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CN111636247B - 一种白色耐水防油纸的制备方法 - Google Patents

一种白色耐水防油纸的制备方法 Download PDF

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CN111636247B CN202010317510.7A CN202010317510A CN111636247B CN 111636247 B CN111636247 B CN 111636247B CN 202010317510 A CN202010317510 A CN 202010317510A CN 111636247 B CN111636247 B CN 111636247B
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Abstract

本发明涉及造纸技术领域，针对防油纸的防油不充分及防水性能差的问题，提出一种白色耐水防油纸的制备方法。包括：（1）制备原纸：将漂白化学浆、填料及阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原料纸；（2）第一次涂覆：涂覆壳聚糖‑水蛭石溶液；（3）第二次涂覆：涂覆羟丙基甲基纤维素‑硅纳米颗粒涂覆液，分段干燥；（4）第三次涂覆：涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液。该双防纸具有极强的防水防油效果，其表面具有多层防液涂层，设有致密的内部结构，保证了防油纸具有高的防油等级，高致密度，好的耐水性能，低伸缩率，高强度及小的纸张横幅厚度差。

Description

一种白色耐水防油纸的制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其是涉及一种白色耐水防油纸的制备方法。
背景技术
防油纸是指的是能防油脂吸收渗透的纸，有一定的强度和较高的平滑度，但透气度较低，使用浆内添加或表面涂布防油剂而生产的能够抗拒油脂渗透和吸收的纸种，广泛用于汉堡包、鸡翅、薯条等食品和其他含油物品的包装。在日常生活中我们经常需要包装含油物质，用来包装这些物质的材料必须具备良好的防水防油性能，除了防水防油性外，提高纸张的填充密度即白度也对防止液体渗入具有重要的意义。
常见的制备方式是在纸张表面复合一层连续致密的合成聚合物薄膜可制得防油纸，但这些合成聚合物无法在自然界中降解，会带来环境污染问题，且制得的涂层防水性能较差，限制了所得成品的应用范围。
专利号CN201910928202.5，专利名称“一种无氟防油纸及其制备方法与应用”，本发明属于防油纸技术领域，公开了一种无氟防油纸及其制备方法与应用。所述防油纸的制备方法包括：将氢氧化钠/尿素/水溶液放入冰箱中预冷，取出后加入溶解浆，室温下搅拌，然后再放入冰箱中冷冻处理；一段时间后取出，室温下解冻；离心处理，取上清液可得到透明的纤维素涂料；将得到的纤维素涂料涂布在纸张上，然后浸入凝固浴中，在一定温度下凝固一段时间；将纸张干燥，即可得到所述无氟防油纸。
其不足之处在于，所制得的防油表面结构具有较强的极性键，表面亲水性强，且仅有单层的防油层。
发明内容
本发明是为了克服防油纸的防油不充分及防水性能差的问题，提供了一种白色耐水防油纸的制备方法，该双防纸具有极强的防水防油效果，其表面具有多层防液涂层，具有致密的内部结构，保证了防油纸具有高的防油等级，高致密度，好的耐水性能，低伸缩率，高强度及小的纸张横幅厚度差。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将40-60％漂白针叶木浆和40-60％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至65-80°SR；取45-70重量份的漂白化学浆、5-10重量份的填料及5-10重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为3-12g/m2；
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥；
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：8-10，后置于100-110℃热处理3-4h并进行热压，即可获得成品。
多个加工流程的高效处理，尤其是通过提升打浆度来减少原纸的间隙，两种不同的针、阔叶木化学纸浆之间最佳配合比例来降低原纸的透明度，提升原纸的抗拉强度，再结合纳米填料的添加来降低原纸的孔隙率，减少毛细现象，提升原纸的白度，加入阳离子淀粉能够为涂覆液的附着提供更多的结合位点，增加涂覆液与原纸之间的结合力，阳离子淀粉对壳聚糖-水蛭石溶液的成膜液具有促进作用；羟丙基甲基纤维素膜，添加硅纳米颗粒后，复合膜接触角进一步下降，这是由于涂覆膜表面形成了纳米-微米梯级结构，膜整体粗糙度提高，从而复合膜亲水性能得以进一步提升，第二次涂覆能够增强防油纸的防油性能，具有低的膜表面能，增加防油纸的耐水性，结合后续的分段干燥，两个涂层之间相互配合协同作用进一步促使纸张的性能得到了显著的提升；第三次涂覆经聚二甲基硅氧烷改性后，聚二甲基硅氧烷成功引入并覆盖于羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒膜表面，进一步降低了复合膜界面表面能，当液滴与膜界面接触时，液滴与膜界面间存在空气隙，阻止了水滴液继续侵入膜孔，以达到低浸润和疏水疏油的目的，得到耐水能力强、双重防油性能的白色耐水防油纸，同时还具有高的抗撕裂能力、伸缩率低、强度高及纸张横幅厚度差小的特征。
作为优选，步骤(1)中，漂白浆液的化学浆浸泡时间为4-6h；原纸抄造时的压榨条件为450-600kPa，10-15min。
化学浆浸泡是为了使叶木和阔叶能够充分的软化易打浆，便于得到优化纸张性能所需长度的纤维；压榨是为了使浆料内的纤维与填料之间结合的更加紧密，填料尽可能的填充到纤维间隙中，提升原纸的致密度与结合力。
作为优选，步骤(1)中，所述填料选自碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、凹凸棒或高岭土中的至少一种。
作为优选，步骤(2)中，所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为3.5-4.5的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至40-45℃匀速搅拌25-40min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.6-0.8：1.2-1.4。
壳聚糖纤维素具有极佳的成膜性能，同时壳聚糖纤维素分子链上具有阳离子型的氨基，还具有许多活性基团，将壳聚糖纤维素与水蛭石混合，可将水蛭石包络于壳聚糖纤维素大分子链之中，借助壳聚糖纤维素上的活性基团将水蛭石固定在其中；水蛭石具有较强的吸水能力，吸水体积收缩，干燥膨胀，将其引入到涂覆层中；壳聚糖纤维素中含有胺基(-NH2)，N－羟甲基丙烯酰胺作为交联剂易与胺基发生交联反应，生成了叔胺盐，这都使得壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的性能得到极大的优化，提升了各组成成分之间的紧密交联性，进而提升壳聚糖纤维素-水蛭石涂覆液的玻璃化温度，聚合物的支链交联度增大，表面张力增大，具有更好的极性，更容易和原纸中的阳离子淀粉形成稳定的配合关系，并且涂覆液的表面张力增大，涂覆液的起泡性大大减小。
作为优选，步骤(3)中，所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应3-5h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为10-20％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌20-30min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为5-7：1，搅拌20-30min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌15-20min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液。
