一种纳米纸材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米纸材料及其制备方法，所述的纳米纸是由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后再机械压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%。由于本发明专利技术提供的纳米纸材料以聚合物和粘土为原料，制备过程仅采用水作溶剂，采用冷冻干燥和机械压制的方法，使得制备过程绿色环保，生产效率高。本发明专利技术提供的纳米纸材料采用的冻干方法及机械压制的方法更为高效，所得材料表面平整，强度更高，阻燃性能好，产品质量重现性好。工艺操作简单，成本低，易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纸材料及其制备方法
本专利技术属于纳米纸材料
，具体涉及纳米纸材料及其制备方法。
技术介绍
纳米纸是一种新型环保材料，主要由聚合物和纳米粒子复合而成。传统的石头纸以碳酸钙和常见聚合物复合而成，绿色环保，在传统书写用纸、装饰材料等领域显示出极大的应用前景。但该方法使用的聚合物常为热塑性的通用聚合物聚乙烯、聚丙烯等，这些聚合物来源于化石原料，属于不可再生资源。瑞典皇家技术研究所的LiuAndong等人采用纳米微晶纤维素和蒙脱土进行水溶液共混后，再抽滤干燥制得了纤维素增强的纳米黏土纸，由于含有较高的黏土含量，该纸张具有很好的阻燃性能及气体阻隔性能。该方法利用完全环保的原料及工艺制备出有巨大应用前景的纳米纸材料，在纸材料领域有革命性的意义。但是，该方法采用抽滤后将滤饼晾干制备纳米纸的方法效率极低，很难实现规模化生产，所得纳米纸的厚度、密度及表面形貌均难以控制，因此该方法存在一定的缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种纳米纸材料。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种纳米纸材料的制备方法。本专利技术的纳米纸材料该材料由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后经压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%。其中聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶中的至少一种。粘土为蒙脱土、累脱石、合成锂皂石、合成云母、高岭土、蛭石、海泡石、凹凸棒、埃洛石、层状双氢氧化物、硅藻土、硅灰石、羟基磷灰石中的至少一种。本专利技术的纳米纸材料的制备方法，依次包括如下步骤：1）将聚合物溶解于去离子水中并和粘土搅拌至均匀分布的悬浊液，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%。2）将1）所得产物冷冻后冻干，3）将2）所得产物在平板上压制得到纳米纸。上述方法所用的聚合物原料为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶中的至少一种。上述方法所用的纳米纸材料的方法，该方法所用的粘土为蒙脱土、累脱石、合成锂皂石、合成云母、高岭土、蛭石、海泡石、凹凸棒、埃洛石、层状双氢氧化物、硅藻土、硅灰石、羟基磷灰石中的至少一种。上述方法所用的压制方法为机械压制法，将冻干的材料置于平板或双辊间压制，压力大小以赶走材料中所有空气为准。另外，本专利技术还可在制备纳米纸材料时根据需要加入纤维增强、表面涂层防水等处理。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、由于本专利技术提供的纳米纸材料以聚合物和粘土为原料，制备过程仅采用水作溶剂，采用冷冻干燥和机械压制的方法，使得制备过程绿色环保，生产效率高。2、本专利技术提供的纳米纸材料采用的冻干方法及机械压制的方法更为高效，所得材料表面平整，强度更高，阻燃性能好，产品质量重现性好。3、本专利技术工艺操作简单，成本低，易于推广。具体实施方式下面给出的实施例以对本专利技术作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本专利技术保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术作出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术保护范围。所制得的纳米纸材料性能见附表。值得说明的是，以下各实施例性能中，拉伸强度由SANS万能材料试验机测试，氧指数按照ISO4589-1984测得,总热释放由微型量热仪测得。实施例1先将0.8g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000，醇解度99%）加热溶于100mL去离子水中，加入15g蒙脱土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78°C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例2先将1g蒙脱土加入100mL去离子水中，高速搅拌至均匀悬浊液，再将20g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000，醇解度99%）加热溶于上述悬浊液，将产物在-78°C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例3先将10g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000，醇解度99%）加热溶于100mL去离子水中，加入5g累脱土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78°C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。。实施例4先将2g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000，醇解度78%）加热溶于100mL去离子水中，加入1g合成锂皂石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-196°C（液氮浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用45MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例5先将3g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000醇解度99%）加热溶于100mL去离子水中，加入4g蒙脱土和4g合成云母后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-196°C（液氮浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例6先将5g聚乙烯醇（Mw31,000~50,000醇解度99%）加热溶于100mL去离子水中，加入9g高岭土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-196°C（液氮浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用50MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例7先将5g聚氧化乙烯加热溶于100mL去离子水中，加入5g蛭石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78°C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用60MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例8先将2g天然橡胶溶于100mL去离子水中，加入10g海泡石后高速搅拌至均匀胶体，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例9先将3g聚丙烯酸溶于100mL去离子水中，加入4g蒙脱土、4g凹凸棒和4g埃洛石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-10°C（冰箱）冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用80MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。。实施例10先将2g聚乙烯醇和2g卡拉胶溶于100mL去离子水中，加入1g埃洛石后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-30°C（冰箱）冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例11先将3g天然橡胶乳液分散于100mL去离子水中，加入5g层状双氢氧化物后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-30°C（冰箱）冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用100MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例12先将10g聚乙烯醇和5g聚氧化乙烯溶于100mL去离子水中，加入3g硅藻土后高速搅拌至均匀胶体，将产物在-78°C（干冰的乙醇浴）快速冷冻至冰晶生长完全，在室温下真空冻干至完全干燥，最后用40MPa压力将所得低密度材料压制成纳米纸。实施例13先将4g羟甲基壳聚糖、4g羟甲基淀粉和4g羟甲基纤维素溶于100mL去离子水中，加入2g硅灰石后高速搅拌至均匀悬浊液，将产物在-78°C（干冰的乙醇浴）快速冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纸材料，其特征在于：所述材料由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5‑95%，粘土以纳米纸重量计为95‑5%。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纸材料，其特征在于：所述材料由聚合物和粘土经水溶液共混、冷冻干燥后压制而成，其中聚合物以纳米纸重量计为5-95%，粘土以纳米纸重量计为95-5%；所述的材料所采用的聚合物为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、天然橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、羟甲基甲壳素、羟甲基壳聚糖、羟甲基淀粉、羟甲基纤维素、卡拉胶中的至少一种；所述的材料所用的粘土为蒙脱土、累脱石、合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪兵，宋宏涛，黄玮，曾光，高小玲，吴文昊，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51