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一种石头纸专用高分子材料及其制备方法

阅读：574发布：2023-03-12

专利汇可以提供一种石头纸专用高分子材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种石头纸专用高分子材料及其制备方法。其特征是由尼龙通过增刚增粘而成，组成的各组分按重量份计为：尼龙50?60份，聚对苯二甲酸乙二酯20?30份，增粘剂 10?15份，接枝剂0.5?1份，相容剂0?1份；该高分子材料兼具良好的刚性、粘接性、加工流动性，与无机粉体以1:10?15较低量用于石头纸制造时流动性优异，不但能够确保石头纸良好的挺度和强度，而且得到的石头纸在印刷过程中对油墨的吸附性提高，解决了石头纸印刷中吸墨差的缺陷。进一步提供石头纸专用高分子材料的制备方法。，下面是一种石头纸专用高分子材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种石头纸专用高分子材料，其特征是：由尼龙通过增刚增粘而成，用于石头纸原料,组成的各组分按重量份计为：
尼龙                     50-60份，
聚对苯二甲酸乙二酯       20-30份，
增粘剂                   10-15份，
接枝剂                   0.5-1份，
相容剂                   0-1份，
其中所述的尼龙为聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚己内酰胺、聚癸二酰己二胺、聚十二烷二酰己二胺、聚己二酰己二胺、聚辛酰胺中的至少一种；所述的增粘剂为松香、萜烯树脂中的至少一种；所述的接枝剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述的相容剂为乙烯-乙烯醇共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种。
2.如权利要求1所述的一种石头纸专用高分子材料的制备方法，其特征是按照如下方式进行：
1）将10-15重量份的增粘剂、0.5-1重量份的接枝剂加入反应釜中，在80-85℃条件下，搅拌速度为50-100rpm，搅拌10-20分钟，增粘剂完全熔融后将反应釜加压至1.5-2.0MPa反应5-10分钟，泄压放料，冷去粉碎得到接枝增粘剂；
2）将步骤1）得到的接枝增粘剂与50-60重量份的尼龙、20-30重量份的聚对苯二甲酸乙二酯、0-1重量份的相容剂置于螺杆挤出设备中，螺杆长径比45:1-55:1，温度控制在160℃-
185℃之间，通过螺杆挤出设备的啮合螺纹元件挤压、分散使增粘剂强力渗透，实现对尼龙的增刚和增粘，得到石头纸专用高分子材料。
3.根据权利要求2所述的一种石头纸专用高分子材料的制备方法，其特征是步骤第2）步所述的螺杆挤出设备选用同向双螺杆挤出机，操作温度参数由进料端到出料端设定为：
加料段1-3区控制在160-175℃，啮合段4-6区控制在175-185℃，出料区7-10区控制在175-
160℃。
4.根据权利要求2所述的一种石头纸专用高分子材料的制备方法，其特征是步骤第2）步所述的螺杆挤出设备，其特征在于在4-6区设置两组啮合螺纹元件，啮合螺纹元件斜角分别为60°和90°。

说明书全文

一种石头纸专用高分子材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种石头纸专用高分子材料，并进一步涉及该高分子材料的制备方法。

背景技术

[0002] 造纸工业在国际上被认为是一个污染环境、破坏环境的行业，也是木材和能源消耗的大户。中国是一个森林资源极度匮乏的国家，长期以来都难以摆脱大部分纸浆纤维依赖进口的事实。由于在造纸工业纸浆的生产过程中需采用蒸煮、漂白、洗涤、干燥等作业，会排出大量的废气和废水，造成排污流域生态环境的严重恶化。石头纸是以无机石粉为主要原料，加入少量的热塑性高分子材料和助剂，通过不同的热成型设备而制得的环保型纸张产品，在生产过程中不用传统的植物纤维纸浆，没有废水和废气的排放。因此，用环保石头纸替代天然植物纤维造纸是目前纸业发展的趋势和方向，有利于减少对树木的砍伐，保护人类的生态环境。

