[发明专利]一种废旧纸张制备的纸基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废旧纸张制备的纸基复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

近年来，我国纸张用量呈现加速上升趋势。2011年我国全年纸制品消费总量近亿吨，与2001年相比年消费总量增长170％(期间年均增长率超过10％)，而同期回收率增长仅为16％。事实上，废旧纸张中富含大量纤维素等天然高分子成分，具有再生制备材料和循环利用的价值。因此，以上述条件为基础，发展废旧纸张的有效循环利用具有环境与经济的双重效益。伴随着公众环保意识的增强和全社会推动环境友好型经济的努力，废旧纸张的高品质二次利用成为了关注的焦点，现有的废纸回收利用方式，存在着诸多的弊端。

归纳总结当前国内外回收利用废旧纸张方法和途径主要有三种：(1)水力再生浆技术：即将纸基材料中的纸浆分离出来，生产再生纸。如山东世纪阳光集团有限公司利用再生废纸成功的制备出包装纸与纸板(专利号：201020120918.7)，此外，卢章文等开展了废纸制备高档清洁用纸的研究(专利号：97108542.0)此类技术生产成本低，但在加工过程中存在潜在的二次污染。(2)塑木技术：纸基材料本身含有优质的木质纤维，这类技术是将它们碾碎挤压与塑料复合，生产成塑木产品。岳孔等利用办公废纸-废木刨花研制成功木工板(专利号：201310325784.0)耐水性好。(3)彩乐板技术：将回收的含有纸基材料和其他材质废旧物经简易分离后，直接粉碎、热压成型。如利乐中国有限公司利用废旧纸基复合软包装废弃物生产彩乐板的技术，以及丁秋霞等利用废纸进行了纸面石膏板类建筑材料的研究，都具有很好的利用价值，但其尚未克服能耗高、加工条件苛刻等因素。(4)再生燃料技术：采用废纸加工生产乙醇等再生燃料，如丹麦诺维信公司与生物燃料制造商Fiberight公司合作，采用废纸和废纸板生产出燃料乙醇，并将其加工成E85乙醇汽油进行了汽车运行实验，然而此类技术所得产品属于一次性产品，无法再次回收，不利于实现废旧纸张的长期循环利用。

显然，从国内外现有技术状况来说，除用废纸制备再生纸浆外，成型材料还是以与塑料复合和机械压合作为成型等方法。但是，这些得到再生材料的方法，带来一些不利影响：(1)塑化后难以降解：纸张本为可降解生物质材料，弃用后可在大气环境下自然分解或降解，不易对环境造成持续污染，而与塑料复合的结果是使得遗弃之后的材料失去大气环境下自然降解或分解的优势；(2)回收利用过程中产生新的环境污染物：如废旧纸张脱墨过程中会产生大量中间废弃物，如次氯酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、1，4-二恶烷等一系列有毒物质，在循环过程中极易造成“二次污染”，导致恶性循环；(3)低品质再制造纸材在结束短暂使用寿命后再次成为废弃物，并没有从根本途径解决相关问题，无法充分发挥纸质材料的天然特性。由于上述这些缺点的存在，制备达到相应力学性能、再生无污染、提高使用周期等的纸基复合材料，对于提高废旧纸张回收率、提高回收的经济和社会效益等都具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种条件温和、易于操作、步骤简单，可以有效实现生产生活中废旧纸张长效循环、高品质再利用的技术。

以废旧纸张为原料，经浸泡、粉碎获得原料纸浆，而后，在20.0～90.0℃某恒定温度下与5.0％～15.0％浓度的聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛或聚醋酸乙烯酯等粘合剂和E玻璃纤维、棉纤维、聚丙烯腈纤维或亚麻纤维进行复合，进而在此温度范围内浇铸成型，加工为纤维增强型纸基复合材料；所制得纤维增强性纸基复合材料密度范围为13.48g/100cm³～19.11g/100cm³，外观呈浅褐色，无气味，外表面光滑，质地较软，断面有可视交错状纤维结构，材料弯曲模量可达到1121.073MPa，拉伸模量可达到741.561MPa。新材料与传统材料相比可降解、轻质、环保；与传统废纸回收方法相比，可长期多次循环使用。

一种废旧纸张制备纸基复合材料的方法，以废旧纸张为原料，经浸泡、粉碎获得原料纸浆，而后，在20.0～90.0℃恒定温度下与5.0％～15.0％浓度的选自聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛或聚醋酸乙烯酯之一的粘合剂和E玻璃纤维、棉纤维、聚丙烯腈纤维或亚麻纤维之一的增强纤维进行复合，进而在20.0～90.0℃恒定温度下浇铸成型，加工为纤维增强型纸基复合材料。