[发明专利]一种层叠组装的增强纸基及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种层叠组装的增强纸基及其制备方法与应用。其制备方法包含以下步骤：(1)将纳米纤维素与水混合，得到纳米纤维素悬浮液；(2)将甲壳素进行酸水解，得到纳米甲壳素晶须悬浮液；(3)向针叶木纸浆纤维中加入Na₂SO₄溶液和步骤(2)中得到的纳米甲壳素晶须悬浮液，调节pH，搅拌，沉积，得到复合纤维I；(4)向步骤(3)得到的复合纤维I中加入Na₂SO₄溶液和步骤(1)中得到的纳米纤维素悬浮液，调节pH，搅拌，在复合纤维I上完成第二层沉积，得到复合纤维II；(5)步骤(3)和(4)往复循环，然后将获得的层叠组装的复合纤维造纸，得到层叠组装的增强纸基，可以应用在特种纸、食品包装或抗菌材料领域。

技术领域

本发明属于造纸技术领域，特别涉及一种层叠组装的增强纸基及其制备方法与应用。

背景技术

由于国内外对于高强度纸和纸板的需求量逐渐增加，如何在我国浆纸原料大量使用废纸的现状基础上提高纸和纸板强度，已成为亟待解决的问题，由于大量废纸的循环使用，纤维间结合强度受到极大影响。而影响纸张强度的因素主要为：纤维自身强度、纤维间结合强度以及纸张纤维分布。上述因素中，提高纤维间结合强度相对较容易实现，氢键结合力是影响纤维间结合的主要方式。纸浆增强剂多为富含羟基的高聚物，主要是与纤维素分子形成更多的氢键结合，增强纸张的物理强度。但过多的引入增强剂，给二次纤维重复利用带来诸多麻烦，同时会增加白水的COD和BOD负荷。

天然纤维素在物理形态和化学性能存在诸多缺陷，如强度低、热解性能差、不耐腐蚀等。纳米纤维素是指纤维在三维空间上有一个维度达到1-100nm的尺寸即为纳米纤维素。纳米纤维素具有独特的物理、化学性质，如尺寸小、比表面积大和结晶度高等，在造纸、食品、化妆品、电子器件和生物医学领域具有巨大的潜在应用价值。

纳米纤维素表面带负电性，然而纳米甲壳素表面呈现正电性，将纳米甲壳素晶和纳米纤维素引入纸张成形体系，其抗张强度和杨氏模量可得到有效改善。纳米纤维素、纳米甲壳素晶须对纸张增强的报道也有其它报道。而通过应用层层沉积技术，利用带相反电荷的纳米甲壳素晶/纳米纤维素在纸浆纤维表面交替沉积，构筑有序的多层结构，来提高纸张物理性能，这一点目前未见相关报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种层叠组装的增强纸基的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的层叠组装的增强纸基。

本发明的又一目的在于提供所述层叠组装的增强纸基的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种层叠组装的增强纸基的制备方法，包含以下步骤：

(1)将纳米纤维素与水混合，得到纳米纤维素悬浮液；

(2)将甲壳素进行酸水解，得到纳米甲壳素晶须悬浮液；

(3)向针叶木纸浆纤维中加入Na₂SO₄溶液和步骤(2)中得到的纳米甲壳素晶须悬浮液，调节pH值至4.5～7.5，搅拌完成第一层沉积，得到复合纤维I；

(4)向步骤(3)得到的复合纤维I中加入Na₂SO₄溶液和步骤(1)中得到的纳米纤维素悬浮液，调节pH值至4.5～7.5，搅拌，在复合纤维I上完成第二层沉积，得到复合纤维II；

(5)步骤(3)和(4)往复循环，然后将获得的层叠组装的复合纤维造纸，得到层叠组装的增强纸基。

优选的，步骤(1)中所述的纳米纤维素通过如下方法制备得到：以秸秆为原料，采用TEMPO氧化的方法氧化纤维，再用高压均质机处理，得到纳米纤维素。