一種硫酸鈣晶須合成紙及其制備方法
【專利摘要】一種硫酸鈣晶須合成紙及其制備方法，包括以下成分：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30～50％聚烯烴、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～60％硫酸鈣晶須、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～15％復(fù)合助劑；所述復(fù)合助劑包括偶聯(lián)劑、增韌劑、抗氧化劑、塑化劑和分散潤滑劑；將硫酸鈣晶須、分散潤滑劑、偶聯(lián)劑在有加熱裝置的高速混料機(jī)中，繼續(xù)攪拌升溫加入增韌劑，繼續(xù)攪拌，得到微粉料；將微粉料、聚烯烴、抗氧化劑和塑化劑加入到雙螺桿擠出機(jī)組中密煉，塑化擠出造粒，等料粒冷卻干燥后即得到合成紙母料；合成紙母料經(jīng)單螺桿擠出機(jī)組進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品；在雙軸拉伸機(jī)上進(jìn)行二次加熱，雙向拉伸；冷卻電暈處理后，切邊卷紙即得到硫酸鈣晶須合成紙。
【專利說明】一種硫酸鈣晶須合成紙及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)和無機(jī)復(fù)合材料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種硫酸鈣晶須合成紙及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合成紙的主要原料是合成樹脂，通常采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等一般價(jià)格便宜的樹脂。輔助原料包括填充料、顏料和其他添加劑。合成紙用的無機(jī)填充料有碳酸鈣、硫酸鋇、粘土、滑石、二氧化鈦、硅酸、硅藻土等。為使合成紙具有〃紙的性質(zhì)〃，即在白度，不透明性、印刷適應(yīng)性和書寫性等方面達(dá)到要求，這對無機(jī)物填料的白度、粒徑、折射率、遮光能力、穩(wěn)定性等指標(biāo)都很重要，同時(shí)還要考慮價(jià)格因素
造紙工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活息息相關(guān)，是國際公認(rèn)的“永不衰竭”的工業(yè)。造紙又是中國的四大發(fā)明之一，是國人的自豪。但在改革開放三十多年的今天，不得不面對這樣一個(gè)尷尬的現(xiàn)實(shí):傳統(tǒng)造紙業(yè)一直背負(fù)著“嚴(yán)重污染環(huán)境”的惡名。
[0003]隨著全球環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，人類意識(shí)到不斷砍伐森林，將造成生態(tài)嚴(yán)重的破壞，因而開發(fā)出了全新的合成紙。這種紙不用木材和植物纖維，100%沒有污染。合成紙具有傳統(tǒng)紙的一般性質(zhì)，又有傳統(tǒng)紙不可比擬的物理性能和高抗張強(qiáng)度、高撕裂度、高耐破度、高透氣性、優(yōu)良的印刷性能等，正日益受到人們的重視并開始在各行各業(yè)使用，是造紙工業(yè)的一大革命。合成紙?jiān)趪H上已有四十年的發(fā)展史，主要在美國、日本、加拿大等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，我國合成紙起步較晚，市場開拓不足，技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善。目前國內(nèi)外有關(guān)合成紙的專利和生產(chǎn)中均未發(fā)現(xiàn)使用硫酸鈣晶須的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明解決的問題為提供一種環(huán)保的合成紙及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種硫酸鈣晶須合成紙，包括以下組分:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~50%的聚烯烴、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~60%的硫酸鈣晶須、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~15%的復(fù)合助劑；所述復(fù)合助劑包括偶聯(lián)劑、增韌劑、抗氧化劑、塑化劑和分散潤滑劑，其中偶聯(lián)劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%，增韌劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~16%，抗氧化劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15~32%，塑化劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18~30%，分散潤滑劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%。
[0006]進(jìn)一步，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的一種或者兩種。
[0007]進(jìn)一步，所述硫酸鈣晶須的直徑為2~4 μ m。
[0008]進(jìn)一步，所述硫酸鈣晶須由工業(yè)副產(chǎn)石膏制備而成。
