[发明专利]纤维素耐水纸及其制备方法

说明书

本发明涉及造纸领域，特别是涉及一种纤维素耐水纸及其制备方法。本发明通过使用10％～35％质量百分浓度的碱液对纤维素纸处理10秒至72小时，能够对纤维空间形态进行调控，使纤维之间能相互编织、锁扣、勾连，形成强有力的物理连接，这样的物理强相互作用并不依赖于纤维间的羟基结合，因此不会受到水分子侵袭的影响。本发明制备的耐水纸不会因为在水中氢键被破坏从而失去强度，可以实现在水环境中工作，并具备较好的湿强度；最重要的是，制备过程中未引入其他疏水性的添加剂，环境友好，生物兼容性良好，且减少了原材料的限制，大大降低了生产成本，提高了生产效率，并兼具优越的性能和广阔的使用场景，具备良好的商业前景。

技术领域

本发明涉及造纸领域，特别是涉及一种纤维素耐水纸及其制备方法。

背景技术

目前，“塑料危机”已经严重危害自然环境，微塑料甚至已随着水循环进入食物链，并最终进入人体，危害人类的健康。纸是由天然植物纤维制造而成的，可自然降解、环境友好，但纸的重要缺点是对水的耐受性比较差，被水浸泡，或长时间处于高湿环境中几乎失去了强度，这使得纸的应用场景十分受限。如果能使得纸具有强的耐水性，使其可完全在水环境中工作，无疑弥补了纸类材料所共有的重要短板，将大大拓展纸的应用领域，实现新的应用，甚至在部分领域替代塑料，为环境友好和可持续发展做出重要贡献。

目前，耐水纸耐水性能的获得基本通过在制备过程中引入额外的疏水性添加剂实现，例如，可以通过填充、浸入、包覆等方法引入疏水性的无机或有机材料如松香胶、石蜡、合成树脂或淀粉，把天然纤维素纤维保护起来，避免其同水等介质的接触以实现耐水纸的制备；或是在纸张制备完成后，在其表面喷涂防水剂，以使纸张获得耐水性。还有一类是通过引入新的取代集团，对纤维进行改性、再生、交联，接枝等，可以固定纤维的相对位置，从而增强其在水等体系中的稳定性。

然而，传统的制备方法不仅工艺复杂、生产效率低，而且原料不单一，因此造成了生产成本居高不下；此外，由于部分原料不可降解，这些耐水纸的使用同样会造成污染，并不环境友好，而且，这也大大限制了耐水纸的应用场景，例如当将耐水纸应用在细胞繁殖研究中时，含有添加剂的耐水纸生物相容性较差，会对实验造成较大的影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种无需外加疏水性添加剂仍能保证耐水性能的耐水纸。

本发明的一个方面，提供了一种纤维素耐水纸的制备方法，其包括以下步骤：

将纤维素纸置于碱液中处理5秒至72小时，取出后用水清洗，然后干燥；所述碱液的质量百分浓度为10％～35％，所述碱液的温度大于等于8℃，且制备过程不引入疏水性添加剂。

本发明通过使用温度大于等于8℃、质量百分浓度为10％～35％的碱液对纤维素纸处理5秒至72小时，能够对纤维空间形态进行调控，使纤维之间能相互编织、锁扣、勾连，形成强有力的物理连接，这样的物理强相互作用并不依赖于纤维间的羟基结合，因此不会受到水分子侵袭的影响。本发明制备的耐水纸不会因为在水中氢键被破坏从而失去强度，可以实现在水环境中工作，并具备较好的湿强度；最重要的是，制备过程中未引入其他疏水性的添加剂，也不需要通过对纤维分子结构进行化学改性，引入新的耐水基团，对环境友好，生物兼容性良好，且减少了原材料的限制，大大降低了生产成本，提高了生产效率，并兼具优越的性能和广阔的使用场景，具备良好的商业前景。

在其中一个实施例中，所述纤维素纸由结晶度大于等于30％的α-纤维素纤维制备。

在其中一个实施例中，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液、氢氧化钙溶液、氨水中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述氢氧化钠溶液为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的质量百分浓度为18％～25％。

在其中一个实施例中，所述纤维素纸的纤维直径为1μm～250μm。

在其中一个实施例中，所述纤维素纸的纤维来源为木本植物、藤本植物、草本植物中的至少一种。