一种新型纸的制备方法

摘要

一种新型纸的制备方法，包括如下步骤：称取水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅和石墨烯，先将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌使聚氨酯树脂均匀分散在水中形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，最后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；吹风机将本体层的表面灰尘等污染物吹掉，然后干燥；将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层的正反两面形成聚氨酯涂层，然后干燥，再放置，便得到所述新型纸。本发明新型纸具有制备工艺简单、对环境无污染、阻隔性高、抗静电性能好、易于产业化等优点。

权利要求

1.一种新型纸的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

(1)称取水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅和石墨烯，先将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌使聚氨酯树脂均匀分散在水中形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，最后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

(2)吹风机将本体层的表面灰尘等污染物吹掉，然后在第一预定条件下干燥；

(3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层的正反两面形成聚氨酯涂层，然后在第二预定条件下干燥，再在第三预定条件下放置，便得到所述新型纸；

所述待涂溶液中水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯的质量比为，水：水性聚氨酯树脂：纳米二氧化硅：石墨烯＝1000：100～50：10～1：10～1。

2.根据权利要求1所述的新型纸的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述第一预定条件为在80～100℃干燥箱中干燥10min。

3.根据权利要求1所述的新型纸的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第二预定条件为在100～120℃烘箱中干燥10～30min。

4.根据权利要求1所述的新型纸的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第三预定条件为20～40℃的环境中放置24～48h。

说明书

一种新型纸的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型纸及其制备技术领域。

背景技术

[0002] 纸由于具有可循环使用、对环境污染小等特点，在香烟、酒、饮料等包装领域应用十分广泛。然而，纸也有明显的缺点：防水性差、易受潮、阻隔性差，这些缺点使其在特殊高端包装领域应用受限。为了弥补纸本身的缺陷，最常用的方法是在纸表面涂布一定量的涂料获得涂布纸，然而目前市场上的涂布纸只能满足普通的包装要求，对于阻隔性要求更高的烟、酒、饮料包装则需要在纸表面蒸镀铝箔等金属或者复合铝箔及塑料等方式才能满足要求，工序多且工艺复杂，对环境也有不小的污染。发展更简单更环保的方法提高纸的阻隔性使其满足香烟、饮料和酒类包装是目前国内外需要迫切解决的重要课题。

[0003] 石墨烯由于各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构不仅使石墨烯具有非常优异的导电性、强度，还具有优异的阻隔性。很显然，如果能在纸的表面覆盖一层石墨烯涂层，其表面的阻隔性将会大幅度提高，且其表面将具有导电性，纸的力学强度也将得到加强。然而，到目前为止，在纸上制备石墨烯涂层的方法和技术报道甚少，因此，研究和发明一种简单环保的新技术在纸表面覆盖石墨烯涂层具有十分重要的意义。

[0004] 现有技术中，申请公布号为CN104947501A的专利申请公开了一种涂料的制备方法、涂料及涂布纸，方案中在纸上也涂布有石墨烯涂层，但这种涂布纸很好的利用了石墨烯的亲油疏水性能，主要用于制造生产胶版纸，而对于综合阻隔性能要求更高的商品包装纸而言，就不适用于这种胶版纸，两种用纸不能互为通用，因此，非常有必要针对于包装类用纸进行设计升级。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种表面覆盖有石墨烯涂层的新型纸，以及这种新型纸的制备方法。

[0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种新型纸，包括本体层以及涂布在本体层正反面的含有石墨烯和纳米二氧化硅混合物的聚氨酯涂层。

[0007] 一种上述新型纸的制备方法，包括如下制备步骤：

[0008] (1)称取水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅和石墨烯，先将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌使聚氨酯树脂均匀分散在水中形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，最后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

[0009] (2)吹风机将本体层的表面灰尘等污染物吹掉，然后在第一预定条件下干燥；

[0010] (3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层的正反两面形成聚氨酯涂层，然后在第二预定条件下干燥，再在第三预定条件下放置，便得到所述新型纸。

[0011] 作为优选方案，所述待涂溶液中水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯的质量比为，水：水性聚氨酯树脂：纳米二氧化硅：石墨烯＝1000：100～50：10～1：10～1。