作为优选，步骤(a)中无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为4-6：1-2：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为4-6：1。
作为优选，步骤(a)纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
作为优选，步骤(b)1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8-9：1-3：1；溶液C和溶液D的质量比为4-6：2-3。
羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆层表面具有较强的疏油性与防水结构。羟丙基甲基纤维素具有类树皮、脊状形态，原位引入硅纳米颗粒溶胶后，纤维表面粗糙度大大提高，由于硅纳米颗粒在液体中具有成核作用，在液体分散不均，局部团聚在羟丙基甲基纤维中形成节点；羟丙基甲基纤维素膜纤维粗糙，纤维交错、排列紧密且层层叠加，进而提高了复合膜整体粗糙度。此外，羟丙基甲基纤维素溶胶液的加入使得纳米二氧化硅颗粒内嵌、包埋于纤维内部，形成“纳米突刺”，纤维表面整体形成了微米(硅纳米团聚颗粒)与纳米(单分散硅纳米颗粒)梯级阶层结构，所制备硅纳米颗粒含内部结构得水，以氢键与结合羟丙基甲基纤维素，内嵌到聚合物羟丙基甲基纤维素矩阵中，附着、包埋于纳米纤维膜内部，形成稳定的凸起膜结构，具有良好的亲水性能即疏油性能，“纳米突刺”大大降低了液体的浸润性，具有双疏显著的作用。
水蛭石均匀分布于第一个涂覆液胶层中，待干燥处理之后，水蛭石体积会膨胀，一方面，这将弥补大分子链交联之后或气体水分等小分子脱出后的体积收缩，保证防油纸内部具有较好的紧密度；另一方面，水蛭石体积膨胀会在第一涂覆层表面形成无数的小凸起，即第二涂覆层的基底不再是一个平面，另外第二涂覆层的聚合物初步交联后二氧化硅的突出高度有限且已经基本固定，此时第一涂覆层的“无数小凸起”会与第二个涂覆层内的二氧化硅协同叠加效应，在第二涂覆膜的表面形成多高度层次的凸起，使得凸起形貌更加复杂，进而使得涂覆层的表面能降低，显著加大了液体的浸润难度。
作为优选，步骤(3)中的分段干燥条件为：先缓慢加热到50-60℃干燥1.2-1.5h，再加热到90-100℃干燥40-50min。
缓慢加热到50-60℃，能够提高大分子聚合物的流动性，但又达不到其交联固化温度，为施胶层及纤维基层内部的气泡会水分子逸出提供阻力较小的通道，使内部的聚合物大分子充分的流动；再加热到90-100℃干燥，进一步加快防油纸内部水分充分的蒸发，也加速大分子链之间的交联及施胶剂的表面成膜，两步法干燥能够减少防油纸内部的缺陷，提升防油纸整体的力学性能。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)提供了一种白色耐水防油纸的制备方法，该白色耐水防油纸表面施胶均匀，采用第三次涂覆及分段烘干的手段得到纸张内部结合更加紧密，涂覆膜液更加均匀的防油纸，具有高的防油等级，高致密度，好的耐水性能，低伸缩率低；
(2)采用多层涂覆，在涂覆膜表面形成凸起形貌更加复杂，进而使得涂覆层的表面能降低，显著加大了液体的浸润难度，提升了涂覆膜表面的液体浸润角；
(3)内部填充水蛭石，再配合后期的分段干燥，保证防油纸内部的紧实性及结合能力更强，也保证了原纸的尺寸收缩率；
(4)采用多层强极性亲水膜涂覆，层层具有较好的防油效果，形成的“纳米突刺”表面再进行疏水处理，使得表面达到耐水防油的效果，高的纸张致密度使得防油纸具有高白度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将60％漂白针叶木浆和40％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至65°SR；取45重量份的漂白化学浆、5重量份的填料滑石粉及5重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为4h；所述压榨条件为450kPa，10-15min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为3g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为3.5的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至40℃匀速搅拌25min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.6：1.2。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到50℃干燥1.2h，再加热到90℃干燥40min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应3h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为4：1：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为4：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为10％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌20min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为5：1，搅拌20-30min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌15min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8：1：1；溶液C和溶液D的质量比为4：2。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：8，后置于100℃热处理3h并进行热压，即可获得成品。
实施例2
与实施例1的区别在于，一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将55％漂白针叶木浆和45％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至70°SR；取50重量份的漂白化学浆、6重量份的填料碳酸钙及6重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为4.5h；所述压榨条件为480kPa，11min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为5g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为3.8的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至41℃匀速搅拌28min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.65：1.25。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到52℃干燥1.3h，再加热到92℃干燥42min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应3.5h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为4.5：1.2：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为4.5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为12％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌20-30min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为5.5：1，搅拌20-30min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌16min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.2：1.5：1；溶液C和溶液D的质量比为4.5：2.2。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：8.5，后置于102℃热处理3.2h并进行热压，即可获得成品。
