一种闭环曲面型纸塑复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种闭环曲面型纸塑复合材料及其制备方法与应用。该制备方法包括如下具体步骤：疏水剂对回收纸垛周围喷涂处理，而后干燥处理；改性塑料薄膜与整纸纸张热压覆膜，针刺微穿孔处理；覆膜纸带在模具表面加热加压状态下旋转缠绕，保压降温，制得闭环曲面型纸塑复合材料。该复合材料的主体为中空环状结构，两端开孔，环装结构主体由纸张层积构成，纸张内部孔隙被热塑性塑料充分填充。本发明专利技术提高塑料熔体在纸张内部的渗透效率，提高防潮防水性能，减少内部结构缺陷，提高力学性能；其经贴面和切割处理可作为给排水管、装饰瓦、扣墙板等产品应用。

A closed loop curved surface paper plastic composite material and its preparation method and Application

The invention discloses a closed loop curved surface paper plastic composite material and a preparation method and application thereof. The preparation method includes the following specific steps: the hydrophobic agent is sprayed around the recycled paper stack and then dried, and the plastic film is coated with the whole paper and the paper paper is hot pressed, and the needle punched micro perforation is treated. The coated paper tape is rotated and twisted under the condition of heating and pressurization on the surface of the mold. The closed loop curved surface paper plastic composite material is made. . The main body of the composite material is a hollow ring structure with holes at both ends. The main body of the ring is made up of a paper layer, and the inner pores of the paper are fully filled with thermoplastic plastic. The invention improves the penetration efficiency of the plastic melt in the paper, improves the moisture proof and waterproof performance, reduces the internal structural defects and improves the mechanical properties, and can be used as the water supply and drainage tube, the decorative tile and the buckle wall plate through the face and cutting treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种闭环曲面型纸塑复合材料及其制备方法与应用
本专利技术属于复合材料
，更具体地，涉及一种闭环曲面型纸塑复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
当前的纸张回收利用主要是二次纸浆造纸。虽然利用回收纤维造纸相对以木材为原料的制浆造纸而言可以大大减少林木、水、电消耗和污染物排放，但是由于纸张种类繁多，纤维质量差异大，而且纸张中存在各种各样的填料、油墨、胶体等非纤维物质，对制浆过程的成浆质量均有负面影响，增加造纸成本。不仅如此，制浆造纸过程必须使用大量的水资源，与之相应的废水处理无形中提高了造纸生产企业的成本。借鉴木塑复合材料的生产技术，基于纸纤维的纸塑复合材料可以完全克服上述的不足，而且纸塑复合材料的产品附加值相比纸张而言更高，更具有商业推广价值。与木塑复合材料的制备工艺相似，纸塑复合材料的制备大致可分为挤出、注塑和热压三大方式。其中前两者必须先将回收纸张粉碎成单纤维，然后与偶联剂、相容剂等各种助剂和塑料进行共混挤出，或注塑成型。该处理方式高耗能、低效率，而且粉碎的纸纤维会形成粉尘污染。采用热压工艺制备纸纤维复合材料，最大化地保留纸张整体化，可以避免对纸张结构和纸纤维的破坏，降低能耗的同时提高复合材料的机械强度，是制备纸塑复合材料的一种趋势。专利US4111730公开了一种废纸板的制备方法，碎片状的废纸与胶黏剂混合，然后高温下压实和固化。为达到防潮目的，需在压实前喷淋蜡质乳液。Martina等人提出将废纸与聚丙烯薄膜交叉层积，然后热压得到一种废纸/塑料交替的层积纤维复合材料。虽然该结构的纸纤维复合材料的综合力学性能优异，但是其绝大部分纸纤维没有被塑料包裹，而是与空气直接接触，导致该复合材料吸水率普遍在15％，最大值超过25％。纸纤维吸水受潮后降低复合材料的界面结合强度，因而机械强度降低，且易滋生细菌等微生物，缩短纸纤维复合材料的使用寿命，应用范围受到限制。其次，上述的纸塑复合材料均为平面板型材料，对曲面型材料，尤其是闭环曲面型的纸塑复合材料材料还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法。该方法通过对纸纤维的疏水改性、微穿孔工艺和热压工艺，有效解决了现有技术中纸塑复合材料的内部结构缺陷和易受潮吸水导致的力学性能降低的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种上述方法制备的闭环曲面型纸塑复合材料。该复合材料的主体为中空环状结构，两端开孔，环装结构主体由纸张层积构成，纸张内部孔隙被热塑性塑料充分填充。本专利技术的再一目的在于提供上述闭环曲面型纸塑复合材料的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案予以实现：一种闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：S1.