[0009] 一種硫酸鈣晶須合成紙的制備方法，包括以下步驟:(1)對權(quán)利要求1中所述硫酸鈣晶須合成紙的組成分別干燥2~3小時(shí)后備用；
(2)按照權(quán)利要求1中個(gè)組分的配比，將硫酸鈣晶須、分散潤滑劑、偶聯(lián)劑在有加熱裝置的高速混料機(jī)中于80~100°C條件下預(yù)混3~5分鐘，在繼續(xù)攪拌升溫到115~125°C條件下加入增韌劑，繼續(xù)攪拌3~5分鐘；
(3)將步驟(2)中混合均勻的微粉料、聚烯烴、抗氧化劑和塑化劑加入到雙螺桿擠出機(jī)組中密煉，再加入塑化劑，塑化擠出造粒，等料粒冷卻干燥后即得到合成紙母料；
(4)合成紙母料經(jīng)單螺桿擠出機(jī)組進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品，單螺桿擠出機(jī)組設(shè)定溫度為145~155°C、205~215°C ;在120°~150°C的雙軸拉伸機(jī)上進(jìn)行二次加熱，雙向拉伸，其中雙輥拉伸比:1:1.2~1:1.3 ；冷卻電暈處理后，切邊卷紙即得到硫酸鈣晶須合成紙。
[0010]進(jìn)一步，在所述硫酸鈣晶須合成紙的制備方法的步驟(2)中，加入增韌劑時(shí)可同時(shí)加入分散潤滑劑。
[0011]進(jìn)一步，在所述硫酸鈣晶須合成紙的制備方法的步驟(3)中設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)組各段溫度設(shè)定為 115 ~125°CU35 ~145°CU55 ~1650C、175 ~1850C。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:
(I)增加了一種紙品，代替部分傳統(tǒng)的木纖維造紙，滿足日益增長的市場需求，減少了木纖維用量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
[0013](2)充分利用 工業(yè)副產(chǎn)石膏，變廢為寶，也利于環(huán)境的保護(hù)。
[0014](3)克服現(xiàn)有石頭紙(碳酸鈣合成紙)的一些缺點(diǎn)，降低了紙張的重量、增加了紙的強(qiáng)度和挺括度。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明所述的硫酸鈣晶須合成紙，包括以下成分:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~50%聚烯烴、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~60%硫酸鈣晶須、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~15%復(fù)合助劑。所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的一種或兩種，其中聚乙烯分為高、中、低密度聚乙烯，本發(fā)明優(yōu)選低密度聚乙烯。所述硫酸鈣晶須的直徑為2~4μ m。所述硫酸鈣晶須由工業(yè)副產(chǎn)石膏制備而成，其中煙氣脫硫石膏、硝基磷石膏、檸檬酸石膏、中和含硫酸廢水排出的脫硫石膏、鈦石膏等白度好適宜制造合成紙，將它們在動(dòng)態(tài)水熱法經(jīng)120°~160°C下脫水、溶解、再結(jié)晶生成α型半水硫酸鈣，而在再結(jié)晶過程中由于晶形改良劑作用，使α型半水硫酸鈣晶體長成直徑2~4μπι的纖維，轉(zhuǎn)晶后加入穩(wěn)定劑，保證晶須不再水化。所述復(fù)合助劑包括偶聯(lián)劑、增韌劑、抗氧化劑、塑化劑和分散潤滑劑。本發(fā)明中偶聯(lián)劑可為乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、硼酸酯、鈦酸酯、鋁酸酯中的一種或兩種。本發(fā)明中增韌劑優(yōu)選為EVA樹脂(乙烯醋酸乙烯酯)。所述分散潤滑劑為新型改性的TAS-2A (乙撐雙脂肪酸酰胺)和PEW (聚乙烯蠟)。抗氧化劑包括主抗氧化劑1010 (酚類)和輔抗氧化劑168 (亞磷酸酯),主抗氧化劑1010和輔抗氧化劑168的比例可優(yōu)選為1:2。
[0016]該硫酸鈣晶須合成紙的制備方法包括以下步驟:
(1)對所述硫酸鈣晶須合成紙的組成分別干燥后備用；硫酸鈣晶須在400°~600°C條件下煅燒0.5~2小時(shí)，聚烯烴、復(fù)合助劑在80°~90°C條件下干燥2~4小時(shí)；
(2)按照配比，將硫酸鈣晶須、分散潤滑劑、偶聯(lián)劑在有加熱裝置的高速混料機(jī)中于80~100°C條件下預(yù)混3~5分鐘，在繼續(xù)攪拌升溫到115~125°C條件下加入增韌劑，也可同時(shí)加入分散潤滑劑繼續(xù)攪拌3~5分鐘；
(3)將步驟(2)中混合均勻的微粉料、聚烯烴、抗氧化劑和塑化劑加入到雙螺桿擠出機(jī)組中密煉，塑化擠出造粒，等料粒冷卻干燥后即得到合成紙母料；設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)組各段溫度設(shè)定為 115 ~125°CU35 ~145°CU55 ~1650C、175 ~1850C。
[0017](4)合成紙母料經(jīng)單螺桿擠出機(jī)組進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品，單螺桿擠出機(jī)組設(shè)定溫度為145~155°C、205~215°C ；在120°~150°C的雙軸拉伸機(jī)上進(jìn)行二次加熱，雙向拉伸，其中雙輥拉伸比:1:1.2~1:
1.3 ;冷卻電暈處理后，切邊卷紙即得到硫酸鈣晶須合成紙。