实施例3
与实施例1的区别在于，一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将50％漂白针叶木浆和50％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至72°SR；取60重量份的漂白化学浆、7重量份的填料二氧化钛及7重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5h；所述压榨条件为520kPa，13min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为8g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至43℃匀速搅拌33min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.7：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到55℃干燥1.4h，再加热到95℃干燥45min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应4h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为5：1.5：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌25min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为6：1，搅拌25min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌18min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为2:1。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：9，后置于105℃热处理3.5h并进行热压，即可获得成品。
实施例4
与实施例1的区别在于，一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将45％漂白针叶木浆和55％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至75°SR；取65重量份的漂白化学浆、8重量份的填料高岭土及8重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5.5h；所述压榨条件为550kPa，14min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为10g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4.4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至44℃匀速搅拌28min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.7：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到58℃干燥1.4h，再加热到98℃干燥48min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应4.5h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为5.5：1.8：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为5.5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌25min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为5.5：1，搅拌25min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌18min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为5：2.5。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：9，后置于105℃热处理3.5h并进行热压，即可获得成品。
实施例5
与实施例1的区别在于，一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将40％漂白针叶木浆和60％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至80°SR；取70重量份的漂白化学浆、10重量份的填料滑石粉及10重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为6h；所述压榨条件为600kPa，15min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为12g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4.5的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至45℃匀速搅拌40min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.8：1.4。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到60℃干燥1.5h，再加热到100℃干燥50min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应5h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为6：2：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为6：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为20％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌30min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为7：1，搅拌30min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌20min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为9：3：1；溶液C和溶液D的质量比为6：3。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：10，后置于110℃热处理4h并进行热压，即可获得成品。
对比例1(与实施例3的区别在于，原纸中未加入二氧化钛填料)
