本發(fā)明屬于超疏水紙張技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超疏水紙張及其制備方法。

背景技術(shù)：

超疏水紙張是指紙張表面與水接觸時(shí)所形成的接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°的疏水紙。受“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā)，超疏水表面的制備主要通過以下兩種途徑，一種是在具有低表面能的疏水性材料表面進(jìn)行粗糙化處理；另一種是在具有一定粗糙度的表面上修飾低表面能物質(zhì)，其中微-納米的分級(jí)結(jié)構(gòu)和低表面能的物質(zhì)是構(gòu)建超疏水紙張的關(guān)鍵。超疏水紙張具有自清潔、防腐等性質(zhì)，在工業(yè)化生產(chǎn)中具有很大的應(yīng)用前景。

目前超疏水紙張主要是采用涂布、噴涂或浸漬具有微-納米結(jié)構(gòu)的低表面能物質(zhì)來進(jìn)行制備。如：專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710192404.5一種超疏水紙及其制備方法專利中提到，將一定量的石蠟溶解于無水乙醇中，向其中加入熱水并攪拌，再將紙張浸漬于石蠟溶液中制得超疏水紙。但使用熱水將加大能耗，并且蠟類物質(zhì)對(duì)紙張的浸漬不利于紙張的回收利用；專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210294961.9一種超疏水紙及其制備方法專利中提到，將納米二氧化硅加入到無水乙醇中，超聲分散后，向其中加入十六烷基三甲氧基硅烷對(duì)納米二氧化硅進(jìn)行疏水改性，再將紙張浸漬于改性納米二氧化硅乙醇懸浮液中制得超疏水紙。但納米二氧化硅對(duì)紙張的粘附力差，涂層容易被破壞；專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210286775.0基于超疏水二氧化硅與樹脂的超疏水涂層的制備方法專利中提到，將樹脂涂在載玻片上作為基底，將超疏水二氧化硅粘到樹脂上，樹脂固化后制得超疏水涂層。但樹脂需要改性處理，合成工藝復(fù)雜，并且適用范圍窄，綜合成本相對(duì)較高；專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310697984.9一種超疏水紙張的制備方法專利中提到，將兩種或兩種以上具有不同熔點(diǎn)的蠟質(zhì)進(jìn)行熱融混合，融合后將其乳化成乳液，再涂布到紙張上制得超疏水紙張。但制備工藝和程序相對(duì)復(fù)雜，并且不利于紙張的回收利用。

因此，研發(fā)出一種超疏水紙張及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在制備工藝和程序相對(duì)復(fù)雜，超疏水涂層的耐刮擦性能較差，含氟類聚合物危害人體健康，蠟類物質(zhì)浸漬不利于紙張回收利用的技術(shù)缺陷，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種超疏水紙張及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，所提供的技術(shù)方案原料簡單、操作工藝簡便、綠色環(huán)保以及產(chǎn)品易于回收利用。所制備的紙張具有良好的疏水效果，同時(shí)具有良好的耐刮擦性能；經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角的變化值在5°以內(nèi)。

所制備的超疏水紙張包括基紙、底涂層和面涂層，所述底涂層為成膜材料層，所述面涂層為疏水材料層。

本發(fā)明提供了一種超疏水紙張的制備方法，所述制備方法為：在基紙上涂布底涂涂料，然后噴涂面涂涂料，烘干后得到超疏水紙張。

優(yōu)選的，所述底涂涂料包括成膜材料和助劑；以質(zhì)量份計(jì)，所述底涂涂料包括成膜材料85-95份，助劑5-15份。

更優(yōu)選的，所述成膜材料為天然淀粉、改性淀粉、瓜爾膠、海藻酸鈉、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、殼聚糖、樹脂和膠乳中的一種或多種。

更優(yōu)選的，所述助劑為異氰酸酯、醛類化合物、乙烯砜類化合物、硼酸、硼砂類化合物、金屬離子類化合物、偏磷酸鹽和碳酸鋯鹽中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述面涂涂料包括疏水材料和醇類溶劑；以質(zhì)量份計(jì)，所述面涂涂料包括疏水材料1-5份，醇類溶劑95-99份。

