高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：包含按重量分数比混合的以下组分：
2.根据权利要求1所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述改性无机粉体是指将无机粉体和表面处理剂一起加入到高速搅拌机内，在80-120℃C高速搅拌处理30-120min后所得到的粉体。
3.根据权利要求1所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述无机粉体至少是粒径在1000-4000目的碳酸钙、粉煤灰、脱硫石膏或滑石粉中的一种。
4.根据权利要求2所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述表面处理剂至少是硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种，所述表面处理剂用量为无机粉体重量的0.5-1%。
5.根据权利要求4所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述硅烷偶联剂至少为γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基二乙氧基乙二胺丙基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
6.根据权利要求4所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂至少为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、植物酸型单烷氧基类钛酸酯、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯或磷酸型单烷氧基类钛酸酯中的一种。
7.根据权利要求1所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述耐高温聚合物至少为聚对苯二甲酸乙二醇酯或芳香族聚碳酸酯中的一种，所述耐高温聚合物特性粘度在0.60-0.75dL/g。
8.根据权利要求1所述的高填充耐高温环保纸基材，其特征在于：所述扩链剂至少为2,2-双(2-噁唑啉）、二恶唑啉、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物、四缩水甘油基二氨基二苯甲烷、CESA—Extend扩链剂或均苯四甲酸二酐中的一种；所述热稳定剂至少为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯或4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)中的一种；所述发泡剂至少为三肼基均三嗪、5-苯基四氮唑、偶氮二碳酸钡、偶氮二甲酸钡或联二脲中的一种。
9.一种高填充耐高温环保纸基材制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）改性无机粉体的制备：将干燥的无机粉体和占其重量0.5-1%的表面处理剂一起加入到高速搅拌机内，在80-120℃C的温度之间，搅拌30-120min，即可获得改性无机粉体；
（2）混合粒料的制备：具体步骤为：
①所得改性无机粉体50-80份和耐高温聚合物20-50份，加入到密炼机内，熔融共混30min，然后经单螺杆挤出造粒获得混合粒料。
②高填充耐高温环保纸基材的制备：按步骤（2）所得混合粒料70-130份、扩链剂0.02-0.5份、热稳定剂0.02-0.25份和发泡剂0.02-0.25份的比例混合，依次经双螺杆熔融挤出、吹塑成型获得厚度在80微米的薄膜，此薄膜即为高填充耐高温环保纸基材。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130925 |