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将50％漂白针叶木浆和50％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至72°SR；取60重量份的漂白化学浆及7重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5h；所述压榨条件为520kPa，13min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为8g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至43℃匀速搅拌33min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.7：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到55℃干燥1.4h，再加热到95℃干燥45min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应4h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为5：1.5：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌25min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为6：1，搅拌25min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌18min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为2:1。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：9，后置于105℃热处理3.5h并进行热压，即可获得成品。
对比例2(与实施例3的区别在于，将壳聚糖纤维素-水蛭石溶液改为壳聚糖纤维素溶液)
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将50％漂白针叶木浆和50％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至72°SR；取60重量份的漂白化学浆、7重量份的填料二氧化钛及7重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5h；所述压榨条件为520kPa，13min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为8g/m2；所述壳聚糖纤维素的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到55℃干燥1.4h，再加热到95℃干燥45min；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应4h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为5：1.5：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌25min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为6：1，搅拌25min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌18min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为2:1。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：9，后置于105℃热处理3.5h并进行热压，即可获得成品。
对比例3(与实施例3的区别在于，将羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液改为羟丙基甲基纤维素涂覆液)
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将50％漂白针叶木浆和50％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至72°SR；取60重量份的漂白化学浆、7重量份的填料二氧化钛及7重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5h；所述压榨条件为520kPa，13min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为8g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至43℃匀速搅拌33min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.7：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到55℃干燥1.4h，再加热到95℃干燥45min；所述羟丙基甲基纤维素涂覆液的制备步骤包括：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为2:1。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：9，后置于105℃热处理3.5h并进行热压，即可获得成品。
对比例4(与实施例3的区别在于，分段干燥改为直接加热到105℃干燥3.5h)
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将50％漂白针叶木浆和50％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至72°SR；取60重量份的漂白化学浆、7重量份的填料二氧化钛及7重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5h；所述压榨条件为520kPa，13min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为8g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至43℃匀速搅拌33min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.7：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，干燥，干燥条件为：加热到105℃干燥3.5h；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应4h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为5：1.5：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌25min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为6：1，搅拌25min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌18min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为2:1。
(4)第三次涂覆：在步骤(3)所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：9，后置于105℃热处理3.5h并进行热压，即可获得成品。
对比例5(与实施例3的区别在于，未进行第三次涂覆)
一种白色耐水防油纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备原纸：将50％漂白针叶木浆和50％漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至72°SR；取60重量份的漂白化学浆、7重量份的填料二氧化钛及7重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；漂白浆液的化学浆浸泡时间为5h；所述压榨条件为520kPa，13min；
(2)第一次涂覆：将壳聚糖-水蛭石溶液涂覆于步骤(1)所得的原纸上，涂布量为8g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为4的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至43℃匀速搅拌33min，再加入N－羟甲基丙烯酰胺，所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及N－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.7：1.3。
