[发明专利]一种耐火耐潮和高韧性凝胶纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料包装、造纸、印刷等领域，具体的说，涉及一种耐火耐潮和高韧性凝胶纸及其制备方法。 

背景技术

纸是汉族劳动人民长期经验的积累和智慧的结晶，用于书写、印刷、绘画或包装等的片状纤维制品。在上古时代，祖先主要依靠结绳记事，以后渐渐发明了甲骨文，开始用甲骨作为书写材料。后来又发现和利用竹片和木片以及缣帛作为书写材料。但由于缣帛太昂贵，竹片太笨重，于是便导致了纸的发生。据考证，中国西汉时已开始了纸的制作，魏晋南北朝时期纸广泛流传，并普遍为人们所使用。随着造纸术进一步提高，造纸原料也多样化，纸的名目繁多，如竹帘纸、藤纸、鱼卵纸等。蔡伦造纸的原料广泛，以烂渔网造的纸叫网纸，破布造的纸叫布纸。隋唐时期；著名的宣纸诞生。唐代在前代染黄纸的基础上，又在纸上均匀涂蜡，使纸具有光泽莹润，艳美的优点，人称硬黄纸。至晋代(4世纪)时，纸已最终取代帛简成为主要书写材料。 

纸的品种很多，习惯分类方法如下： 

1、按生产方式分为手工纸和机制纸。手工纸以手工操作为主，利用帘网框架、人工逐张捞制而成。质地松软，吸水力强，适合于水墨书写、绘画和印刷用，如中国的宣纸。其产量在现代纸的总产量中所占的比重很小。机制纸是指以机械化方式生产的纸张的总称，如印刷纸、包装纸等。 

2、按纸张的厚薄和重量分为纸和纸板。两者尚没有严格的区分界限。一般以每平方米重200g以下的称为纸，以上的称为纸板。纸板占纸总产量的40～50％左右，主要用于商品包装，如箱纸板、包装用纸板等。国际上通常对纸和纸板分别进行统计。 

3、按用途分为：新闻纸，是一种主要供新闻出版用的特种印刷纸，由于所占比重较大，习惯上单列一类；印刷纸、书写纸，供印刷及书写用并包括绘画和制图用纸；包装纸；牛皮纸；技术用纸(工农业技术用纸)；生活卫生用纸；加工原纸，供进一步制造加工纸用；纸板；加工纸等。 

由上观之，目前纸的制造材料大都由植物纤维和非植物纤维(无机纤维、化学纤维、金属纤维等)经加工而成。纸的特点有很多，现在最普遍使用的以植物纤维为主要原料合成的纸具有质轻、吸水性强、硬度小、柔韧性较差，易折叠、不易导电的特点。然而其在复杂的 外部环境下(温度、湿度、电场变化频繁)容易发生纸张自燃、发潮发霉、腐蚀等现象，不易长期使用以及保存。现代科技为了满足纸在某些特定条件下的应用，采用增加某些具有特定功能的添加剂或者涂敷、合成的方式进行复合。例如，中国专利CN103334336A提供的气凝胶纸，由二氧化硅气凝胶与玻纤纸复合而成。厚度为0.3～1.2mm。具有像纸一样的柔性和挠曲性，可耐600℃高温，不易燃且导热系数低。中国专利CN103303930A制备出厚度最小仅为0.3mm的气凝胶纸，通过对该气凝胶纸的单独使用或叠加使用，几乎可以运用到所有需要隔热保温的场合。 

随着高分子材料——塑料、橡胶、纤维和粘合剂的发展及广泛应用，塑料纸应运而生。塑料是以合成或天然的高分子树脂为主要材料，添加各种助剂后，在一定的温度和压力下具有延展性，冷却后可以固定其形状的一类材料。塑料纸是加工纸的一种，外观像层状塑料的制品，坚韧而轻薄，具有防水、耐酸和耐碱等优越性质，可供制造玩具、家具、收音机和电视机的外壳等的代用品。此外高分子纸比平常使用的纤维素纸湿度高，耐折叠，不易变形，耐水，耐化学药品和微生腐蚀、易改性、易加工的优点，然而，高分子纸的刚性差，且由于不能被微生物分解，处理困难，易污染环境，因而限制了高分子纸的生产和使用。 

为解决植物纤维纸张的柔韧性差、燃点低、易发潮霉变的缺点，我们制备了一种高分子水凝胶纸材料。高分子水凝胶是一类具有三维网络结构的高聚物。凝胶本身的三维网络结构使得其具有优良的耐火性能，适宜在高火险环境下保存和使用；其独特的保水储水性能能够有效的适应材料本身所处的湿度环境，具有优异的耐潮湿特性，并随着外部环境的改变而自身调节到一个平衡态；凝胶本身的多重复合交联方式使其具备纸张所必须的书写强度，并提供了高的韧性，使得纸张不易出现折痕、褶皱，有效保持所记录材料的完整。本发明充分考虑了纸张使用时所必须的强度，采用的原料成本低、工艺简单、易于批量工业化生产，并且具有制造简单及成本低等特点，得到的凝胶纸具有优异的耐火性、耐潮性和高韧性，可广泛应用于外部环境条件(温度、湿度等)变化较大的场所长时间使用，在极端天气地区以及工程环境下也拥有广泛的应用前景。 

发明内容