[0018]本發(fā)明中α型半水硫酸鈣晶體直徑為2~4μπι的纖維，白度在85%以上，遮光能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，資源豐富，價(jià)格低廉。[0019]本發(fā)明中有機(jī)合成材料選用聚烯烴，無機(jī)填充材料選用硫酸鈣晶須，這兩種材料沒有相容性，其兩者界面的粘連性好壞就決定了合成紙性能的好壞。本發(fā)明優(yōu)選分散潤滑劑為TAS-2A和聚乙烯蠟(PEW)，新型改性的TAS-2A分散潤滑劑系在乙撐雙脂肪酸酰胺的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，引入極性基團(tuán)，亦可稱之謂錨固基團(tuán)，該基團(tuán)對填料硫酸鈣晶須有較牢固的結(jié)合性。主鏈分子是溶劑化鏈段親油基團(tuán)，與聚烯烴有一定的相溶性，與偶聯(lián)劑配合使用時(shí)，則TAS-2A分散潤滑劑可在填料顆粒、偶聯(lián)劑與基體合成樹脂之間形成相溶劑層，可以在硫酸鈣晶須表面形成一定的保護(hù)層，當(dāng)含有分散基團(tuán)的填料顆粒因范德華力相互作用時(shí)，由于吸附層間的空間障礙，而使顆粒相互排斥，從而實(shí)現(xiàn)填料顆粒在樹脂中的穩(wěn)定分散。TAS-2A分散潤滑劑為有規(guī)共聚物，其結(jié)構(gòu)如錨固基團(tuán)處于中央的BAB型嵌段共聚物，錨固基團(tuán)處于分散劑分子鏈的同一側(cè)，吸附形狀類似于尾形吸附，對于空間阻的影響較大，避免了架橋絮凝，起到良好的分散劑作用。經(jīng)過加入TAS-2A的合成樹脂的熔體指數(shù)大大提高，因此又是良好的潤滑劑。
[0020]本發(fā)明優(yōu)選的偶聯(lián)劑為乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，是一種雙功能分子硅烷，具有乙烯基有機(jī)反應(yīng)基團(tuán)和2_甲氧基、乙氧基無機(jī)反應(yīng)性基團(tuán)，提聞了無機(jī)填充料和有機(jī)合成樹脂的相容性，分散性也更好，機(jī)械強(qiáng)度也有較大提高。
[0021 ] 下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例1
稱取400°C煅燒過的硫酸鈣晶須120kg、分散潤滑劑(TAS-2A ) 2kg、偶聯(lián)劑(乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷)3KG加到高速混料機(jī)中于IOOtlC下預(yù)混3分鐘；攪拌機(jī)升溫到115°C時(shí)加入增韌劑(EVA樹脂)5KG繼續(xù)攪拌3分鐘；再稱取聚丙烯(PP) 40KG、低密度聚乙烯(LDPE) 20KG、主抗氧化劑(1010) 2KG、輔抗氧化劑(168) 4KG、塑化劑4KG。所有計(jì)量后的物料和高速混料機(jī)中混合料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒，設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)組各段溫度設(shè)定125°C、145°C、165°C、185°C。再將合成紙母料加到單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融混煉，單螺桿擠出機(jī)組設(shè)定溫度為155°C、215°C，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品。最后，在雙軸拉伸機(jī)上二次加熱到125°C進(jìn)行雙向拉伸，雙輥拉伸比冷卻電暈處理后，切邊卷紙即成硫酸鈣晶須合成紙。該紙白度92%、紙厚度0.13mm,單位面積重量116.4g/m2。
[0023]實(shí)施例2稱取500°C煅燒過的硫酸鈣晶須110kg、分散潤滑劑(TAS-2A ) 1.5kg、偶聯(lián)劑((乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷))IKG加到高速混料機(jī)中于90°C下預(yù)混4分鐘；攪拌機(jī)升溫到120°C時(shí)加入增韌劑(EVA樹脂)1KG、分散潤滑劑(聚乙烯蠟(PEW) ) 1.5KG、塑化劑2KG繼續(xù)攪拌4分鐘；再稱取聚丙烯(pp)80KG、主抗氧化劑(1010) 1KG、輔抗氧化劑(168) 2KG和高速混料機(jī)中混合料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒，設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)組各段溫度設(shè)定為120°C、140°C、160°C、180°C。再將合成紙母料加到單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融混煉，單螺桿擠出機(jī)組設(shè)定溫度為150°C、210°C，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品。最后，在雙軸拉伸機(jī)上二次加熱到135°C進(jìn)行雙向拉伸，雙輥拉伸比:1:1.3。冷卻電暈處理后，切邊卷紙即成硫酸鈣晶須合成紙。該紙白度89%、紙厚度
0.12mm,單位面積重量91.lg/m2。
[0024]實(shí)施例3
