一种高强包装化学纤维纸的制备方法

摘要

本发明属于新型造纸产业的技术领域，提供了一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特点是先在化学纤维表面涂覆脂肪酸盐，使得纤维的亲水、润湿性得到提高，然后再采用激光表面涂覆法，在化学纤维表面涂覆丙烯酸树脂，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的薄膜，使其在抄造过程中，提高了化学纤维纸张的强度，解决一般化学纤维具有光滑的表面，对水的浸润性较差，表面活性低，纤维间难以形成理想的结合，在化学纤维与其他纤维原料混合抄纸过程中存在纤维难以分散、纸张纤维间结合强度低等缺点。同时扩展了化学纤维纸的应用空间。本发明的方法实施简单，过程环保，成本较低，可实现规模生产。

权利要求

1.一种高强包装化学纤维纸的制备方法，通过先对化学纤维表面进行活化，然后涂覆脂肪酸盐，使得纤维的亲水性及润湿性得到提高，然后再采用激光表面涂覆法，在化学纤维表面涂覆丙烯酸树脂，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的薄膜，进一步抄纸制得高强包装化学纤维纸，具体步骤如下：（1）将化学纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，一定时间后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，一定时间后取出过滤以除去纤维表面的油剂；然后用配置好的酸性或碱性处理溶液涂覆其表面，得到表面活化的化学纤维；

（2）将步骤（1）所得的活化化学纤维干燥后，用脂肪酸盐涂覆其表面，将丙烯酸树脂涂覆于化学纤维表面，然后采用激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；

（3）将步骤（2）得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

2.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述化学纤维为芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚对苯并咪唑纤维、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维或聚酰亚胺纤维中的一种。

3.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述二氯乙烷的加热时间为1 1.5h，无水乙醇的加热时间为0.5 1h。

~ ~

4.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述处理溶液为氢氧化钠溶液、硫酸溶液或磷酸溶液。

5.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述化学纤维干燥后的表面含水率应不高于2%。

6.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述脂肪酸盐为长链碳原子数为6 12的脂肪酸的钠盐或钾盐。

~

7.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述丙烯酸树脂的固含量为40 60%，羟基含量为2 3%。

~ ~

8.根据权利要求1所述一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述激光焊接采用YAG激光器，输出功率设置为500 1000W，焊接时间为3-5s。

~

说明书

一种高强包装化学纤维纸的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于造纸产业的技术领域，提供了一种高强包装化学纤维纸的制备方法。

背景技术

[0002] 造纸产业是与国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业，纸及纸板的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明程度的标志。造纸产业具有资金技术密集、规模效益显著的特点，其产业关联度强，市场容量大，是拉动林业、农业、印刷、包装、机械制造等产业发展的重要力量，已成为我国国民经济发展的新的增长点，是我国国民经济中具有可持续发展特点的重要产业。

[0003] 造纸工业是发达国家国民经济十大支柱性产业之一。激光产业的出现推动了光电产业的发展，是信息产业的支柱产业。经过多年快速增长，我国造纸行业2012年后也逐渐步入成熟阶段，生产量、消费量增长率逐渐放缓，2015年总生产量已达10,710万吨，年增长率仅为2.29%，远低于2006年至2015年期间5.71%的年均增长水平。我国目前造纸企业有6000家以上。近年来我国造纸工业的发展进入成熟期。

[0004] 化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料，经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。中国虽然是全球最主要的纺织品输出国，但同时也可以说是全球最主要的纤维消费国家。中国人造纤维的生产量70%～80%供应国内消费使用，但是在不断的扩产增建下，中国的人造纤维的出口比例将会渐渐增加，预测至2020年全球的各种纤维需求量更将推升到9500万公吨。中国产业调研网发布的
2016年版中国化学纤维市场现状调研与发展前景趋势分析报告认为，随着全球化纤生产进一步向中国转移，中国已经成为世界最大的化纤生产国。中国化纤产量占据全球总量的60%以上。我国化纤工业持续快速发展，综合竞争力明 显提高，全面完成了规划的各项目标任务，有力推动和支撑了纺织工业和相关产业的发展，在世界化纤产业中的地位与作用进一步提升。

[0005] 随着纺织工业的发展以及对化学纤维研究的不断深入，开发出了越来越多的化学纤维新品种，化学纤维在造纸工业中已被广泛应用于抄造各种特殊用途的纸张。一些新开发的高性能化学纤维更是为特种纸的研究开发提供了广阔的应用空间，如芳香族聚酰胺纤维可用于生产耐高温、阻燃、绝缘等特种纸，聚乙烯醇纤维可用于生产耐折、耐磨损、耐化学腐蚀等特种纸。但化学纤维一般具有光滑的表面，对水的浸润性较差，表面活性低，纤维间难以形成理想的结合，在化学纤维与其他纤维原料混合抄纸过程中存在纤维难以分散、纸张纤维间结合强度低等缺点，限制了它的应用及性能的发挥。

