[发明专利]一种超疏水再生纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水再生纸的制备方法，属于超疏水材料制备技术领域。

背景技术

在自然界的启发下，超疏水表面逐渐被人们所关注，如荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾腿等，都是很好的代表。超疏水表面一般指材料表面对水的接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超疏水表面具有很多独特优异的表面性能：疏水、自清洁性、防腐、抗结冰、防雾等特性，使得其在众多领域都具有巨大的应用前景。

水一直是纸制品的杀手。当纸张一旦被润湿后，其强度、书写性和美观度都会丧失。而超疏水纸可以解决这一难题，因其具有良好的防水功能，可以应用于各种生活用品中，例如包装材料、运输处理及纸艺品方面。超疏水纸在办公领域和工业领域也起到了重要作用。

再生纸，利用废纸为原料，不但可以节约能耗、减少污染也可以保护生态环境。所以集这些优点于一身的超疏水再生纸不但可以延长纸张使用寿命、扩展其使用范围，同时也可以缓解能源、生态和环境各方面的压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便、易行、环保的超疏水再生纸的制备方法，从而解决纸张遇水失去使用价值、无法用于户外包装和储藏以及造纸业污染耗能严重等问题。本发明利用简单易行的传统造纸工艺及填充料思想，将废纸二次利用，制备得到了超疏水再生纸，其表面接触角大于150°，滚动角小于10°，可书写性好，且具有大规模制备的潜力。

一种超疏水再生纸的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1） 无机超疏水填充料的制备

将硅酸酯加入极性溶剂中搅拌5~10分钟得溶液A；将氨水加入极性溶剂中得溶液B；将溶液A和溶液B混合，用盐酸将混合液pH调至5，然后用碱性催化剂将pH调至8~9，陈化10~12小时，得到白色不透明凝胶；在不透明凝胶中加入正己烷和硅甲基修饰剂置于80℃中反应10~14 h，然后抽滤、用正丙醇清洗即得超疏水二氧化硅凝胶，将超疏水二氧化硅凝胶置于40~60℃中干燥6~10 h，研磨得到无机超疏水填充料；

2） 聚多巴胺-纤维素的制备

将废纸碎片浸入去离子水中，80℃~90℃搅拌2~3 h得到白的原浆纤维，然后用NaOH溶液将其pH调至8~9，加入多巴胺粉末，搅拌10~12 h，抽滤，用去离子水洗净即得聚多巴胺-纤维素；

3） 超疏水再生纸的制备

将步骤B得到的聚多巴胺-纤维素分散至乙醇中，搅拌15~30 min，然后加入无机超疏水填充料，室温搅拌30 ~ 60 min 后抽滤，用乙醇、去离子水洗涤，将所得纤维在40~60℃下干燥3~6 h，得到干聚多巴胺-纤维素-无机超疏水填充料，将其压成纸张，即得超疏水再生纸。

所述硅酸酯与极性溶剂的体积比为1:2；所述氨水与极性溶剂的体积比为15:20，所述氨水的物质的量浓度为0.02 M。

所述硅酸酯为正硅酸乙酯；所述极性溶剂为甲醇。

所述溶液A和溶液B的体积比为30:35。

所述盐酸的物质的量浓度为0.1 M；所述碱性催化剂为0.02 M的氨水；所述硅甲基修饰剂为六甲基二硅胺烷。

所述不透明凝胶、正己烷和硅甲基修饰剂的体积比为12:20:3。

所述NaOH溶液的物质的量浓度为 1 M。

所述废纸碎片与去离子水的质量比为1:200，与多巴胺的质量比为30:1。

步骤3）所述聚多巴胺-纤维素与乙醇的质量比为1:80 ~1:100。

步骤3）所述无机超疏水填充料与聚多巴胺-纤维素的质量比为3:10 ~ 6:10。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明实现了废纸的二次利用，工艺简单，原料易得，无毒环保，成本低廉。

2、本发明制备的超疏水再生纸，接触角大于150°，滚动角小于10°，具有很好的拒水、防水功能。

3、本发明制备的超疏水再生纸有很好的书写性、弯曲性和可折叠性，能满足日常各种需求。

4、本发明制备的超疏水再生纸具有良好的内外一致性，能够承受各种程度的磨损而不丧失其超疏水性。

5、本发明可大面积制备。

附图说明

图1为本发明实施例1所得干聚多巴胺-纤维素-无机超疏水填充料纤维的扫描电镜图，其中（a）为低倍扫描电镜图，（b）为高倍扫描电镜图。

图2为本发明实施例1所得超疏水再生纸的接触角（a）和滚动角照片（b）。

图3为水柱在本发明实施例1所得超疏水再生纸上的反射图。