稱取600°C煅燒過的硫酸鈣晶須84kg、分散潤滑劑(TAS-2A ) 3.5kg、偶聯(lián)劑(乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷)2.5KG加到高速混料機(jī)中于IOOtlC下預(yù)混5分鐘；攪拌機(jī)升溫到125°C時(shí)加入增韌劑(EVA樹脂)2.5KG繼續(xù)攪拌5分鐘；再稱取聚丙烯(PP)60KG、低密度聚乙烯(LDPE) 40KG、主抗氧化劑(1010) 1KG、輔抗氧化劑(168) 2KG、塑化劑4.5KG。所有計(jì)量后的物料和高速混料機(jī)中混合料一起加入到雙螺桿擠出機(jī)中密煉、塑化擠出造粒，設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)組各段溫度設(shè)定為115°C、135°C、155°C、175°C。再將合成紙母料加到單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融混煉，單螺桿擠出機(jī)組設(shè)定溫度為145°C、205°C，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品。最后，在雙軸拉伸機(jī)上二次加熱到145°C進(jìn)行雙向拉伸，雙輥拉伸比:1:1.25。冷卻電暈處理后，切邊卷紙即成硫酸鈣晶須合成紙。該紙白度91 %、紙厚度0.15mm ，單位面積重量112.4g/m2。
[0025]本發(fā)明公開的一種硫酸鈣晶須合成紙及其制備工藝，增加了一種紙品，代替部分傳統(tǒng)的木纖維造紙，滿足日益增長的市場需求，減少了木纖維用量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。充分利用工業(yè)副產(chǎn)石膏，變廢為寶，也利于環(huán)境的保護(hù)?？朔F(xiàn)有石頭紙(碳酸鈣合成紙)的一些缺點(diǎn)，降低了紙張的重量、增加了紙的強(qiáng)度和挺括度。
【權(quán)利要求】
1.一種硫酸鈣晶須合成紙，其特征在于，包括以下組分:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~50%的聚烯烴、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~60%的硫酸鈣晶須、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~15%的復(fù)合助劑；所述復(fù)合助劑包括偶聯(lián)劑、增韌劑、抗氧化劑、塑化劑和分散潤滑劑，其中偶聯(lián)劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%，增韌劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~16%，抗氧化劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15~32%，塑化劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18~30%，分散潤滑劑占復(fù)合助劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鈣晶須合成紙，其特征在于，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的硫酸鈣晶須合成紙，其特征在于，所述硫酸鈣晶須的直徑為2 ~4 μ m0
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的硫酸鈣晶須合成紙，其特征在于，所述硫酸鈣晶須由工業(yè)副產(chǎn)石膏制備而成。
5.一種權(quán)利要求1所述硫酸鈣晶須合成紙的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)對權(quán)利要求1中所述硫酸鈣晶須合成紙的各種組成分別干燥后備用； (2)按照權(quán)利要求1各個(gè)組分的配比，將硫酸鈣晶須、分散潤滑劑、偶聯(lián)劑在有加熱裝置的高速混料機(jī)中于80~100°C條件下預(yù)混3~5分鐘，繼續(xù)攪拌升溫到115~125°C條件下加入增韌劑，繼續(xù)攪拌3~5分鐘，得到微粉料； (3)將步驟(2)中混合均勻的微粉料、聚烯烴、抗氧化劑和塑化劑加入到雙螺桿擠出機(jī)組中密煉，塑化擠出造粒，等料粒冷卻干燥后即得到合成紙母料； (4)合成紙母料經(jīng)單螺桿擠出機(jī)組進(jìn)行熔融混煉，然后將熔融的料液從T型模頭的縫口中擠出，形成薄膜半成品，單螺桿擠出機(jī)組設(shè)定溫度為145~155°C、205~215°C ;在120°~150°C的雙軸拉伸機(jī)上進(jìn)行二次加熱，雙向拉伸，其中雙輥拉伸比:1:1.2~1:1.3 ；冷卻電暈處理后，切邊卷紙即得到硫酸鈣晶須合成紙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硫酸鈣晶須合成紙的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，加入增韌劑時(shí)可同時(shí)加入分散潤滑劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硫酸鈣晶須合成紙的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)組各段溫度設(shè)定為115~125°C、135~145°C、155~165°C、175~185°C。
【文檔編號】C08L23/12GK103923389SQ201410163654
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】唐紹林, 萬建東, 唐修仁, 丁大武, 劉小全, 唐永波, 楊丹 申請人:江蘇一夫科技股份有限公司