一种防水防污型高档卡牌纸及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，更具体是涉及一种防水防污型高档卡牌纸及其制备方法。

背景技术

纤维素作为丰富的生物质资源，具有环保、绿色可再生等特点，常用于制备纸张、纤维素膜等。日常生活中使用的纸张由纤维互相交织缠绕形成，同时由于纤维本身的羟基以及纤维间的毛细管作用，使得纸张具有亲水性，限制了纸制品在卡牌材料中的应用。因此，需要对亲水性纸张进行表面改性，进一步扩展纸基材料的应用领域。本发明中通过调整纸张表面的微纳粗糙结构，并使用十八烷基三甲氧基硅烷将其把纸张和其他材料紧密地连接在一起，并在最外层添加聚硅氮烷包敷碳纳米管从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能及一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水防污型高档卡牌纸及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：纸浆25份，多巴胺4-6份、叶酸2-3份、十八烷基三甲氧基硅烷0.5-1份、纳米级二氧化钛3-6份、纳米级氧化锌4-7份、碳纳米管0.5-0.8份、硫酸7.5-12份、硝酸2.5-4份、聚硅氮烷7-10份、分散剂2-3份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

优选地，所述的分散剂为分散剂NNO、分散剂LBD-1中的一种及以上。

优选地，所述的防水防污型高档卡牌纸，按照重量份数，包括以下组分纸浆25份，多巴胺4份、叶酸2份、十八烷基三甲氧基硅烷0.5份、纳米级二氧化钛3份、纳米级氧化锌4份、碳纳米管5份、硫酸7.5份、硝酸2.5份、聚硅氮烷17份、分散剂2份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

优选地，所述的防水防污型高档卡牌纸，按照重量份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺4份、叶酸2份、十八烷基三甲氧基硅烷0.5份、纳米级二氧化钛4份、纳米级氧化锌5份、碳纳米管6份、硫酸9份、硝酸3份、聚硅氮烷18份、分散剂2份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

优选地，所述的防水防污型高档卡牌纸，按照重量份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺6份、叶酸3份、十八烷基三甲氧基硅烷1份、纳米级二氧化钛5份、纳米级氧化锌6份、碳纳米管7份、硫酸10.5份、硝酸3.5份、聚硅氮烷19份、分散剂3份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

优选地，所述的防水防污型高档卡牌纸，按照重量份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺6份、叶酸3份、十八烷基三甲氧基硅烷1份、纳米级二氧化钛6份、纳米级氧化锌7份、碳纳米管8份、硫酸12份、硝酸4份、聚硅氮烷20份、分散剂3份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

优选地，所述的防水防污型高档卡牌纸的制备方法，具体步骤包括：

步骤1，反应釜中加入加入碳纳米管0.5-0.8份、硫酸7.5-12份、硝酸2.5-4份、去离子水20份，500-600rpm，搅拌5-6h，随后将预处理过得碳纳米管用去离子水洗涤至中性，烘干后待用。为增加碳纳米管的活性及去除杂质，首先需要将碳纳米管进行酸化处理，可以使得碳纳米管表面带有羟基、羧基等基团，在获取羟基、羧基等基团的同时还增加了碳纳米管在水中的分散性；

步骤2，在反应釜中加入聚硅氮烷7-10份、S100重芳烃溶剂50份，完全溶解后再加入步骤1中酸化后待用的碳纳米管，在氮气氛围下150℃，700-800rpm，包覆处理5-6小时，降温后得到聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液；

步骤3，在反应釜中加入加入十八烷基三甲氧基硅烷0.5-1份、去离子水200份，800-900rpm，在60℃下搅拌搅拌使十八烷基三甲氧基硅烷充分水解，随后加入多巴胺4-6份、叶酸2-3份，800-900rpm，避光环境下反应12-18h，十八烷基三甲氧基硅烷水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中,它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能；

步骤4，调节在反应釜中的pH，使其保持在8左右，加入纸浆25份、纳米级二氧化钛3-6份、纳米级氧化锌4-7份、分散剂2-3份，600-800rpm，搅拌2-3h，分离后烘干得到产品A；