[0003] 石头纸的主要组成为碳酸钙等无机粉体材料，同时需要加入热塑性高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等），通过热挤出工艺加工成型。因此，热塑性高分材料在石头纸中扮演重要的角色，一方面高分子材料是石头纸能够热塑成型为纸张的主要承载物；另一方面高分子材料的特性决定石头纸的纸张特性，尤其是纸张的强度、挺度、印刷性均由高分子材料的特性决定。由于石头纸的成型是依靠高分子的热粘结将无机粉体然后成型为纸张，降低石头纸中高分子材料的用量，在加工生产中，通常表现为纸张加工流动困难，如果采取增加润滑助剂的方法则会导致纸张挺度、强度降低。而石头纸中使用较高含量的高分子材料，会使石头纸失去纸张的手感，印刷吸墨性降低，成本会大幅增加，同时也失去了以无选择通用的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯作为石头纸加工成型的载体。当高分子材料在石头纸中的含量低于10%时，不但加工成型困难，而且石头纸张中无机粉体由于缺少有效地粘结导致纸张易掉灰、强度降低、挺度大幅下降。

发明内容

[0004] 针对石头纸在低含量高分子材料时纸张成型加工困难、挺度低、强度低的缺陷，本发明提出一种石头纸专用高分子材料，该高分子材料是由尼龙通过增刚增粘而成，以较低添加量用于石头纸的原料,制备时流动性优异，不但能够确保石头纸良好的挺度和强度，而且得到的石头纸在印刷过程中对油墨的吸附性提高，解决了石头纸印刷中吸墨差的缺陷。进一步提供石头纸专用高分子材料的制备方法。

[0005] 一种石头纸专用高分子材料，是通过如下技术方案实现的：

[0006] 一种石头纸专用高分子材料，其特征是由尼龙通过增刚增粘而成，用于石头纸原料,组成的各组分按重量份计为：

[0007] 尼龙 50-60份，

[0008] 聚对苯二甲酸乙二酯 20-30份，

[0009] 增粘剂 10-15份，

[0010] 接枝剂 0.5-1份，

[0011] 相容剂 0-1份，

[0012] 其中所述的尼龙为聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚己内酰胺、聚癸二酰己二胺、聚十二烷二酰己二胺、聚己二酰己二胺、聚辛酰胺中的至少一种；所述的增粘剂为松香、萜烯树脂中的至少一种；所述的接枝剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。

[0013] 为进一步提高体系的相容性，可选用乙烯-乙烯醇共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种作为相容剂。

[0014] 本发明一种石头纸专用高分子材料的制备方法，其特征是按照如下方式进行：

[0015] 1）将10-15重量份的增粘剂、0.5-1重量份的接枝剂加入反应釜中，在80-85℃条件下，搅拌速度为50-100rpm，搅拌10-20分钟，增粘剂完全熔融后将反应釜加压至1.5-2.0MPa反应5-10分钟，泄压放料，冷去粉碎得到接枝增粘剂；

[0016] 2）将步骤1）得到的接枝增粘剂与50-60重量份的尼龙、20-30重量份的聚对苯二甲酸乙二酯、0-1重量份的相容剂置于螺杆挤出设备中，螺杆长径比45:1-55:1，温度控制在160℃-185℃之间，通过螺杆挤出设备的啮合螺纹元件挤压、分散使增粘剂强力渗透，实现对尼龙的增粘增刚，得到石头纸专用高分子材料。

[0017] 上述制备方法第2）步所述的螺杆挤出机选用同向双螺杆挤出机，操作温度参数由进料端到出料端设定为：加料段1-3区控制在160-175℃，啮合段4-6区控制在175-185℃，出料区7-10区控制在175-160℃。

[0018] 上述制备方法第2）步所述的螺杆挤出机，其特征在于在4-6区设置两组啮合螺纹元件，啮合螺纹元件斜角分别为60°和90°。

[0019] 本发明一种石头纸专用高分子材料，通过增粘剂、聚对苯二甲酸乙二酯对尼龙的接枝增粘和增刚，得到的高分子材料兼具良好的刚性、粘接性、加工流动性。用于石头纸的原料，与碳酸钙等无机粉体以1:10-15的质量比直接混合热压延成型得到石头纸，无需另加润滑剂，加工中不但流动性好，而且纸张挺度、强度、分散均匀度明显提高。通过将本发明石头纸专用高分子材料用于石头纸的制备，得到的石头纸综合性能明显改善，尤其是通过与传统铜版纸的性能进行对比分析，利用本发明高分子材料为成型载体制备的石头纸在耐折度、抗张强度、挺度、油墨吸收性和印刷强度明显高于铜版纸。