发明内容

[0006] 针对现有化学纤维抄纸过程中存在纤维难以分散、纸张纤维间结合强度低等缺点，本发明提供一种高强包装化学纤维纸的制备方法，其特点是先在化学纤维表面涂覆脂肪酸盐，使得纤维的亲水、润湿性得到提高，然后再采用激光表面涂覆法，在化学纤维表面涂覆丙烯酸树脂，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的薄膜，使其在抄造过程中，提高了化学纤维纸张的强度，解决一般化学纤维具有光滑的表面，对水的浸润性较差，表面活性低，纤维间难以形成理想的结合，在化学纤维与其他纤维原料混合抄纸过程中存在纤维难以分散、纸张纤维间结合强度低等缺点。

[0007] 本发明涉及的具体技术方案如下：

[0008] 一种高强包装化学纤维纸的制备方法，通过先对化学纤维表面进行活化，然后涂覆脂肪酸盐，使得纤维的亲水性及润湿性得到提高，然后再采用激光表面涂覆法，在化学纤维表面涂覆丙烯酸树脂，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的薄膜，进一步抄纸制得高强包装化学纤维纸，具体步骤如下：

[0009] （1）将化学纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，一定时间后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，一定时间后取出过滤以除去纤维表面的油剂；然后用配置好的酸性或碱性处理溶液涂覆其表面，得到表面活化的化学纤维；

[0010] （2）将步骤（1）所得的活化化学纤维干燥后，用脂肪酸盐涂覆其表面，将丙烯酸树脂涂覆于化学纤维表面，然后采用激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；

[0011] （3）将步骤（2）得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

[0012] 优选的，步骤（1）所述化学纤维为芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚对苯并咪唑纤维、聚苯撑吡啶并二咪唑纤维或聚酰亚胺纤维中的一种。

[0013] 优选的，步骤（1）所述二氯乙烷的加热时间为1 1.5h，无水乙醇的加热时间为0.5~ ~1h。

[0014] 优选的，步骤（1）所述处理溶液为氢氧化钠溶液、硫酸溶液或磷酸溶液。

[0015] 优选的，步骤（2）所述化学纤维干燥后的表面含水率应不高于2%。

[0016] 优选的，步骤（2）所述脂肪酸盐为长链碳原子数为6 12的脂肪酸的钠盐或钾盐。~

[0017] 优选的，步骤（3）所述丙烯酸树脂的固含量为40 60%，羟基含量为2 3%。~ ~

[0018] 优选的，步骤（3）所述激光涂覆采用YAG激光器，输出功率设置为500 1000W，焊接~时间为3-5s。

[0019] 通常，化学纤维表面缺乏活性基团，表面浸润性也较差，与增强膜层的界面粘接力较弱，使得层间易于滑动，横向抗拉强度很低，限制其应用。同时，很多化学纤维具有皮芯结构，芯部的棒状分子依靠氢键结合在一起，作用力弱，而表皮的结晶度高，分子量呈刚性。当纤维表皮受到破坏，力学性能严重下降，因此，化学纤维的表面增强及界面粘接强度的提高非常重要。采用化学方法在化学纤维表面引入活性基团，并使之发生一定程度的水解，增强分子链活性，有利于脂肪酸盐薄膜层与化学纤维的分子链相互缠绕结合。界面层厚度越大，界面越模糊，两相分子链结合越紧密，在横向外力作用下，层间滑动越不容易。本发明首先采用涂覆脂肪酸盐，再利用激光的急速焊接使化学纤维表面的丙烯酸树脂牢固致密的焊接在表面微熔化的化学纤维表面，实现致密结合的方法，以确保化学纤维抄纸后界面间的结合强度。

[0020] 本发明提供了一种高强包装化学纤维纸的制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

[0021] 1.本发明的方法克服了化学纤维表面活性低，浸润性较差，纤维间难以形成理想结合的缺陷。

[0022] 2.本发明利用激光的急速焊接使化学纤维表面的丙烯酸树脂牢固致密的焊接在表面微熔化的化学纤维表面，实现致密结合，改善了化学纤维与其他组分混合抄纸过程中纤维的分散性及界面间结合强度，有利于扩展化学纤维纸的应用空间。

[0023] 3.本发明通过在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的薄膜，提高了抄造过程中化学纤维布的强度。