步骤5，将步骤4中得到的产品A加入步骤2中的聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液中，800-900rpm，搅拌1-2h，取出后制得纸张。聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用了十八烷基三甲氧基硅烷，其水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中，它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能。

2.本发明采用的聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

3.本发明采用的在多巴胺可发生自聚合成，和叶酸结合，形成叶酸&聚多巴胺的聚合结构，可为纸张表面提供微纳粗糙结构，还可提高其表面稳定性。

4.本发明的适用范围广泛，可利用与各种纸基材料的使用上。

5.本发明的所有原料相互配合相互作用，体现出一加一大于二的效果，赋予其优良的的防水防污性能。

6.本发明操作简单，实用性高，能提供良好的经济效益。

具体实施实例

发明公开了一种防水防污型高档卡牌纸，按照重要份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺4-6份、叶酸2-3份、十八烷基三甲氧基硅烷0.5-1份、纳米级二氧化钛3-6份、纳米级氧化锌4-7份、碳纳米管0.5-0.8份、硫酸7.5-12份、硝酸2.5-4份、聚硅氮烷7-10份、分散剂2-3份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

本发明还提供了一种防水防污型高档卡牌纸的制备方法，具体步骤包括：

步骤1，反应釜中加入加入碳纳米管0.5-0.8份、硫酸7.5-12份、硝酸2.5-4份、去离子水20份，500-600rpm，搅拌5-6h，随后将预处理过得碳纳米管用去离子水洗涤至中性，烘干后待用。为增加碳纳米管的活性及去除杂质，首先需要将碳纳米管进行酸化处理，可以使得碳纳米管表面带有羟基、羧基等基团，在获取羟基、羧基等基团的同时还增加了碳纳米管在水中的分散性；

步骤2，在反应釜中加入聚硅氮烷7-10份、S100重芳烃溶剂100份，完全溶解后再加入步骤1中酸化后待用的碳纳米管，在氮气氛围下150℃，700-800rpm，包覆处理5-6小时，降温后得到聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液；

步骤3，在反应釜中加入加入十八烷基三甲氧基硅烷0.5-1份、去离子水200份，800-900rpm，在60℃下搅拌搅拌使十八烷基三甲氧基硅烷充分水解，随后加入多巴胺4-6份、叶酸2-3份，800-900rpm，避光环境下反应12-18h，十八烷基三甲氧基硅烷水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中,它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能；

步骤4，调节在反应釜中的pH，使其保持在8左右，加入纸浆25份、纳米级二氧化钛3-6份、纳米级氧化锌4-7份、分散剂2-3份，600-800rpm，搅拌2-3h，分离后烘干得到产品A；

步骤5，将步骤4中得到的产品A加入步骤2中的聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液中，800-900rpm，搅拌1-2h，取出后制得纸张。聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

实施例1

本发明公开了一种防水防污型高档卡牌纸，按照重要份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺4份、叶酸2份、十八烷基三甲氧基硅烷0.5份、纳米级二氧化钛3份、纳米级氧化锌4份、碳纳米管0.5份、硫酸7.5份、硝酸2.5份、聚硅氮烷17份、分散剂2份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

本发明还提供了一种防水防污型高档卡牌纸的制备方法，具体步骤包括：

步骤1，反应釜中加入加入碳纳米管0.5份、硫酸7.5份、硝酸2.5份、去离子水20份，500-600rpm，搅拌5-6h，随后将预处理过得碳纳米管用去离子水洗涤至中性，烘干后待用。为增加碳纳米管的活性及去除杂质，首先需要将碳纳米管进行酸化处理，可以使得碳纳米管表面带有羟基、羧基等基团，在获取羟基、羧基等基团的同时还增加了碳纳米管在水中的分散性；

步骤2，在反应釜中加入聚硅氮烷17份、S100重芳烃溶剂100份，完全溶解后再加入步骤1中酸化后待用的碳纳米管，在氮气氛围下150℃，700-800rpm，包覆处理5-6小时，降温后得到聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液；