更優(yōu)選的，所述疏水材料為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣和納米氧化鋅中的一種或多種。

更優(yōu)選的，所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇和異丁醇中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述基紙包括打印紙、雙膠紙、書寫紙、噴墨打印紙、預(yù)涂紙、銅版紙、輕量涂布紙、牛皮紙或空氣過濾紙，定量為80-220g/m²。

優(yōu)選的，所述底涂的涂布方式為輥式涂布、計(jì)量棒涂布、氣刀涂布、刮刀涂布或簾式涂布，所述底涂涂料的固含量為10-50%，所述底涂的單面涂布量為2-8g/m²。

優(yōu)選的，所述面涂的涂布方式為噴涂涂布，所述面涂涂料的固含量為1-5%，所述面涂的單面涂布量為4-10g/m²。

優(yōu)選的，所述烘干的方法為熱風(fēng)干燥，所述熱風(fēng)干燥的溫度為70-140℃。

本發(fā)明還提供了一種以上任一項(xiàng)所述的制備方法得到的超疏水紙張。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）所提供的技術(shù)方案原料簡單、操作工藝簡便、綠色環(huán)保以及產(chǎn)品易于回收利用。

（2）所制備的超疏水紙張具有良好的疏水效果，同時(shí)具有良好的耐刮擦性能；經(jīng)測(cè)試，所制備的超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角的變化值在5°以內(nèi)。

（3）解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在制備工藝和程序相對(duì)復(fù)雜，超疏水涂層的耐刮擦性能較差，含氟類聚合物危害人體健康，蠟類物質(zhì)浸漬不利于紙張回收利用的技術(shù)缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的超疏水紙張刮擦前接觸角的測(cè)試照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的超疏水紙張刮擦后接觸角的測(cè)試照片。

具體實(shí)施方式

為了更詳細(xì)說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種超疏水紙張及其制備方法，進(jìn)行具體地描述。

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種超疏水紙張及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在制備工藝和程序相對(duì)復(fù)雜，超疏水涂層的耐刮擦性能較差，含氟類聚合物危害人體健康，蠟類物質(zhì)浸漬不利于紙張回收利用的技術(shù)缺陷。

本發(fā)明所述的底涂涂料包括成膜材料和助劑，底涂涂料的制備方法如下：以質(zhì)量份計(jì)，將5-15份的助劑加入到85-95份的成膜材料中混合攪拌10-15min后，得到底涂涂料。

本發(fā)明所述的面涂涂料包括疏水材料和醇類溶劑，面涂涂料的制備方法如下：在300-600rpm轉(zhuǎn)速下加入醇類試劑和疏水材料，混合攪拌10-30min后，再超聲分散10-30min，得到面涂涂料。

本發(fā)明所述的超疏水紙張的制備方法，其步驟如下：

（1）提供初始的原紙；

（2）配制底涂涂料和面涂涂料；

（3）將配制好的底涂涂料涂布于原紙表面，然后噴涂配制好的面涂涂料，烘干后得到產(chǎn)品。

本發(fā)明所述的超疏水紙張具有原料簡單、操作工藝簡便、綠色環(huán)保以及產(chǎn)品易于回收利用等優(yōu)點(diǎn)。所制備的紙張具有良好的疏水效果，同時(shí)具有良好的耐刮擦性能。經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角不發(fā)生明顯變化。

下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

實(shí)例1

原紙采用定量為80g/m²牛皮紙。

底涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，成膜材料95份，助劑5份；所述成膜材料為木薯淀粉，所述助劑為乙二醛；底涂涂料固含量為10%。

面涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，疏水材料1份，醇類溶劑99份；所述疏水材料為納米二氧化硅，所述醇類溶劑為乙醇；涂料固含量為1%。

