[发明专利]一种整纸纸塑复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种整纸纸塑复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

当前的纸张回收利用主要是二次纸浆造纸。虽然利用回收纤维造纸相对以木材为原料的制浆造纸而言可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放，但是由于纸张种类繁多，纤维质量差异大，而且纸张中存在各种各样的填料、油墨、胶体等非纤维物质，对制浆过程的成浆质量均有负面影响，增加造纸成本。不仅如此，制浆造纸过程必须使用大量的水资源，与之相应的废水处理无形中提高了造纸生产企业的成本。

借鉴木塑复合材料的生产技术，基于纸纤维的纸塑复合材料可以完全克服上述的不足，而且纸塑复合材料的产品附加值相比纸张而言更高，更具有商业推广价值。与木塑复合材料的制备工艺相似，纸塑复合材料的制备大致可分为挤出、注塑和热压三大方式。其中前两者必须先将回收纸张粉碎成单纤维，然后与偶联剂、相容剂等各种助剂和塑料进行共混挤出或注塑成型。该处理方式高耗能、低效率，而且粉碎的纸纤维会形成粉尘污染。

采用热压工艺制备纸塑复合材料，最大化地保留纸张整体化，可以避免对纸张结构和纸纤维的破坏，降低能耗的同时提高复合材料的机械强度，是制备纸塑复合材料的一种趋势。专利US4111730公开了一种废纸板的制备方法，碎片状的废纸与胶黏剂混合，然后高温下压实和固化。为达到防潮目的，需在压实前喷淋蜡质乳液。Martina等人提出将废纸与聚丙烯薄膜交叉层积，然后热压得到一种废纸/塑料交替的层积纤维复合材料。虽然该结构的纸纤维复合材料的综合力学性能优异，但是其绝大部分纸纤维没有被塑料包裹，而是与空气直接接触，导致该复合材料吸水率普遍在15％，最大值超过25％。纸纤维吸水受潮后降低复合材料的界面结合强度，因而机械强度降低，且易滋生细菌等微生物，缩短纸塑复合材料的使用寿命，且应用范围受到限制。其次，在该交叉层积复合材料热压过程中，纸纤维内部液体水转变为水蒸气，在开机转移复合材料过程中易发生鼓泡现象，从而导致复合材料在厚度方向出现结构缺陷，降低综合力学性能。易鼓泡问题增加了该纸塑复合材料的生产难度。总之，现有热压过程塑料熔体的渗透效率低、易发生鼓泡现象、易受潮吸水等问题，导致复合材料内部出现结构缺陷，降低综合力学性能，缩短纸塑复合材料的使用寿命，使其应用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种整纸纸塑复合材料的制备方法。该方法通过对纸纤维的疏水改性、微穿孔工艺和高频热压工艺，解决了现有技术中纸塑复合材料的内部结构缺陷和易受潮吸水导致的力学性能降低的问题。通过提高塑料熔体在纸张内部的渗透效率，保证板材制备过程不出现鼓泡现象、提高防潮防水性能，减少因渗透不均匀而形成的内部结构缺陷，提高纸塑复合材料的力学性能，延长了其使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备的整纸纸塑复合材料。该整纸纸塑复合材料主体是由纸张层积构成，纸张内部孔隙及纸张与纸张之间的缝隙被热塑性塑料充分填充。

本发明的再一目的在于提供上述整纸纸塑复合材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种整纸纸塑复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将改性塑料薄膜与整纸回收纸进行热压覆膜，针刺微穿孔处理，交叉层积组坯，裁切成组坯纸垛；

S2.将疏水剂喷涂组坯纸垛，然后干燥处理；

S3.将组坯纸垛放入高频热压机中热压成板坯，降温后裁切成整纸纸塑复合材料。

优选地，步骤S1中所述整纸回收纸为废报纸、废办公用纸、废杂志纸张、废包装纸或废箱板纸中的一种以上，所述整纸回收纸的面积为(10～80)cm×(15～100)cm，所述整纸回收纸的重量为20～200g/m²；所述改性塑料薄膜是基体塑料和对应的马来酸酐接枝改性塑料的共混薄膜，所述基体塑料与马来酸酐接枝改性塑料的质量比为(80～99):(1～20)；所述改性塑料薄膜的厚度为0.01～1mm。

优选地，步骤S1中所述基体塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚乳酸或聚丙烯酸树脂中的一种以上。

更为优选地，步骤S1中所述聚丙烯酸树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚羟甲基丙烯酸甲酯、聚羟甲基丙烯酸乙酯和聚羟甲基丙烯酸丁酯的混合物；所述尼龙为尼龙6、尼龙1010、尼龙11、尼龙610或尼龙12。

更为优选地，步骤S1中所述回收纸的重量为40～120g/m²；所述改性塑料薄膜的厚度为0.05～0.5mm。