一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，包括：将无机填料进行改性处理后，得到改性填料，然后和超高分子量聚乙烯、相容剂、抗氧化剂、助剂，预混匀，熔融挤出，造粒，得到母粒；将上述母粒平铺在中空模具上，熔融热压成膜状，冷轧，萃取，即得合成纸。本发明专利技术制备得到的合成纸具有机械性能良好、轻量性、耐溶剂性、多微孔等优良性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合成纸的制备领域，特别涉及一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法。
技术介绍
合成纸，亦称为化工薄膜纸、塑料纸、聚合物纸等，既具有如天然植物纤维纸张的外观、白度、挺度、不透明度、印刷性和书写性，又兼具塑料薄膜的轻盈、防潮、抗氧、耐酸、耐碱、防污染等优良特性。从20世纪60年代开始，各国就致力于合成纸的试制和生产，旨在以塑代木，减少森林资源的消耗，从而保护环境。如今，世界各国对纸张的需求量不断增加，而作为造纸原料用的木材等植物纤维却日益减少。图6为我国2008年至2012年纸、纸浆及纸板进出口贸易总额趋势图。图6中的数据显示：2008至2012年，我国纸、纸浆及纸板进口总额保持在40亿美元左右，其中从发达国家进口高级打印纸、特种用纸的份额逐年增加。我国纸、纸浆及纸板近几年出口总额上升趋势明显，虽出口的纸和纸板产品质量有所提高，但仍未摆脱出口以自然资源为原料的纤维素纸浆等窘境。目前，国内使用的生产工艺主要有压延法、流延法、吹膜法及双向拉伸法，设备生产线大都从国外引进。这些方法基本都通过物理方法将高分子聚合物、纤维素木浆、填料混合均匀以制纸。现阶段，我国合成纸生产面临的问题主要是设备要求及生产成本相对较高，另一方面是合成纸的废弃环境问题。合成纸的燃烧基本不会产生有害物质，但作为废纸回收的合成纸现仅占少量，如何从天然废纸分离合成废纸也是一个难题。此外，由于技术问题，我国一些厂家生产的合成纸中聚合物与纤维素木浆难于分离，同时聚合物降解困难，合成纸所具备的环保性得不到发挥，反而对环境有一定危害。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）树脂是一种综合性能优异的热塑性工程塑料材料，它具有其它工程塑料所无法比拟的耐冲击性、耐磨损性、耐化学药品性、耐低温性、耐应力开裂性、抗黏附能力，优良的电绝缘性、自润滑性、密度低(0.936～0.964g/cm3)等性能，材料的价格相对便宜。但是该材料也存在许多缺点，如它的热变形温度和表面硬度低，膨胀系数大，流动性能极差以及成型加工非常困难。因此，克服UHMWPE成型加工难题，以廉价的超高分子量聚乙烯为基材，填充一定量SiO2、TiO2等无机填料制备轻量优质的合成纸是合成纸制备技术的一条新途径。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，该方法制备得到的合成纸具有机械性能好、轻量性、耐溶剂性、多微孔等优良性能。本专利技术的一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，包括：（1）将无机填料进行改性处理后，得到改性填料，然后和超高分子量聚乙烯、相容剂、抗氧化剂、助剂，预混匀，熔融挤出，造粒，得到母粒；其中改性填料为超高分子量聚乙烯的0-70wt%，相容剂用量为超高分子量聚乙烯质量的1-50倍，抗氧化剂为超高分子量聚乙烯的0.1-2wt%，助剂用量为超高分子量聚乙烯的0-5wt%；（2）将上述母粒平铺在中空模具上，熔融热压成膜状，冷轧，萃取，即得合成纸；其中熔融热压温度为160-260℃，压力为8-16MPa，成型时间为90～180s。所述步骤（1）中无机填料为SiO2（纳米或微米级）、TiO2（纳米或微米级）、CaCO3、蒙脱土、碳黑、石墨、碳纳米管、二硫化钼、云母、高岭土、滑石粉、氢氧化铝、水合氧化铝、石膏、无定形硅酸盐其中的一种或几种，其粒径为纳米、微米或毫米级。所述步骤（1）中改性处理为用硅烷偶联剂、油酸、溴化十六烷基三甲铵CTAB、硬脂酸中的一种或几种，用量为无机填料的2-20wt%，处理时间为0.5h-5h。所述步骤（1）中相容剂为液体石蜡、白油、十氢萘、石蜡油其中的一种或多种混合液。所述步骤（1）中抗氧化剂为抗氧化剂1010：四[甲基-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、抗氧化剂1076：β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯、抗氧化剂168：三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯）、抗氧化剂TPPI亚磷酸三苯基酯一种或几种。