[0020] 本发明一种石头纸专用高分子材料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

[0021] 1、本发明一种石头纸专用高分子材料，通过增粘剂、聚对苯二甲酸乙二酯对尼龙的接枝增粘和增刚，得到的高分子材料兼具良好的刚性、粘接强度、加工流动性。以低于10%的添加量用于石头纸的制备，保证了石头纸的良好的成型性、挺度、强度、均匀度。

[0022] 2、本发明一种石头纸专用高分子材料，通过接枝共混，增加了高分子材料的极性，用于石头纸时与极性无机粉体相容性良好，无需使用偶联剂，且石头纸的油墨吸收性增加，石头纸印刷质量提高。

[0023] 3、本发明一种石头纸专用高分子材料，用于石头纸时无需与碳酸钙等无机粉体混炼造粒，可以接混合热压延成型，缩短石头纸制造流程。

具体实施方式

[0024] 以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

[0025] 实施例1

[0026] 1）将10重量份的松香、0.5重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯加入反应釜中，在80-85℃条件下，搅拌速度为50rpm，搅拌20分钟，完全熔融后将反应釜加压至1.5MPa反应10分钟，泄压放料，冷去粉碎得到接枝增粘剂；

[0027] 2）将步骤1）得到的接枝增粘剂与60重量份的聚癸二酸癸二胺、30重量份的聚对苯二甲酸乙二酯、置于螺杆挤出设备中，螺杆长径比45:1，温度控制在160℃-185℃之间，通过螺杆挤出设备的啮合螺纹元件挤压、分散使增粘剂强力渗透，实现对尼龙的增粘增刚，得到石头纸专用高分子材料。

[0028] 将实施例得到的专用高分子材料与1250目碳酸钙以质量比1:12混合均匀，通过四辊压延机挤出压延拉伸得到厚度0.1mm的石头纸。其性能测试见表1。

[0029] 实施例2

[0030] 1）将2重量份的萜烯树脂、1重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯加入反应釜中，在80-85℃条件下，搅拌速度为100rpm，搅拌10分钟，完全熔融后将反应釜加压至2.0MPa反应5分钟，泄压放料，冷去粉碎得到接枝增粘剂；

[0031] 2）将步骤1）得到的接枝增粘剂与55重量份的聚十二酰胺、20重量份的聚对苯二甲酸乙二酯酯、0.5重量份的乙烯-乙烯醇共聚物置于螺杆挤出设备中，螺杆长径比50:1，温度控制在160℃-185℃之间，通过螺杆挤出设备的啮合螺纹元件挤压、分散使增粘剂强力渗透，实现对尼龙的增粘增刚，得到石头纸专用高分子材料。

[0032] 通过测试,实施例得到的专用高分子材料熔体指数为68.3g/10min，弯曲模量为2985MPa，具有良好的加工流动性和刚性。将实施例得到的专用高分子材料与碳酸钙、高岭土、立德粉以质量比1:8:2:2混合均匀，在SL800压流延机拉伸成型即可得到厚度0.085mm的石头纸。其性能测试见表1。

[0033] 实施例3

[0034] 1）将12重量份的萜烯树脂、1重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯加入反应釜中，在80-85℃条件下，搅拌速度为80rpm，搅拌15分钟，完全熔融后将反应釜加压至1.5MPa反应6分钟，泄压放料，冷去粉碎得到接枝增粘剂；

[0035] 2）将步骤1）得到的接枝增粘剂与60重量份的聚辛酰胺、25重量份的聚对苯二甲酸乙二酯、1重量份的马来酸酐接枝聚乙烯置于螺杆挤出设备中，螺杆长径比50:1，温度控制在160℃-185℃之间，通过螺杆挤出设备的啮合螺纹元件挤压、分散使增粘剂强力渗透，实现对尼龙的增粘增刚，得到石头纸专用高分子材料。

[0036] 将实施例得到的专用高分子材料与硅藻土、滑石粉、硫酸钡以质量比1:6:5:4混合均匀，经双T型模头挤出压延，纵横双向拉伸，最后通过送入冷却机组冷却成型得到0.12mm厚度的石头纸。其性能测试见表1。

[0037] 实施例4

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