一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法及其循环回用方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料纸塑料的制备方法及其循环回用方法，通过将环碳酸酯与胺类化合物涂布在纸张上从而将其引入纸张的纤维结构中，随后进行固化处理形成防水、高强度、可循环再加工、可降解、可回收的纸塑料材料。由于该制备过程只需要将环碳酸酯与胺类涂布在纸张上后加热即可得到该纸塑料，且本发明专利技术具有普适性，对各种纸张都能起到增强作用，纸张的力学性能、耐温性、耐水耐溶剂性均得到提升，同时保留纸张的降解能力，具有优异的自修复性能、可塑再加工性能和降解再生性能，该工艺方法简单易操作，适合工业化生产。适合工业化生产。适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法及其循环回用方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法及其循环回用方法。

技术介绍

[0002]自从塑料专利技术以来，塑料制品的使用越来越广泛，给人们的日常生活带来了极大的方便。但与此同时，塑料污染问题日益严重，已成为全球普遍关注的热点环境问题。我国也从2021年开始正式升级“限塑令”，更加严厉的限制塑料制品的生产、销售和使用。然而，目前能够对塑料袋进行替代的可降解塑料仍然具有较高的成本，且生产能力难以满足应用需求。
[0003]纸作为一种具有几千年历史的材料，具有优秀的降解能力，近年来也被考虑作为塑料的替代品应用在一些包装领域，但其在耐水及机械强度方面，与传统塑料制品相差较远。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法及其循环回用方法，本专利技术可降解防水高强度可循环再加工的纸张改性材料制备过程简单，可批量化大规模生产；由本专利技术制备得到的纸基复合材料，克服了纸包装材料耐水耐溶剂性差的问题，且在具有高力学强度的同时还保留纸较好的柔韧性；同时，相较于容易产生环境污染的传统塑料包装材料，制备得到的纸基复合材料具有生物降解性，极大地缓解了“白色污染”问题；制备得到的纸基复合材料易化学降解，化学将降解后，可重新成型，实现了资源的重复使用，在一定程度上降低了原料成本，具有更高的经济效益。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下：
[0006]一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将环碳酸酯化合物与胺类化合物在室温～70℃下搅拌混合均匀，得改性材料，其中，胺类化合物为四乙烯五胺、聚乙烯亚胺、混胺AMIX1000、氨基改性纤维素、多乙烯多胺、壳聚糖或三(2
‑
氨基乙基)胺中的至少一种；
[0008]2)将步骤1)制得的改性材料涂在纸张上，在65～130℃下固化0.5～6小时或在700
‑
6000W的微波辐照下固化1～15min，无需热压，得到防水、高强度、可降解回收的纸基复合材料。
[0009]上述室温包括0～40℃的温度范围。步骤1)优选在室温下搅拌混合。
[0010]可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料，指本申请制得的纸塑料易降解、防水、高强度、可循环再加工，同时还具有自愈合等性能。
[0011]步骤2)中，纸张与环碳酸酯化合物和胺类化合物反应，复合为一体，此步骤2)中不
需要热压操作即可达到较好的效果，操作步骤简单，得到的纸塑料即展示出优秀的力学性能。
[0012]上述制得纸塑料，具有生物降解性，同是克服了纸包装材料耐水耐溶剂性差、力学强度低的问题，同时还保留纸较好的柔韧性，替代塑料制品。
[0013]本申请纸塑料，指可以展示出像塑料一样的可塑再加工性能的复合纸，也即本申请制得的材料实质是一种纸，由于具有极强的耐水性、耐溶剂、耐温性和机械强度，具有优异的可塑再加工性能、自然降解、降解再生和柔韧性，同时具有良好的自修复能力，展现出比现有塑料更优的综合性能，因此，在包装等领域，可以很好地的替代塑料。
[0014]步骤1)中，环碳酸酯化合物的制备方法为：将环氧化合物和催化剂按照摩尔比为100：(1～6)加入到压力反应釜中并排尽釜内空气，然后通入CO2，将压力维持在0.5～3.5MPa，反应温度控制在50～120℃，搅拌反应6～48h后，得到环碳酸酯化合物。
[0015]上述步骤1)中，环氧化合物为含有二元及二元以上环氧基的化合物的环氧大豆油、松香衍生环氧化合物、双酚A二缩水甘油醚、1，4
‑
丁二醇二缩水甘油醚、环氧封端聚乙二醇、纤维素衍生环氧化合物或木质素基环氧化合物中的至少一种。
[0016]为了更大程度的将环氧化合物转化为环碳酸酯，上述步骤1)中，催化剂为四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、N，N
‑
