一种生物质基柔性透明材料的制备方法及其产品技术

本发明专利技术提供了一种柔性生物质基透明材料的制备方法，包括如下步骤：将成品浆进行疏解、打浆处理，得到适宜的纤维；用抄片设备抄取合适定量的纸幅；进而使用涂料对其进行涂布；最后将湿纸幅转移到热压机上进行压光、干燥处理，得到强度和透明度较高生物质基柔性材料。本发明专利技术的制备工艺简单、能耗低，不需助剂与有机溶剂，所制备的柔性生物质基透明材料，原料来源广泛、强度高、韧性大、透明度高，具备优异的光学性能、力学性能、表面性能、极低的热膨胀系数。

Preparation method and product of biomass based flexible transparent material

The invention provides a preparation method of a flexible biomass-based transparent material, which comprises the following steps: the finished pulp is diluted and beaten to obtain a suitable fiber; the suitable amount of paper sheet is made with a sheet-making device; the paper sheet is coated with paint; and the wet paper sheet is transferred to a hot press for calendering and polishing. After drying, the biomass based flexible materials with high strength and transparency are obtained. The prepared flexible biomass-based transparent material has the advantages of simple preparation process, low energy consumption, no auxiliaries and organic solvents, wide source of raw materials, high strength, toughness, high transparency, excellent optical properties, mechanical properties, surface properties and extremely low thermal expansion coefficient.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基柔性透明材料的制备方法及其产品
本专利技术属于绿色功能材料及其制备
，涉及一种生物质资源制备柔性透明材料的方法。
技术介绍
近年来由于突出的便携性、形状可变性和人体适用性，柔性电子技术已成为全球电子产业界和学术界关注的新焦点。目前常用的电子器件主要构建在硅片、玻璃以及塑料薄膜上，这些基材在自然环境条件下难以降解，给人类赖以生存的环境带来巨大的负荷。同时，用于制备这些基材的原料-石油，其成本越来越高，且储量也日趋减少。因此，为防止环境污染和减少资源浪费，开发利用低成本、可回收、可降解的绿色生物质资源制备柔性透明电子基材，势必会对实现可持续发展战略及新材料的技术变革产生深远影响。纤维素作为自然界中大量存在的天然高分子资源，以其绿色环保、可再生、可降解、来源广泛、易改性等优点成为近年来的研究热点，由其抄造而成纸基材料，价廉、质轻、柔韧、可弯折、且具有一定的耐热性，但因纤维素(折射率约为1.5)与孔隙内部空气(折射率约为1.0)较大的折射率差异造成材料的不透明度较高。传统工业化生产的透明纸主要是采用高打浆度的纤维抄造而成，这种方法能耗大、成本高、无法实现高定量透明纸张的规模化生产。为了解决这些难题，国内外学者进行了大量的研究工作。专利US2646369公开了一种“透明纸的制备工艺”技术，该技术利用汽油馏出物、石蜡和四氯化碳等密封(浸渍)处理原纸，得到具有一定透明度的纸张，但因经过有机挥发物浸渍，数天内材料仍有较大的刺激性气味。专利CN106012667A公开了“一种全纤维素透明纸及其制备方法”，该技术以传统造纸工艺得到的纸张或植物纤维为网络骨架，以一定溶解度的纤维素均相溶液为填充剂和溶解介质，均匀涂布到纸张或植物纤维表面；通过后期整饰工艺提高平整度，形成一体化的纤维素复合结构，制备了一种低成本全纤维素透明纸。专利CN106917311A公开了“一种透明纸的制备方法”，该技术首先将木质材料加工成木屑或木粉，然后使用次氯酸钠除去其中的木质素，再用水清洗残留的次氯酸钠，最后经过压机处理去除剩余的水分，获得透明纸。专利CN105568747A公开了“一种利用秸秆制备纳米纤维素纸的方法”，该技术首先利用次氯酸钠除去秸秆中的木质素，再用1,3-二羟基丙酮氧化体系制备纳米纤维素，然后经滤膜抽滤、压榨和干燥处理，得到纳米纤维素透明纸。专利CN107119496A公开了“一种浸渍液及其快速制备透明纸张的方法与制备的透明纸张的应用”，该技术首先将原纸置于透明剂、透明助剂、表面活性剂、抗水剂、润滑剂和交联剂等复配的浸渍液中浸渍，然后将浸渍后的纸张进行烘干、压光处理，得到透明纸张。然而，上述种种方法或使用较多助剂(如透明剂、抗水剂、润滑剂和交联剂等)进行浸渍，或制备工艺较为复杂且多采用次氯酸钠漂白易产生二噁英等有毒物质，抑或需要先将纤维素制成溶液，制作成本较高、溶剂难以回收，且制备的透明纸又存在透明度低、韧性差、强度无法保证等缺陷。
技术实现思路