步骤3，在反应釜中加入加入十八烷基三甲氧基硅烷0.5份、去离子水200份，800-900rpm，在60℃下搅拌搅拌使十八烷基三甲氧基硅烷充分水解，随后加入多巴胺4份、叶酸2份，800-900rpm，避光环境下反应12-18h，十八烷基三甲氧基硅烷水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中,它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能；

步骤4，调节在反应釜中的pH，使其保持在8左右，加入纸浆25份、纳米级二氧化钛3份、纳米级氧化锌4份、分散剂2份，600-800rpm，搅拌2-3h，分离后烘干得到产品A；

步骤5，将步骤4中得到的产品A加入步骤2中的聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液中，800-900rpm，搅拌1-2h，取出后制得纸张。聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

实施例2

本发明公开了一种防水防污型高档卡牌纸，按照重要份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺4份、叶酸2份、十八烷基三甲氧基硅烷0.5份、纳米级二氧化钛4份、纳米级氧化锌5份、碳纳米管0.6份、硫酸9份、硝酸3份、聚硅氮烷18份、分散剂2份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

本发明还提供了一种防水防污型高档卡牌纸的制备方法，具体步骤包括：

步骤1，反应釜中加入加入碳纳米管0.6份、硫酸9份、硝酸3份、去离子水20份，500-600rpm，搅拌5-6h，随后将预处理过得碳纳米管用去离子水洗涤至中性，烘干后待用。为增加碳纳米管的活性及去除杂质，首先需要将碳纳米管进行酸化处理，可以使得碳纳米管表面带有羟基、羧基等基团，在获取羟基、羧基等基团的同时还增加了碳纳米管在水中的分散性；

步骤2，在反应釜中加入聚硅氮烷18份、S100重芳烃溶剂100份，完全溶解后再加入步骤1中酸化后待用的碳纳米管，在氮气氛围下150℃，700-800rpm，包覆处理5-6小时，降温后得到聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液；

步骤3，在反应釜中加入加入十八烷基三甲氧基硅烷0.5份、去离子水200份，800-900rpm，在60℃下搅拌搅拌使十八烷基三甲氧基硅烷充分水解，随后加入多巴胺4份、叶酸2份，800-900rpm，避光环境下反应12-18h，十八烷基三甲氧基硅烷水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中,它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能；

步骤4，调节在反应釜中的pH，使其保持在8左右，加入纸浆25份、纳米级二氧化钛4份、纳米级氧化锌5份、分散剂2份，600-800rpm，搅拌2-3h，分离后烘干得到产品A；

步骤5，将步骤4中得到的产品A加入步骤2中的聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液中，800-900rpm，搅拌1-2h，取出后制得纸张。聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

实施例3

本发明公开了一种防水防污型高档卡牌纸，按照重要份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺6份、叶酸3份、十八烷基三甲氧基硅烷1份、纳米级二氧化钛5份、纳米级氧化锌6份、碳纳米管0.7份、硫酸10.5份、硝酸3.5份、聚硅氮烷19份、分散剂3份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

本发明还提供了一种防水防污型高档卡牌纸的制备方法，具体步骤包括：

步骤1，反应釜中加入加入碳纳米管0.7份、硫酸10.5份、硝酸3.5份、去离子水20份，500-600rpm，搅拌5-6h，随后将预处理过得碳纳米管用去离子水洗涤至中性，烘干后待用。为增加碳纳米管的活性及去除杂质，首先需要将碳纳米管进行酸化处理，可以使得碳纳米管表面带有羟基、羧基等基团，在获取羟基、羧基等基团的同时还增加了碳纳米管在水中的分散性；

步骤2，在反应釜中加入聚硅氮烷19份、S100重芳烃溶剂100份，完全溶解后再加入步骤1中酸化后待用的碳纳米管，在氮气氛围下150℃，700-800rpm，包覆处理5-6小时，降温后得到聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液；

步骤3，在反应釜中加入加入十八烷基三甲氧基硅烷1份、去离子水200份，800-900rpm，在60℃下搅拌搅拌使十八烷基三甲氧基硅烷充分水解，随后加入多巴胺6份、叶酸3份，800-900rpm，避光环境下反应12-18h，十八烷基三甲氧基硅烷水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中,它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能；