二甲氨基吡啶、苄基三甲基氯化铵或L
‑
抗坏血酸中的至少一种。
[0017]上述步骤1)中，环碳酸酯化合物与胺类化合物的用量按照环碳酸酯基团与氨基的摩尔比为0.25：1～2：1添加。胺类过多会导致活性太强，反应进行太快使体系难以混合均匀；胺类过少导致反应过慢，且可能难以交联，分子量过低而不能成为聚合物网络。
[0018]上述步骤2)中，混合物在纸张上的涂抹方式可以为喷涂、刮涂、刷涂、浸涂中的至少一种。
[0019]上述制得的纸基复合材料，具有防水、高强度、可循环再加工、可降解、可回收、自愈合等效果，可替代塑料制品。
[0020]上述可降解防水高强度可循环再加工的纸张改性材料与纸张的质量比为0.25：1～2.5：1，优选为，1：(1.7～1)。
[0021]上述纸张为利用纤维素制备的任一种纸张材料。
[0022]将两层以上的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料叠加，在0.5
‑
5MPa的压力、70
‑
120℃的温度下，热压0.5
‑
2小时，形成纸塑料板。可用于包装或家装等领域。
[0023]上述制得的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料埋入土中，可自然降解，4～6个月完全降解。
[0024]上述制得的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的回用方法为：将复合纸在温度为70～100℃的氢氧化钠溶液或无水乙醇中浸泡5～6h，纸塑料中的聚羟基氨基甲酸酯得到降解，过滤，得到纸纤维，重新经过纸页成型器成型、制得新纸张。
[0025]重新成型的纸张强度(相比于原始的纸张)恢复率不小97％。
[0026]上述氢氧化钠的摩尔浓度为0.8～1.2mol/L。
[0027]作为另一种实现方案，上述制得的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的回用方法为：将纸塑料粉碎，在压力为1
‑
2MPa、温度为120
‑
135℃的条件下，热压2
‑
4小时，重新得到纸塑料。
[0028]本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0030]本专利技术制得的可降解防水高强度可循环再加工的复合纸，将环碳酸酯与胺类化合物引入纸张中，加热固化或微波固化后即可得到该纸塑料，制备得到的复合纸仍具有降解性能，绿色环保；另外制得的纸塑料通过与形成的聚羟基氨基甲酸酯之间的化学键及分子间相互作用，可得到优异的力学性能；也显著提升了纸张材料的耐水、耐溶剂和耐高温性能；得到的纸塑料具有优异的自修复性能、可塑再加工性能和酸碱降解再生性能；制备工艺简单，易操作，便于大规模产业化生产，可替代传统的塑料。
附图说明
[0031]图1为实施例1的生物降解性的实物图片；
[0032]图2为实施例1的降解及回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将环碳酸酯化合物与胺类化合物在室温～70℃下搅拌混合均匀，得改性材料，其中，胺类化合物为四乙烯五胺、聚乙烯亚胺、混胺AMIX1000、氨基改性纤维素、多乙烯多胺、壳聚糖或三(2
‑
氨基乙基)胺中的至少一种；2)将步骤1)制得的改性材料涂在纸张上，在65～130℃下固化0.5～6小时或在700
‑
6000W的微波辐照下固化1～15min，无需热压，得到防水、高强度、可循环再加工、可降解、可回收的纸塑料。2.根据权利要求1所述的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，改性材料与纸张的质量比为0.25：1～2.5：1，纸张为利用纤维素制备的任一种纸张材料。3.根据权利要求1或2所述的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，环碳酸酯化合物与胺类化合物的用量按照环碳酸酯基团与氨基的摩尔比为0.25：1～2：1添加。4.根据权利要求1或2所述的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，环碳酸酯化合物的制备方法为：将环氧化合物和催化剂按照摩尔比为100：(1～6)加入到压力反应釜中并排尽釜内空气，然后通入CO2，将压力维持在0.5～3.5MPa，反应温度控制在50～120℃，搅拌反应6～48h后，得到环碳酸酯化合物。5.根据权利要求4所述的可降解防水高强度可循环再加工的纸塑料的制备方法，其特征在于，环氧化合物为含有二元及二元以上环氧基的化合物的环氧大豆油、松香衍生环氧化合物、双酚A二缩水甘油醚、1，4
‑
丁二醇二缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹤，杨欣欣，张博文，商士斌，宋湛谦，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：