[0024] 4.本发明的方法实施简单，过程环保，成本较低，可实现规模生产。

具体实施方式

[0025] 以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

[0026] 实施例1

[0027] 一种高强包装化学纤维纸的制备方法，以芳纶纤维纸为例，其制备化学纤维纸的具体过程如下：

[0028] 将芳纶纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，90min后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，50min后取出过滤以除去纤维表面的油剂。然后将芳纶纤维用配置好的浓度为40%的氢氧化钠处理溶液涂覆于纤维表面，得到表面活化的芳纶纤维；将所得的活化芳纶纤维干燥至表面含水率低于2%后，用月桂酸钠涂覆其表面，然后将固含量为45%，羟基含量为2%的丙烯酸树脂涂覆于芳纶纤维表面，采用YAG激光器，设置输出功率为700W，激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

[0029] 对实施例1得到的包装纤维纸，测试其力学性能，得到的层向拉伸强度、轴向拉伸强度及模量如表1所示。

[0030] 实施例2

[0031] 一种高强包装化学纤维纸的制备方法，以芳纶纤维纸为例，其制备化学纤维纸的具体过程如下：

[0032] 将芳纶纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，60min后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，60min后取出过滤以除去纤维表面的油剂。然后将芳纶纤维用配置好的浓度为50%的硫酸处理溶液涂覆于纤维表面，得到表面活化的芳纶纤维；将所得的活化芳纶纤维干燥至表面含水率低于2%后，用己酸钾涂覆其表面，然后将固含量为50%，羟基含量为3%的丙烯酸树脂涂覆于芳纶纤维表面，采用YAG激光器，设置输出功率为500W，激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

[0033] 对实施例2得到的包装纤维纸，测试其力学性能，得到的层向拉伸强度、轴向拉伸强度及模量如表1所示。

[0034] 实施例3

[0035] 一种高强包装化学纤维纸的制备方法，以芳纶纤维纸为例，其制备化学纤维纸的具体过程如下：

[0036] 将芳纶纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，80min后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，50min后取出过滤以除去纤维表面的油剂。然后将芳纶纤维用配置好的浓度为50%的磷酸处理溶液涂覆于纤维表面，得到表面活化的芳纶纤维；将所得的活化芳纶纤维干燥至表面含水率低于2%后，用己酸钠涂覆其表面，然后将固含量为50%，羟基含量为3%的丙烯酸树脂涂覆于芳纶纤维表面，采用YAG激光器，设置输出功率为1000W，激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

[0037] 对实施例3得到的包装纤维纸，测试其力学性能，得到的层向拉伸强度、轴向拉伸强度及模量如表1所示。

[0038] 实施例4

[0039] 一种高强包装化学纤维纸的制备方法，以芳纶纤维纸为例，其制备化学纤维纸的具体过程如下：

[0040] 将芳纶纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，60min后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，60min后取出过滤以除去纤维表面的油剂。然后将芳纶纤维用配置好的浓度为40%的氢氧化钠处理溶液涂覆于纤维表面，得到表面活化的芳纶纤维；将所得的活化芳纶纤维干燥至表面含水率低于2%后，用月桂酸钾涂覆其表面，然后将固含量为40%，羟基含量为3%的丙烯酸树脂涂覆于芳纶纤维表面，采用YAG激光器，设置输出功率为600W，激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

[0041] 对实施例4得到的包装纤维纸，测试其力学性能，得到的层向拉伸强度、轴向拉伸强度及模量如表1所示。

[0042] 实施例5

[0043] 一种高强包装化学纤维纸的制备方法，以芳纶纤维纸为例，其制备化学纤维纸的具体过程如下：

[0044] 将芳纶纤维置于1，2-二氯乙烷中，加热至沸腾状，90min后取出过滤，再置于无水乙醇中，加热至沸腾状，30min后取出过滤以除去纤维表面的油剂。然后将芳纶纤维用配置好的浓度为45%的磷酸处理溶液涂覆于纤维表面，得到表面活化的芳纶纤维；将所得的活化芳纶纤维干燥至表面含水率低于2%后，用月桂酸钠涂覆其表面，然后将固含量为45%，羟基含量为2%的丙烯酸树脂涂覆于芳纶纤维表面，采用YAG激光器，设置输出功率为800W，激光急速使化学纤维表面熔化与丙烯酸树脂牢固焊接连接，从而在化学纤维表面形成均匀有序且结构致密的丙烯酸树脂薄膜；得到的表面牢固连接致密的丙烯酸树脂薄膜的化学纤维按照常规的抄纸工艺抄造，得到高强包装化学纤维纸。

[0045] 对实施例5得到的包装纤维纸，测试其力学性能，得到的层向拉伸强度、轴向拉伸强度及模量如表1所示。

[0046] 表1：

[0047]

[0048] 由表1可见：

[0049] （1）本发明制得的包装纤维纸，层向拉伸强度提高幅度达25%以上，可见丙烯酸树脂涂层与芳纶纤维的界面结合较好。

[0050] （2）本发明制得的包装纤维纸，轴向拉伸强度有明显提高，达25%以上，轴向拉伸模量也有相应提高，可见其抗拉能力大幅增强，丙烯酸树脂涂层的增强效果显著。