步骤4，调节在反应釜中的pH，使其保持在8左右，加入纸浆25份、纳米级二氧化钛6份、纳米级氧化锌7份、分散剂3份，600-800rpm，搅拌2-3h，分离后烘干得到产品A；

步骤5，将步骤4中得到的产品A加入步骤2中的聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液中，800-900rpm，搅拌1-2h，取出后制得纸张。聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

实施例4

本发明公开了一种防水防污型高档卡牌纸，按照重要份数，包括以下组分：纸浆25份，多巴胺6份、叶酸3份、十八烷基三甲氧基硅烷1份、纳米级二氧化钛6份、纳米级氧化锌7份、碳纳米管0.8份、硫酸12份、硝酸4份、聚硅氮烷20份、分散剂3份、S100重芳烃溶剂50份、去离子水200份。

本发明还提供了一种防水防污型高档卡牌纸的制备方法，具体步骤包括：

步骤1，反应釜中加入加入碳纳米管0.8份、硫酸12份、硝酸4份、去离子水20份，500-600rpm，搅拌5-6h，随后将预处理过得碳纳米管用去离子水洗涤至中性，烘干后待用。为增加碳纳米管的活性及去除杂质，首先需要将碳纳米管进行酸化处理，可以使得碳纳米管表面带有羟基、羧基等基团，在获取羟基、羧基等基团的同时还增加了碳纳米管在水中的分散性；

步骤2，在反应釜中加入聚硅氮烷20份、S100重芳烃溶剂100份，完全溶解后再加入步骤1中酸化后待用的碳纳米管，在氮气氛围下150℃，700-800rpm，包覆处理5-6小时，降温后得到聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液；

步骤3，在反应釜中加入加入十八烷基三甲氧基硅烷1份、去离子水200份，800-900rpm，在60℃下搅拌搅拌使十八烷基三甲氧基硅烷充分水解，随后加入多巴胺6份、叶酸3份，800-900rpm，避光环境下反应12-18h，十八烷基三甲氧基硅烷水解后形成硅醇溶液，能够产生大量的Si-OH键游离于溶液之中,它可与纸浆表面的羟基发生缩合反应形成稳固的Si-O-Si键，经缩合反应之后，将长碳链引入到纸浆的表面，使得制成的纸制品接触角增大，从而赋予卡牌纸良好的防水防污性能；

步骤4，调节在反应釜中的pH，使其保持在8左右，加入纸浆25份、纳米级二氧化钛6份、纳米级氧化锌7份、分散剂3份，600-800rpm，搅拌2-3h，分离后烘干得到产品A；

步骤5，将步骤4中得到的产品A加入步骤2中的聚硅氮烷包敷碳纳米管混合液中，800-900rpm，搅拌1-2h，取出后制得纸张。聚硅氮烷本身具有良好的室温固化性能，在本发明中除了可以赋予卡牌纸良好的防水防污性能外，并且其包覆碳纳米管与其他材料结合还可以赋予卡牌纸一定的耐高温、耐疲劳和抗氧化性能。

对照例1

参照实施例3，省略步骤(1)，并且步骤(2)中不添加碳纳米管；

对照例2

参照实施例3，省略步骤(2)和(5)，并且将步骤(1)中的预处理过的碳纳米管直接在步骤(4)中加入；

对照例3

参照实施例3，省略步骤(3)中十八烷基三甲氧基硅烷；

对照例4

参照实施例3，省略步骤(3)中的叶酸和多巴胺；

对照例5

参照实施例3，省略步骤(1)(2)(5)；

测试结果：

将经过实施例1、2、3、4和对照例1、2、3、4、5制备得到的9张卡牌纸进行疏水疏油测试。测试结果如下：

测试方法：

将9块卡牌纸使用接触角测试仪，进行水滴和油滴滴在处理后的卡牌纸的接触角测试。需要在在同一张卡牌纸的不同处测多次数据再取平均值，比较这些数值，接触角越大则表明疏水疏油性越好。

上述列举的各种实施例，在不矛盾的前提下，可以相互组合实施，本领域技术人员可结合上文对实施例的解释，作为对不同实施例中的技术特征进行组合的依据。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。