(3)第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥，分段干燥条件为：先缓慢加热到55℃干燥1.4h，再加热到95℃干燥45min，即获得成品；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
(a)配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应4h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为5：1.5：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为5：1；纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
(b)配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和乙酸纤维素配制成质量分数为15％的醋酸纤维素溶液，得到溶液C；在步骤(1)制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌25min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为6：1，搅拌25min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌18min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及乙酸纤维素质量比为8.5：2：1；溶液C和溶液D的质量比为2:1。
表1白色耐水防油纸的各性能指标
Figure BDA0002460004830000131
Figure BDA0002460004830000141
结论：实施例1-5可知，在本发明所述制备得到的性能优异的白色耐水防油纸，该白色耐水防油纸表面施胶均匀，采用第三次涂覆及分段烘干的手段得到纸张内部结合更加紧密，涂覆膜液更加均匀的防油纸，具有高的防油等级、高白度，高致密度，好的耐水性能，低伸缩率低。
对比例1与实施例3的区别在于，原纸中未加入二氧化钛填料；由于提升打浆度之后纤维之间的间隙会变多，未加入纳米填料，原纸纤维之间的间隙未得到充分的填充，导致原纸的紧实度变差，最终防油的白度变差，整体的防水防油性能降低，抗拉伸性能降低。
对比例2与实施例3的区别在于，将壳聚糖纤维素-水蛭石溶液改为壳聚糖纤维素溶液；未加入水蛭石，干燥后没有水蛭石的膨胀作用，对涂覆层内产生的小孔间隙无法起到挤紧作用，制得纸张的致密性较差，导致防油纸的整体性能降低。
对比例3与实施例3的区别在于，将羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液改为羟丙基甲基纤维素涂覆液；羟丙基甲基纤维素具有类树皮、脊状形态，原位引入硅纳米颗粒溶胶后，纤维表面粗糙度大大提高，由于硅纳米颗粒在液体中具有成核作用，在液体分散不均，局部团聚在羟丙基甲基纤维中形成节点；羟丙基甲基纤维素膜纤维粗糙，纤维交错、排列紧密且层层叠加，进而提高了复合膜整体粗糙度。此外，羟丙基甲基纤维素溶胶液的加入使得纳米二氧化硅颗粒内嵌、包埋于纤维内部，形成“纳米突刺”，“纳米突刺”大大提升了液体的浸润角，具有显著的双疏效果，未加入硅纳米颗粒，则第二涂覆层表面便无法形成“纳米突刺”，导致防油纸的双疏效果变差。
对比例4与实施例3的区别在于，分段干燥改为直接加热到105℃干燥3.5h；干燥未分段，直接高温段干燥，导致施胶剂表面的水分迅速蒸干，表面迅速成膜，施胶剂内部的水蒸气及小分子气泡无法及时逸出，瞬间在内部造成缺陷，但是由于空隙过多，防油纸涂覆膜的致密性降低，对外的防水能力也降低，防油纸的整体的强度较差，杂质颗粒较多；同时，聚合物大分子链未能充分的流动融合，结合性能变差，防油纸力学性能降低。
对比例5与实施例3的区别在于，未进行第三次涂覆；由于未进行疏水化处理，未经过聚二甲基硅氧烷改性，羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒膜表面依然具有较强的亲水性和复合膜界面表面能，当液滴与膜界面接触时，膜的防水防油性能较差。
以上所述的实施例只是本发明的几种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种白色耐水防油纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备原纸：将40-60%漂白针叶木浆和40-60%漂白阔叶浆化学浸泡后，打浆至65-80°SR；取45-70重量份的漂白化学浆、5-10重量份的填料及5-10重量份的阳离子淀粉混合后网部脱水、压榨、干燥得到原纸；所述填料选自碳酸钙、滑石粉、二氧化钛或高岭土中的至少一种；
（2）第一次涂覆：将壳聚糖纤维素-水蛭石溶液涂覆于步骤（1）所得的原纸上，涂布量为3-12 g/m2；所述壳聚糖纤维素-水蛭石溶液的制备步骤包括：将壳聚糖纤维素加入至调配好的pH值为3.5-4.5的冰醋酸溶液中，搅拌至壳聚糖纤维素完全溶解，将纳米级的水蛭石加入其中，同时加热至40-45℃匀速搅拌25-40min，再加入Ｎ－羟甲基丙烯酰胺；所加入壳聚糖纤维素、水蛭石及Ｎ－羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：0.6-0.8：1.2-1.4；
（3）第二次涂覆：用羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液再次涂覆原纸表面，分段干燥；所述羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液的制备步骤包括：
（a）配制纳米二氧化硅溶胶液：取无水乙醇、去离子水、磷酸，混合搅拌，得到溶液A；取正硅酸乙酯、无水乙醇，于冰浴条件下混合搅拌均匀得到溶液B；磁力搅拌下，将溶液B倒入溶液A中，反应3-5 h，即可得到纳米二氧化硅溶胶液；
（b）配制羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液：将1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮和羟丙基甲基纤维素配制成质量分数为10-20％的羟丙基甲基纤维素溶液，得到溶液C；在步骤（1）制备好的纳米二氧化硅溶胶液中，加入磷酸，快速搅拌20-30 min后，制得溶液D，往溶液D中加入溶液C，纳米二氧化硅溶胶液和磷酸的质量比为5-7：1，搅拌20-30min，再加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌15-20min，即可得到羟丙基甲基纤维素-硅纳米颗粒涂覆液；
（4）第三次涂覆：在步骤（3）所制备得到的纸片表面涂覆正己烷分散的聚二甲基硅氧烷溶液，聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷的体积比为1：8-10，后置于100-110℃热处理3-4 h并进行热压，即可获得成品。
2.如权利要求1所述的一种白色耐水防油纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，漂白浆液的化学浆浸泡时间为4-6 h；所述压榨条件为450-600kPa，10-15min。
3.如权利要求1所述的一种白色耐水防油纸的制备方法，其特征在于，步骤（a）中无水乙醇、去离子水及磷酸的质量比为4-6：1-2：1；正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为4-6：1。
4.如权利要求1所述的一种白色耐水防油纸的制备方法，其特征在于，步骤（a）纳米二氧化硅溶胶液中二氧化硅粒径范围集中分布在150-300nm。
5.如权利要求1所述的一种白色耐水防油纸的制备方法，其特征在于，步骤（b）1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮及羟丙基甲基纤维素质量比为8-9：1-3：1；溶液C和溶液D的质量比为4-6：2-3。
6.根据权利要求1所述的一种白色耐水防油纸的制备方法，其特征是，步骤（3）中的分段干燥条件为：先缓慢加热到50-60℃干燥1.2-1.5h，再加热到90-100℃干燥40-50min。
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