用疏水剂对回收纸垛周围喷涂处理，而后干燥处理，得到整纸纸张组坯；S2.将改性塑料薄膜对步骤S1所得整纸纸张组坯进行热压覆膜，针刺微穿孔处理后，制得覆膜纸带；S3.在模具的表面加热加压状态下，将覆膜纸带经热压旋转缠绕，保压降温，制得闭环曲面型纸塑复合材料。优选地，步骤S1中所述疏水剂为甲基硅酸钠或/和甲基硅酸钾，所述回收纸为废报纸、废办公用纸、废杂志纸张、废包装纸或废箱板纸中的一种以上，所述回收纸的面积为(10～80)cm×(15～100)cm，所述回收纸的重量为20～200g/m2。更为优选地，步骤S1中所述回收纸的重量为40～120g/m2。优选地，步骤S2中所述改性塑料薄膜是基体塑料和对应的马来酸酐接枝改性塑料的共混薄膜，所述基体塑料与马来酸酐接枝改性塑料的质量比为(80～99)：(1～20)，所述改性塑料膜的厚度为0.01～1mm。优选地，步骤S2中所述基体塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚乳酸或聚丙烯酸树脂中的一种以上，所述改性塑料膜的厚度为0.05～0.5mm。更为优选地，所述聚丙烯酸树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚羟甲基丙烯酸甲酯、聚羟甲基丙烯酸乙酯和聚羟甲基丙烯酸丁酯的混合物，所述尼龙为尼龙6、尼龙1010、尼龙11、尼龙610或尼龙12。优选地，步骤S3中所述热压的温度为150～250℃，所述热压的压力为0.2～2Mpa。优选地，步骤S3中所述模具的截面为圆形、椭圆形或正多边形，所述正多边形为三边形、四边形、五边形或六边形。一种闭环曲面型纸塑复合材料是通过上述方法制备得到。所述闭环曲面型纸塑复合材料在给排水管、木基装饰瓦和木基扣墙板领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术通过对纸纤维的疏水改性，降低纤维表面能，改善纤维与塑料之间的界面相容性，降低纸纤维原料中的水分，减少内部结构缺陷，提高闭环曲面型纸塑复合材料的力学性能。2.本专利技术采用纸张针刺微穿孔提高塑料熔体在纸张内部的渗透效率，使其充分包裹纤维，提高防潮防水性能，减少因渗透不均匀而形成的内部结构缺陷，提高闭环曲面型纸塑复合材料的力学性能。3.本专利技术闭环曲面型纸塑复合材料的最终形态可多样化。选择不同的模具，可得到多种闭环曲面型复合材料，根据实际需要，可进一步切割得到给排水管、装饰瓦、扣墙板等。附图说明图1为闭环曲面型纸塑复合材料的切割方式。图2为本专利技术闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备结构示意图的前视图。图3为本专利技术闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备的结构示意图的俯视图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。图1为闭环曲面型纸塑复合材料的切割方式。图1为四种常见的闭环曲面形状横截面，其中，闭环曲面为圆形时，其切割方式包括90度圆弧1、120度圆弧2和180度圆弧3；闭环曲面为椭圆形时，其切割方式包括180度圆弧(1和3)和90度圆弧2；闭环曲面为正方形时，其切割方式包括直角(1和2)和中线(3)；闭环曲面为正六边形时，其切割方式包括三边(1)、两边(2)和一边半(3)。根据图2和图3所示，说明本专利技术使用的闭环曲面型纸塑复合材料的自动成型设备，包括自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动裁切组坯模块，所述自动进纸模块、纸张覆膜模块和自动裁切组坯模块处于同步运行状态。其中，图3中的网点表示带孔的传送带。具体地，所述自动进纸模块包括自动升降纸垛堆放台11和纸张分离装置12；所述纸张覆膜模块包括顺次设置的第一传送装置21、塑料膜传送装置22、薄膜覆贴装置23和微穿孔装置24；所述自动卷曲模块包括第二红外加热装置311、第二压力辊轮312和卷曲辊313；纸张由所述自动升降纸垛堆放台11引入至所述纸张分离装置12后自动分离，所述传送装置21和所述塑料膜传送装置22分别将纸张和薄膜同步传输至所述薄膜覆贴装置23；覆膜后的覆膜纸再经所述微穿孔装置24处理，覆膜后的覆膜纸经所述第二红外加热装置311加热，再经所述第二压力辊轮312将覆膜纸压合在所述卷取辊313上形成层叠的闭环曲面型纸塑复合材料。具体地，所述自动升降纸垛堆放台11包括带有可编程控制变频电机驱动的升降平台111和纸槽112；所述纸张分离装置12包括真空吸盘机械手121和纸张分离吹风口-风刀122。在可编程控制变频电机精准控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：S1.用疏水剂对回收纸垛周围喷涂处理，而后干燥处理，得到整纸纸张组坯；S2.将改性塑料薄膜对步骤S1所得整纸纸张组坯进行热压覆膜，针刺微穿孔处理后，制得覆膜纸带；S3.在模具的表面加热加压状态下，将覆膜纸带经热压旋转缠绕，保压降温，制得闭环曲面型纸塑复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：S1.用疏水剂对回收纸垛周围喷涂处理，而后干燥处理，得到整纸纸张组坯；S2.将改性塑料薄膜对步骤S1所得整纸纸张组坯进行热压覆膜，针刺微穿孔处理后，制得覆膜纸带；S3.在模具的表面加热加压状态下，将覆膜纸带经热压旋转缠绕，保压降温，制得闭环曲面型纸塑复合材料。2.根据权利要求1所述的闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述疏水剂为甲基硅酸钠或/和甲基硅酸钾，所述回收纸为废报纸、废办公用纸、废杂志纸张、废包装纸或废箱板纸中的一种以上，所述回收纸的面积为(10～80)cm×(15～100)cm，所述回收纸的重量为20～200g/m2。3.根据权利要求2所述的闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述回收纸的重量为40～120g/m2。4.根据权利要求1所述的闭环曲面型纸塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述改性塑料薄膜是基体塑料和对应的马来酸酐接枝改性塑料的共混薄膜，所述基体塑料与马来酸酐接枝改性塑料的质量比为(80～99)：(1～20)，所述改性塑料膜的厚度为0.01～1mm。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：章伟伟，胡传双，涂登云，关丽涛，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44