所述步骤（1）中助剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种。所述步骤（1）中熔融挤出为通过单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机或密炼机进行。所述步骤（2）中熔融热压通过热压机或平板硫化机进行。所述步骤（2）中萃取所用萃取剂为无水乙醇、二氯甲烷、二甲苯、丙酮中的一种或几种。所述步骤（2）中萃取时间为0.1-24h。所述步骤（2）中冷轧为5-10MPa压力下冷轧10-15min。有益效果（1）本专利技术制备的合成纸具有机械性能良好、轻量性、耐溶剂性、多微孔等优良性能；（2）本专利技术克服了超高分子量聚乙烯UHMWPE熔融状态下流动性差，加工极其困难的问题，采用廉价工程塑料UHMWPE为原料制备合成纸；（3）本专利技术通过无机填料种类与用量的选择，有望开发性能可控且具有特种用途的高性能合成纸；（4）本专利技术涉及合成纸的制备过程简单，易于实现产品工业化生产。附图说明图1为超高分子量聚乙烯合成纸的制备工艺流程图；图2为实施例1的超高分子量聚乙烯UHMWPE合成纸表面SEM图；其中a为UHMWPE合成纸1k倍SEM图；b为UHMWPE合成纸10k倍SEM图；图3为实施例2的超高分子量聚乙烯UHMWPE合成纸表面SEM图；其中a为UHMWPE合成纸1k倍SEM图；b为UHMWPE合成纸10k倍SEM图；图4为实施例3的超高分子量聚乙烯UHMWPE合成纸表面SEM图；其中a为UHMWPE合成纸1k倍SEM图；b为UHMWPE合成纸10k倍SEM图；图5为实施例4的超高分子量聚乙烯UHMWPE合成纸表面SEM图；其中a为UHMWPE合成纸1k倍SEM图；b为UHMWPE合成纸10k倍SEM图；图6为中国2008至2012年纸、纸浆及纸板进出口贸易总额走向图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1（1）填料处理：将20g纳米SiO2加入350ml无水乙醇/水的混合溶液（V无水乙醇:V蒸馏水=3:1）中，在高剪切乳化机下以转速3000r/min剪切搅拌20min后，制得纳米SiO2悬浮液置于三颈瓶中。在三颈瓶中加入34ml质量分数为12%（无水乙醇作稀释剂）的硅烷偶联剂KH550。水浴加热至85℃，搅拌（转速为300r/min）反应90min。反应结束后，将三颈瓶中的悬浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，包括：（1）将无机填料进行改性处理后，得到改性填料，然后和超高分子量聚乙烯UHMWPE、相容剂、抗氧化剂、助剂预混匀，熔融挤出，造粒，得到母粒；其中改性填料用量为超高分子量聚乙烯的0?70wt%，相容剂用量为超高分子量聚乙烯质量的1?50倍，抗氧化剂为超高分子量聚乙烯的0.1?2wt%，助剂用量为超高分子量聚乙烯的0?5wt%；（2）将上述母粒平铺在中空模具上，熔融热压成膜状，冷轧，萃取，即得合成纸；其中熔融热压温度为160?260℃，压力为8?16MPa，成型时间为90～180s。

【技术特征摘要】
1.一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，包括：
（1）将无机填料进行改性处理后，得到改性填料，然后和超高分子量聚乙烯UHMWPE、
相容剂、抗氧化剂、助剂预混匀，熔融挤出，造粒，得到母粒；其中改性填料用量为
超高分子量聚乙烯的0-70wt%，相容剂用量为超高分子量聚乙烯质量的1-50倍，抗氧
化剂为超高分子量聚乙烯的0.1-2wt%，助剂用量为超高分子量聚乙烯的0-5wt%；
（2）将上述母粒平铺在中空模具上，熔融热压成膜状，冷轧，萃取，即得合成纸；其中熔
融热压温度为160-260℃，压力为8-16MPa，成型时间为90～180s。
2.根据权利要求1所述的一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，其特征在于：所述
步骤（1）中无机填料为SiO2、TiO2、CaCO3、蒙脱土、碳黑、石墨、碳纳米管、二硫化
钼、云母、高岭土、滑石粉、氢氧化铝、水合氧化铝、石膏、无定形硅酸盐其中的一种或
几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于超高分子量聚乙烯制备合成纸的方法，其特征在于：所述
步骤（1）中改性处理为用硅烷偶联剂、油酸、溴化十六烷基三甲铵CTAB、硬脂酸中的
一种或几种，用量为无机填料的2-20wt%，处理时间为0.5-5h。
4.根据权利要求1所述的一种基于超高分子量聚乙烯制备合...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗艳，何文卿，杜鹃，程党党，王文良，季玉秋，
申请(专利权)人：东华大学，上海艾乐影像材料有限公司，
类型：发明
国别省市：