[0012] 作为优选方案，在步骤(2)中，所述第一预定条件为在80～100℃干燥箱中干燥10min。

[0013] 作为优选方案，在步骤(3)中，所述第二预定条件为在100～120℃烘箱中干燥10～30min。

[0014] 作为优选方案，在步骤(3)中，所述第三预定条件为20～40℃的环境中放置24～48h。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明设计的一种新型纸尤其适用于香烟、饮料、酒类等商品的包装纸使用，这种新型包装纸的综合阻隔性高、抗静电性能好。同时，这种新型纸的的制备工艺简单，具有环境无污染、易于产业化等优点，是蒸镀纸和复合纸的替代性选择材料。

附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中：

[0017] 图1为本发明的新型纸结构示意图。

[0018] 其中，1为本体层；2为聚氨酯涂层。

具体实施方式

[0019] 下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0020] 请参见图1，本发明设计了一种新型纸，其具体包括：本体层1以及聚氨酯涂层2，聚氨酯涂层2涂布在本体层1的正反面，聚氨酯涂层2含有石墨烯、纳米二氧化硅混合物。

[0021] 本发明还设计了一种上述新型纸的制备方法，具体地列举几个实施例。

[0022] 实施例一

[0023] 这种制备方法包括如下步骤：

[0024] (1)首先按质量比为1000:100:10:10的比例称取一定量的水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯，将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，然后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

[0025] (2)用吹风机将本体层1的表面灰尘等污染物吹掉，然后在80℃干燥箱中干燥10min；

[0026] (3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层1的正反两面，形成聚氨酯涂层2，然后在100℃烘箱中干燥10min，再在温度为20℃的环境中放置48h，便得到所述新型纸。

[0027] 实施例二

[0028] 这种制备方法包括如下步骤：

[0029] (1)首先按质量比为1000:50:1:1的比例称取一定量的水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯，将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，然后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

[0030] (2)用吹风机将本体层1的表面灰尘等污染物吹掉，然后在100℃干燥箱中干燥10min；

[0031] (3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层1的正反两面，形成聚氨酯涂层2，然后在120℃烘箱中干燥30min，再在温度为40℃的环境中放置24h，便得到所述新型纸。

[0032] 实施例三

[0033] 这种制备方法包括如下步骤：

[0034] (1)首先按质量比为1000:80:5:5的比例称取一定量的水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯，将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，然后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

[0035] (2)用吹风机将本体层1的表面灰尘等污染物吹掉，然后在90℃干燥箱中干燥10min；

[0036] (3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层1的正反两面，形成聚氨酯涂层2，然后在110℃烘箱中干燥20min，再在温度为30℃的环境中放置30h，便得到所述新型纸。

[0037] 实施例四

[0038] 这种制备方法包括如下步骤：

[0039] (1)首先按质量比为1000:90:6:3的比例称取一定量的水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯，将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，最后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

[0040] (2)用吹风机将本体层1的表面灰尘等污染物吹掉，然后在85℃干燥箱中干燥10min；

[0041] (3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层1的正反两面，形成聚氨酯涂层2，然后在105℃烘箱中干燥25min，再在温度为35℃的环境中放置40h，便得到所述新型纸。

[0042] 实施例五

[0043] 这种制备方法包括如下步骤：

[0044] (1)首先按质量比为1000:65:3:2的比例称取一定量的水、水性聚氨酯树脂、纳米二氧化硅、石墨烯，将水性聚氨酯树脂加入到水中并进行充分搅拌使聚氨酯树脂均匀分散在水中形成均匀的聚氨酯溶液，再将纳米二氧化硅加入到聚氨酯溶液中进行充分搅拌，最后将石墨烯加入到聚氨酯溶液中并充分搅拌，形成待涂溶液；

[0045] (2)用吹风机将本体层1的表面灰尘等污染物吹掉，然后在95℃干燥箱中干燥10min；

[0046] (3)将待涂溶液通过涂布方法均匀涂布在本体层1的正反两面，形成聚氨酯涂层2，然后在115℃烘箱中干燥25min，再在温度为25℃的环境中放置48h，便得到所述新型纸。

[0047] 由于水性聚氨酯树脂的特性，使其聚氨酯溶液能够更有针对性的均匀分散石墨烯和纳米二氧化硅，从而形成与纸的结合力更强的聚氨酯涂层。

[0048] 由于纳米二氧化硅的的微观粒子尺寸非常小，已经不属于矿物质填料，因此，纳米二氧化硅在聚氨酯溶液进行均匀分散后，就可得到阻隔性能非常优异的涂层，同时纸张的硬度也得到大大提升，还弥补了石墨烯的亲油性。

[0049] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。