底涂涂布采用輥式涂布，面涂涂布采用噴涂涂布，單面涂布量分別為2g/m²和4g/m²，熱風(fēng)干燥，烘干溫度為70℃。

在制備的超疏水紙上進(jìn)行刮擦測(cè)試，刮擦前紙張對(duì)水滴的接觸角如圖1所示，在2kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，刮擦后紙張對(duì)水滴的接觸角如圖2所示，由圖1和圖2知，刮擦后紙張對(duì)水滴的接觸角由162°變化到157°。

實(shí)例2

原紙采用定量為80g/m²打印紙。

底涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，成膜材料92份，助劑8份；所述成膜材料為聚乙烯醇，所述助劑為硼酸；涂料固含量為12%。

面涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，疏水材料2份，醇類溶劑98份；所述疏水材料為納米二氧化鈦，所述醇類溶劑為丙醇；涂料固含量為2%。

底涂涂布采用刮刀涂布，面涂涂布采用噴涂涂布，單面涂布量分別為6g/m²和6g/m²，熱風(fēng)干燥，烘干溫度為90℃。

在制備的超疏水紙上進(jìn)行刮擦測(cè)試，經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角由157°變化到153°。

實(shí)例3

原紙采用定量為100g/m²過濾紙。

底涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，成膜材料90份，助劑10份；所述成膜材料為丙烯酸酯膠乳，所述助劑為異氰酸酯；涂料固含量為50%。

面涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，疏水材料5份，醇類溶劑95份；所述疏水材料為納米二氧化硅，所述醇類溶劑為乙醇；涂料固含量為5 %。

底涂涂布采用輥式涂布，面涂涂布采用噴涂涂布，單面涂布量分別為4g/m²和8g/m²，熱風(fēng)干燥，烘干溫度為140℃。

在制備的超疏水紙上進(jìn)行刮擦測(cè)試，經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角由159°變化到155°。

實(shí)例4

原紙采用定量為120g/m²牛皮紙。

底涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，成膜材料88份，助劑12份；所述成膜材料為海藻酸鈉，所述助劑為三偏磷酸鈉；涂料固含量為40%。

面涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，疏水材料4份，醇類溶劑96份；所述疏水材料為納米碳酸鈣，所述醇類溶劑為異丙醇；涂料固含量為4%。

底涂涂布采用簾式涂布，面涂涂布采用噴涂涂布，單面涂布量分別為4g/m²和6g/m²，熱風(fēng)干燥，烘干溫度為120℃。

在制備的超疏水紙上進(jìn)行刮擦測(cè)試，經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角由156°變化到152°。

實(shí)例5

原紙采用定量為220g/m²銅版紙。

底涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，成膜材料85份，助劑15份；所述成膜材料為聚氨酯樹脂，所述助劑為異氰酸酯；涂料固含量為35%。

面涂涂料：以質(zhì)量份計(jì)，疏水材料3份，醇類溶劑97份；所述疏水材料為納米氧化鋅，所述醇類溶劑為丁醇；涂料固含量為3%。

底涂涂布采用氣刀涂布，面涂涂布采用噴涂涂布，單面涂布量分別為8g/m²和10g/m²，熱風(fēng)干燥，烘干溫度為100℃。

在制備的超疏水紙上進(jìn)行刮擦測(cè)試，經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角由154°變化到151°。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種超疏水紙張及其制備方法，所述制備方法為在基紙上涂布底涂涂料，然后噴涂面涂涂料，烘干后得到超疏水紙張。所提供的技術(shù)方案原料簡單、操作工藝簡便、綠色環(huán)保以及產(chǎn)品易于回收利用。所制備的紙張具有良好的疏水效果，同時(shí)具有良好的耐刮擦性能。經(jīng)測(cè)試，所制備超疏水紙張?jiān)?kg砝碼的重力下往復(fù)刮擦6次，紙張對(duì)水滴的接觸角的變化值在5°以內(nèi)。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在制備工藝和程序相對(duì)復(fù)雜，超疏水涂層的耐刮擦性能較差，含氟類聚合物危害人體健康，蠟類物質(zhì)浸漬不利于紙張回收利用的技術(shù)缺陷。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。