本發(fā)明涉及特種紙制造領(lǐng)域，特別是涉及一種高透明紙基材料及其制備方法，該紙基材料具有高透明度及良好的機(jī)械性能。
背景技術(shù)：
1、透明紙屬于特種紙中的一種，它通常由植物性纖維素類納米纖維（如cellulosenanofiber，簡稱cnf）作為主要原料，這些納米纖維的細(xì)度僅為頭發(fā)直徑的兩萬分之一，賦予了透明紙極高的透明度。由于其獨(dú)特的性能，透明紙在液晶顯示屏、照明器具、太陽能電池以及替代平板電腦顯示屏玻璃等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
2、盡管透明紙具有諸多優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用潛力，但現(xiàn)有技術(shù)在透明紙的生產(chǎn)和應(yīng)用過程中仍存在一些問題亟待解決。尤其是透明紙的透明度和強(qiáng)度之間往往存在矛盾，如何在保證透明度的同時提升紙張的強(qiáng)度，是現(xiàn)有技術(shù)面臨的一個重要難題?，F(xiàn)有技術(shù)采用對天然纖維素處理后獲得的納米纖維素制造透明紙，利用納米纖維素能夠在紙張內(nèi)部形成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)了紙張的強(qiáng)度及韌性，并保質(zhì)量良好的透明度。然而納米纖維素本身在分散過程中容易形成團(tuán)聚體，且制備過程中容易產(chǎn)生吸濕膨脹，最終影響透明紙的均勻性和透明度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種高透明紙基材料，通過tempo氧化將納米纖維素表面的羥基轉(zhuǎn)化為羧基，提高了纖維素表面負(fù)電荷密度，進(jìn)而增強(qiáng)纖維之間的靜電斥力，防止納米纖維素分散過程中團(tuán)聚的發(fā)生。通過在納米纖維素表面引入羧基基團(tuán)，形成了一定的空間位阻效應(yīng)，限制了水分子進(jìn)入纖維素的無定形區(qū)，避免了制紙過程中的吸濕膨脹。通過控制氧化反應(yīng)條件，獲得了高長徑比的納米纖維素，在制備紙基材料時可形成更加致密且均勻的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了材料內(nèi)部的孔隙率和散射中心，從而提高了光透過率，透明度可達(dá)95%。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：所述高透明紙基材料，按質(zhì)量百分比計包含下列成分：羧基改性納米纖維素：93%～95%，填料?0~2%，助劑?1~2%。
3、上述方案中，所述羧基改性納米纖維素是納米纖維素通過tempo氧化獲得的。
4、上述方案中，所述填料為碳酸鈣、二氧化鈦、滑石粉中的至少一種。
5、上述方案中，所述助劑為丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
6、上述方案中，所述高透明紙基材料，按質(zhì)量百分比計包含下列成分：羧基改性納米纖維素：95%，填料?2%，助劑?1%。
7、上述方案中，所述羧基改性納米纖維素纖維長徑比為：1:50-1:200。
8、本發(fā)明的另一目的在于提供所述高透明紙基材料的制備方法，具體步驟為，
9、s1：羧基改性納米纖維素的制備，將納米纖維素分散于去離子水中，分散均勻的懸浮液，向上述懸浮液中加入tempo/nabr溶液，攪拌充分后，緩慢滴加naclo溶液，采用1mol/l的naoh溶液，保持反應(yīng)體系ph值為10-11，0℃下反應(yīng)10h；反應(yīng)結(jié)束后用1mol/l的hcl溶液中和反應(yīng)液至中性，用去離子水對反應(yīng)液進(jìn)行抽濾洗滌，獲得羧基改性納米纖維素；
10、s2：紙基材料的制備，將羧基改性納米纖維素、填料、助劑按比例分散于適量水中，超聲分散2h后抽濾，將濾餅在烘箱中30℃干燥2h后即得所述紙基材料。
11、步驟s1中納米纖維素、tempo、nabr、naclo質(zhì)量比為1:(0.01-0.02):(0.1-0.2):(5-10)
12、本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：
13、1.本發(fā)明通過tempo(2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧化物)氧化將納米纖維素表面的羥基轉(zhuǎn)化為羧基，提高了纖維素表面負(fù)電荷密度，進(jìn)而增強(qiáng)纖維之間的靜電斥力，防止納米纖維素分散過程中團(tuán)聚的發(fā)生。通過在納米纖維素表面引入羧基基團(tuán)，形成了一定的空間位阻效應(yīng)，限制了水分子進(jìn)入纖維素的無定形區(qū)，避免了制紙過程中吸濕膨脹。
14、2.?通過控制氧化反應(yīng)條件，調(diào)節(jié)納米纖維素、tempo、nabr、naclo質(zhì)量比為1:(0.01-0.02):(0.1-0.2):(5-10)，獲得了高長徑比的納米纖維素，在制備紙基材料時可形成更加致密且均勻的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了材料內(nèi)部的孔隙率和散射中心，從而提高了光透過率，透明度可達(dá)93%。
1.一種高透明紙基材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比計包含下列成分：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高透明紙基材料，其特征在于，所述羧基改性納米纖維素是納米纖維素通過tempo氧化獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高透明紙基材料，其特征在于，所述填料為碳酸鈣、二氧化鈦、滑石粉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高透明紙基材料，其特征在于，所述助劑為丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高透明紙基材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比計包含下列成分：羧基改性納米纖維素：95%，填料?2%，助劑?1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高透明紙基材料，其特征在于，所述羧基改性納米纖維素纖維長徑比為：1:50-1:200。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述高透明紙基材料的制備方法，其特征在于：具體步驟為，
8.根據(jù)權(quán)利要求7任意一項所述高透明紙基材料的制備方法，其特征在于：所述步驟s1中納米纖維素、tempo、nabr、naclo質(zhì)量比為1:(0.01-0.02):(0.1-0.2):(5-10)。