用于制造层合纤维素板的包含单层氧化石墨烯的水基粘合剂、由其获得的层合纤维素板和用于生产其的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造层合纤维素板的水基粘合剂，所述粘合剂包含单层氧化石墨烯作为胶增强剂。本发明专利技术还涉及由其获得的层合纤维素板和用于生产其的方法。和用于生产其的方法。和用于生产其的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造层合纤维素板的包含单层氧化石墨烯的水基粘合剂、由其获得的层合纤维素板和用于生产其的方法


[0001]本专利技术涉及水基粘合剂领域，并且特别地涉及用于这样的粘合剂的基于单层氧化石墨烯的胶增强剂。本专利技术的水性粘合剂适用于生产层合纤维素板，例如纸板或纸层合体(例如纸板坯(cardboard blank))。

技术介绍

[0002]粘合剂是在许多工业中广泛用于生产物体和/或材料的物质。在许多情况下，粘合剂对于正确生产物体和/或材料是必不可少的。
[0003]需要粘合剂的工业的实例为造纸工业和层合纤维素板的制造业。虽然这两个工业均与纸有关，但是它们本质上是不同的，关于所使用的粘合剂具有不同的需求，如在第一个工业中，纤维素纤维彼此附接，而在第二个工业中，纸张或纸板彼此附接。在造纸工业中，使用纤维素材料作为原料(例如除碎布、亚麻、棉绒、甘蔗渣
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之外的木纤维)，以生产纸浆、纸、纸板和其他基于纤维素的产品，其中粘合剂用于粘合纤维素纤维。在层合纤维素板(例如纸板)的制造中，其中纸板层通常通过这样的粘合剂彼此附接，以提供多层。然而，不仅所述层必须彼此附接，以提供纸板坯，而且其还必须以这样的方式附接：使得所得的纸板坯能够抵抗使用者的操纵、气象现象例如湿度、雨、冷热温度等。即，纸板坯需要可靠，并且从该角度来看，粘合剂是非常相关的。
[0004]石墨烯已用于许多不同的物体和材料中，因为在许多情况下，石墨烯使得可以增强所述物体或材料的功能或特性。已经在现有技术中公开了一些尝试以将氧化石墨烯并入至纸浆中，以试图改善一些纸特性，以及将石墨烯并入至纸板中，以改善用于纸板制造中的粘合剂的粘合特性。
[0005]例如，专利申请CN106381104A公开了水基粘合剂产品，所述水基粘合剂产品可以用于粘合各种粉末、纤维、土壤等，即，可以用于例如造纸工业。旨在解决的问题是提供可回收且环境友好的粘合剂，同时保持良好的性能。如在实施例部分中可以看出，粘合剂材料主要是合成粘合剂，例如丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸钾、N,N
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双(丙烯酰基)胱胺和N,N
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亚甲基双丙烯酰胺，所述合成粘合剂可以补充有多糖材料，在所述多糖材料中提及水溶性淀粉。水基粘合剂还包含石墨材料，所述石墨材料可以选自单层氧化石墨、多层氧化石墨或片状石墨。对于石墨材料未指定特定的特性，并且例示的粘合剂仅用于粘合粉末状土壤，在实施例中未公开纸或纤维素纤维，更不用说纤维素板的粘合。
[0006]专利申请CN108914675公开了用于制造耐候、防水且高品质的印刷专用纸的方法，所述方法包括：制备纸浆；由其制造纸；以及向其中施加粘合剂层。在制备纸浆的步骤中，添加增溶剂组合物，所述增溶剂组合物包含以下中的全部：石墨烯量子点、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。石墨烯量子点是通过微波剥离法而制备的单层氧化石墨烯量子点。公开了单层氧化石墨烯量子点提供良好的表面改性功能，而二氧化硅可以有效地改善造纸纤维的粘合性并改善纸的耐折叠性和机械特性。
[0007]专利文件EP
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2886621
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A1又公开了用于制造纤维素产品层合体的粘合剂，即，用于制造层合纤维素板的粘合剂。向水和淀粉的混合物中添加石墨烯纳米丝，以生产粘合剂。所添加的纳米丝具有1纳米至100纳米范围内的直径和大于30微米的长度。然而，这样的纳米丝不能良好地与水或水溶液混合。因此，该混合物不是真正稳定的，并且必须在制备之后的短时间段内使用，并且添加了石墨烯纳米丝的粘合剂的粘合特性未得到显著改善，这可能是由于减少了与水的混合。
[0008]因此，仍然有兴趣提供可以克服现有技术解决方案的缺点的可用于制造层合纤维素板的粘合剂。