针对目前透明纸制备过程中使用助剂过多、制备工艺复杂、成本高；获得的透明纸透明度低、韧性差、强度低的问题，本专利技术提供一种强度高、韧性大、透明度高、可自然降解的透明纸的制备方法及其产品。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性生物质基透明材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将成品浆进行疏解、打浆，得到纸浆；(2)将步骤(1)中的纸浆抄取为纸幅；(3)将步骤(2)获得的纸幅涂布涂料水溶液；(4)将步骤(3)获得的湿纸幅转移到热压机上进行压光、干燥处理，得生物质基柔性透明材料。步骤(1)中，所述成品浆选自漂白针叶木化学浆、漂白阔叶木化学浆、漂白针叶木机械浆、漂白阔叶木机械浆、漂白竹浆、漂白麻浆、漂白棉浆、漂白麦草浆、漂白苇浆、漂白甘蔗浆和脱墨浆中的至少一种。所述成品浆浓度为0.5％-1％。打浆度优选为20-90°，更优选为40-70°。纤维长度为0.5-2.0mm。步骤(1)中，疏解包括各种碎浆机、疏解机在内的任何疏解设备处理，目的在于将成品浆分散溶解于水中；打浆过程包括各种打浆机、磨浆机在内的任何打(磨)浆设备处理，目的在于将成品浆中的纤维截断。步骤(2)中，所述纸幅优选为10-100g/cm2，更优选为20-80g/cm2。步骤(3)中，所述涂料选自热固性树脂、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。所述性树脂选自脲醛树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、不饱和树脂、环氧树脂、水性聚氨酯树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种，所述涂料水溶液的质量百分浓度优选为5％-50％，更优选为10％-40％。所述涂布方式为辊式、气刀、刮刀、刮棒或浸涂中的任意一种，所述涂料涂布量为5-20g/m2。步骤(4)中，所述热压的压力为1-50kg/cm2，优选为5-30kg/cm2；温度为60-150℃，优选为90-120℃；热压时间为30-300s，优选为60-150s。一种采用上述制备方法获得的柔性生物质基透明材料。本专利技术以成品浆为主要原料，经过简单打浆，使纤维长度仍然在毫米级别，不需进行多次打浆，节省能源；采用涂布热压法，一方面能够使材料渗入纤维缝隙提高强度与韧性，另一方面能够排出气泡提高透明度。本专利技术的有益效果：本专利技术的制备工艺原料来源广泛，工艺简单、能耗低，不需固化剂、助剂与有机溶剂；制备的透明材料透明度高、强度高、韧性大，具备优异的光学性能、力学性能、表面性能。不仅可以实现绿色生物质资源在电子基材领域对石油基原料的有效替代，而且在一定程度上解决了产品生产和使用过程中的环境污染问题，有利于资源的综合、循环利用。附图说明图1是透明材料的可视性；图2是透明材料的柔韧性；图3是透明材料的透明度。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明；除另有指明，实施例中的所述份数均以质量计。实施例1首先利用纤维疏解机将预先称取的20份漂白针叶木硫酸盐浆疏解5min，再用PFI磨将其打浆度打到40°，纤维长度为0.5-2.0mm，调节浆浓至0.5％，利用标准抄片器抄造定量为30g/m2的纸幅，然后利用刮棒将浓度为30％的三聚氰胺甲醛树脂涂到纸幅上，涂布量5g/m2，最后使用热压机在温度110℃、压力20kg/cm2下，热压处理120s得到生物质基柔性透明材料。经测量产品的透明度为65，抗张指数为47N·m/g。实施例2首先利用纤维疏解机将预先称取的20份漂白针叶木硫酸盐浆疏解5min，再用PFI磨将其打浆度打到40°，纤维长度为0.5-2.0mm，调节浆浓至0.75％，利用标准抄片器抄造定量为30g/m2的纸幅，然后利用刮棒将浓度为30％的三聚氰胺甲醛树脂涂到纸幅上，涂布量10g/m2，最后使用热压机在温度120℃、压力25kg/cm2下，热压处理150s得到生物质基柔性透明材料。经测量产品的透明度为86，抗张指数为56N·m/g。实施例3首先利用纤维疏解机将预先称取的20份漂白针叶木硫酸盐浆疏解5min，再用PFI磨将其打浆度打到40°，纤维长度为0.5-2.0mm，调节浆浓至0.75％，利用标准抄片器抄造定量为30g/m2的纸幅，然后利用刮棒将浓度为30％的三聚氰胺甲醛树脂涂到纸幅上，涂布量15g/m2，最后使用热压机在温度150℃、压力25kg/cm2下，热压处理150s得到生物质基柔性透明材料。经测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性生物质基透明材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将成品浆进行疏解、打浆，得到纸浆；(2)将步骤(1)中的纸浆抄取为纸幅；(3)将步骤(2)获得的纸幅涂布涂料水溶液；(4)将步骤(3)获得的湿纸幅转移到热压机上进行压光、干燥处理，得生物质基柔性透明材料。

【技术特征摘要】
1.一种柔性生物质基透明材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将成品浆进行疏解、打浆，得到纸浆；(2)将步骤(1)中的纸浆抄取为纸幅；(3)将步骤(2)获得的纸幅涂布涂料水溶液；(4)将步骤(3)获得的湿纸幅转移到热压机上进行压光、干燥处理，得生物质基柔性透明材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中成品浆选自漂白针叶木化学浆、漂白阔叶木化学浆、漂白针叶木机械浆、漂白阔叶木机械浆、漂白竹浆、漂白麻浆、漂白棉浆、漂白麦草浆、漂白苇浆、漂白甘蔗浆和脱墨浆中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述纸浆浓度为0.5％-1％；纤维长度为0.5-2.0mm；打浆度为20-90°；打浆度优选为40-70°。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述纸幅为10-100g/cm2，优选为20-80g/cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，刘温霞，何朵朵，王惠丽，张灿灿，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37