一种基于聚乙烯醇喷丝压制纸张及其制备方法
技术领域
本发明属于纸张制备领域，尤其是一种基于聚乙烯醇喷丝压制纸张及其制备方法。
背景技术
随着人们对纸制品的需求日趋加大，由于造纸所引起的环境问题也日趋严峻，制浆造纸过程中排出的废弃物对环境造成的污染问题非常严重。虽然目前随着一大批治理科学技术的运用，制浆造纸的污染问题得到了缓解。但从长远来看，现阶段处于治理科学技术研究，并没有从源头上彻底解决这一问题。
发明内容
为解决造纸工艺源头污染的问题，本发明的目的在于提供一种基于聚乙烯醇喷丝压制纸张及其制备方法，该制备方法可改变传统纸张制备过程，其具有制备过程简单，无污染等优点。相比常规纸张除了免去抄纸工艺过程，也省去了施胶过程，减少了化学品的使用。在回收时也无须针对施胶剂进行化学处理。当纸张作为垃圾被废弃时，其生物相容性较好，且在特定菌群中可被降解。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于聚乙烯醇喷丝压制纸张的制备方法，包括以下步骤：
配置聚乙烯醇与抗张增强剂的混合溶液，静置待聚乙烯醇溶胀得凝胶；
将凝胶进行喷丝，干燥后形成丝状纤维海绵体，随后将丝状纤维海绵体进行平面多层铺展；
再将丝状多层结构烘干压制，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
所述的抗张增强剂为亲水性二氧化硅。
混合溶液中，聚乙烯醇溶液的质量浓度为10-20％。
所述的抗张增强剂选自亲水性二氧化硅，混合溶液中，亲水性二氧化硅质量浓度为20-40％。
所述聚乙烯醇与抗水增强剂质量比为1:(1～4)。
凝胶喷丝温度为80-100℃。
抗张增强剂微粒粒径为20～40μm。
所述的烘干压制温度为100～110℃下压制而成，压力为25～35Mpa。
一种基于聚乙烯醇喷丝压制纸张，所述的纸张是由微米级丝状纤维和抗张增强剂组成；其中，丝状纤维来源于聚乙烯醇，抗张增强剂选自亲水性二氧化硅，丝状纤维与抗水增强剂质量比为1:(1～4)。
本发明相比于现有技术，具有以下优点：
本发明利用聚乙烯醇在水中溶解开后进行喷丝处理得到微米级丝状纤维，干燥后得到丝状纤维海绵体，且内部聚乙烯醇丝状纤维表面具有亲水性二氧化硅附着，最终再烘干压制，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。该制备工艺使得整个造纸过程无废液产生，不产生环境污染。相比常规纸张除了免去抄纸工艺过程，也省去了施胶过程，减少了化学品的使用。在回收时也无须针对施胶剂进行化学处理。当纸张作为垃圾被废弃时，其生物相容性较好，且在特定菌群中可被降解。
进一步，本发明利用的是聚乙烯醇在水中溶解开喷丝后形成的微米级丝状纤维，但由于其表面光滑所压制成的纸张抗张强度差，所以本发明在聚乙烯醇水溶液中加入亲水性二氧化硅作为抗张增强剂，加大其内部摩擦，最终再经烘干压制，得到微米级丝状纤维制备的纸。整个制备过程简单，无污染，制备的纸张抗张效果良好。
进一步，本发明利用聚乙烯醇在水中溶解开后进行喷丝处理得到微米级丝状纤维，但由于其表面光滑所压制成的纸张抗张强度差，所以本发明在聚乙烯醇水溶液中加入亲水性二氧化硅作为抗张增强剂，加大其内部摩擦，最终再烘干压制，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
附图说明
图1为实施例1中聚乙烯醇和亲水性二氧化硅混合溶液喷丝干燥后的微观形貌；
图2为实施例2中聚乙烯醇和亲水性二氧化硅混合溶液喷丝干燥后的微观标尺图片。
具体实施方式
本发明基于聚乙烯醇喷丝压制纸张的制备，所述的纸张是由微米级丝状纤维和抗张增强剂组成；其中，丝状纤维来源于聚乙烯醇，丝状纤维与抗水增强剂质量比为1:(1～4)。抗张增强剂选自亲水性二氧化硅。
本发明的原理为：利用聚乙烯醇在水中溶解开后进行喷丝处理得到微米级丝状纤维，干燥后得到丝状纤维海绵体，且内部聚乙烯醇丝状纤维表面具有亲水性二氧化硅附着，最终再烘干压制，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
本发明的制备方法具体操作如下：
配制含有10-20％聚乙烯醇和20-40％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。
把制备的丝状纤维海绵体在温度为100～110℃下压制而成，压力为25～35Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
相比常规纸张，本发明纸的制备过程省去了施胶过程，减少化学品的使用。在回收时也无须针对施胶剂进行化学处理。当纸张作为垃圾被废弃时，其生物相容性较好，且在特定菌群中可被降解。
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明：
实施例1
先配制含有10％聚乙烯醇和20％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为100℃下压制而成，压力为25Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
图1为实施例1中基于聚乙烯醇喷丝压制纸张的微观形貌，由图看出聚乙烯醇和亲水性二氧化硅混合溶液喷丝干燥后的微观形貌呈现丝状，但由于单纯的聚乙烯醇溶液喷丝所得的丝状纤维结构表面光滑，所压制成的纸张抗张强度差，所以本发明在聚乙烯醇水溶液中加入亲水性二氧化硅作为抗张增强剂，加大其内部摩擦，增强抗张强度。图1中也清晰地表现出亲水性二氧化硅附着在聚乙烯醇丝状纤维上，所以本发明在聚乙烯醇水溶液中加入亲水性二氧化硅作为抗张增强剂，加大其内部摩擦，最终再烘干压制，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例2
先配制含有15％聚乙烯醇和30％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为100℃下压制而成，压力为25Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
图2为实施例2中聚乙烯醇和亲水性二氧化硅混合溶液喷丝干燥后的微观标尺图片。由图可以看出，聚乙烯醇分子链伸展为片层状结构，还有部分未完全伸展，聚乙烯醇层状结构约为100微米，二氧化硅颗粒尺寸为20-40微米。
实施例3
先配制含有15％聚乙烯醇和30％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为110℃下压制而成，压力为30Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例4
先配制含有20％聚乙烯醇和30％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为110℃下压制而成，压力为30Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例5
先配制含有20％聚乙烯醇和40％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为30Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例6
先配制含有20％聚乙烯醇和40％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为110℃下压制而成，压力为35Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例7
先配制含有10％聚乙烯醇和40％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为110℃下压制而成，压力为30Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例8
先配制含有10％聚乙烯醇和40％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在80℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。把制备的丝状纤维海绵体在温度为105℃下压制而成，压力为35Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。基于聚乙烯醇喷丝压制纸张抗张性能测试见表1。
表1
由上表1可以看出，本申请制备的基于聚乙烯醇喷丝压制纸张抗张性能优异，可以作为常用纸张使用。
实施例9
配制含有10％聚乙烯醇和20％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在90℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。
把制备的丝状纤维海绵体在温度为100℃下压制而成，压力为25Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
实施例10
配制含有20％聚乙烯醇和40％亲水性二氧化硅混合溶液，配置完成后静置溶胀备用；之后在100℃进行喷丝，干燥后得到丝状纤维海绵体。
把制备的丝状纤维海绵体在温度为110℃下压制而成，压力为35Mpa，得到基于聚乙烯醇喷丝压制纸张。
以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