技术实现思路

[0009]根据第一方面，本专利技术涉及用于制造层合纤维素板的水基粘合剂，所述水基粘合剂包含：
[0010]1)水；
[0011]2)20.0重量％至40.0重量％的淀粉；
[0012]3)任选地，最高至10重量％的至少一种另外的聚合物，所述至少一种另外的聚合物选自天然聚合物或可溶性合成聚合物；
[0013]4)胶增强剂，所述胶增强剂以使得水基粘合剂包含0.1重量％至10
‑7重量％的单层氧化石墨烯的量包含在水中的单层氧化石墨烯；
[0014]5)至少一种组分，根据聚合物，所述至少一种组分选自杀真菌剂和杀生物剂、和/或稳定剂、胶凝剂、增稠剂、消泡剂、增粘剂、防潮树脂和流变剂。
[0015]根据特定实施方案，淀粉可以以20重量％至32重量％的量，例如以25重量％至30重量％的量包含在水基粘合剂中。
[0016]淀粉可以例如为以下中的一者：玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉或其混合物。
[0017]可以对淀粉进行化学改性，以使淀粉在加工或储存期间经常遇到的条件(例如高温、高剪切、低pH、冷冻/解冻和冷却)下适当地发挥作用。
[0018]以上至少一种组分5)可以例如为硼砂粉末以及氢氧化钙和碳酸钠的混合物，所述混合物在水中溶解之后提供了苛性钠(氢氧化钠)。氢氧化钠促进胶渗透到纸中，并减少了胶凝时间。硼砂粉末通过与经烹饪的淀粉反应而使胶稳定，并改善了胶粘附性及其向纸中的渗透性。其进一步有助于提供最佳流变学。粘合剂中氢氧化钠的浓度可以为1.5重量％至3.0重量％，以及粘合剂中硼砂的浓度可以为1重量％至2重量％。
[0019]其他另外的组分5)可以为例如以下中的至少一者：改善耐湿性的脲
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甲醛；改善耐冷水性的聚乙烯醇或聚乙酸乙烯酯；或者抑制真菌生长的杀生物剂。
[0020]在如上所限定的水基粘合剂中，天然聚合物选自植物来源、蛋白质来源或动物来源，特别地，其选自糊精、淀粉或白蛋白，或者选自从酪蛋白、血液、鱼、大豆、生皮或骨头中提取的任何聚合物。可溶性合成聚合物选自聚乙烯醇、纤维素醚、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、脲
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甲醛共混物和三聚氰胺
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甲醛共混物。
[0021]水基粘合剂可以包含仅一种另外的聚合物、或者一种或更多种聚合物的混合物。
[0022]最高至100重量％的剩余部分将为水。
[0023]单层氧化石墨烯根据EP15382123中公开的方法合成，其关于氧化石墨烯的制备方法通过引用并入本文。一般而言，该过程基于改进的Hummers法，在所述改进的Hummers法中氧化反应和后剥离过程用高剪切混合器来进行。以这种方式，氧化石墨烯在反应发生的同时被剥离，因此产率、氧含量和单层含量比使用标准搅拌方法更高。通过提及的方法获得的单层氧化石墨烯呈如ISO/TR 18401:2017中所限定的纳米片的形式。因此，用于制备本专利技术的粘合剂的单层氧化石墨烯呈这样的纳米片的形式。提及的ISO规范提供了纳米物体基于其尺寸和形状的定义和分类。纳米物体通常依据被限制在纳米级的维度进行描述或分组。因此，如果一个维度在纳米级内，而另外两个维度大于纳米级，则物体被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造层合纤维素板的水基粘合剂，包含：1)水；2)20.0重量％至40.0重量％的淀粉；3)任选地，最高至10重量％的至少一种另外的聚合物，所述至少一种另外的聚合物选自天然聚合物或可溶性合成聚合物；4)胶增强剂，所述胶增强剂以使得所述水基粘合剂包含0.1重量％至10
‑7重量％的单层氧化石墨烯的量包含在水中的单层氧化石墨烯；5)至少一种另外的组分，根据所述聚合物，所述至少一种另外的组分选自杀真菌剂和杀生物剂、和/或稳定剂、胶凝剂、增稠剂、消泡剂、增粘剂、防潮树脂、流变剂。2.根据权利要求1所述的水基粘合剂，其中所述至少一种另外的组分5)为硼砂和NaOH、或者氢氧化钙和碳酸钠的混合物。3.根据权利要求1和2中任一项所述的水基粘合剂，其中所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉或其混合物。4.根据权利要求1至3中任一项所述的水基粘合剂，其中所述至少一种另外的聚合物为天然聚合物，所述天然聚合物选自植物来源、蛋白质来源或动物来源，优选选自糊精、淀粉或白蛋白，或者选自从酪蛋白、血液、鱼、大豆、生皮或骨头中提取的任何聚合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的水基粘合剂，其中所述至少一种另外的聚合物为可溶性合成聚合物，所述可溶性合成聚合物选自聚乙烯醇、纤维素醚、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、脲
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甲醛共混物和三聚氰胺
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甲醛共混物。6.根据权利要求1至5中任一项所述的水基粘合剂，其中所述单层氧化石墨烯呈根据ISO/TR 18401:2017中所限定的纳米片的形式。7.单层氧化石墨烯作为用于制造层合纤维素板的水基粘合剂的胶增强剂的用途，所述水基粘合剂包含淀粉和任选的至少一种另外的聚合物，其中至少一种聚合物选自天然聚合物或可溶性合成聚合物，所述水基粘合剂为根据权利要求1至5中任一项中所限定的。8.根据权利要求7所述的单层氧化石墨烯的用途，其中所述单层氧化石墨烯呈根据ISO/TR 18401...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿迈亚，
申请(专利权)人：石墨烯公司，
类型：发明
国别省市：