一种耐水性高强度功能纸的制备方法 【技术领域】
本发明属于制浆造纸领域，具体涉及一种耐水性高强度功能纸的制备方法。
背景技术
作为天然植物纤维纸，其自身虽然具有许多优良特性，但也有许多局限和不足。比如主要依靠氢键结合而产生地纸页强度不会太高；纤维交织形成的纸页，表面平滑度和光泽度不会很高；多孔性带来了优良的透气性、吸收性，但又失去了密封性；纤维的吸湿及润胀特性，使纸页缺乏尺寸稳定性，都是明显的不足。随着科学的发展和人类物质文化生活的提高，以及纸张作为片状材料而不断扩展其应用领域，对纸张性能的要求越来越广，也越来越高。因此天然植物纤维纸就需要经过加工来改善其性能，以获得各种特殊的性能。
纸张的聚氨酯化改性是指通过浸渍处理的方法，使纤维素与有机溶剂中的药液反应，将纸张中原本的氢键结合转化为化学键，从而改变原纸的特性，是一种新型的纸张变性加工的方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种耐水性高强度功能纸的制备方法。采用本发明的制备方法得到的纸的改性效果显著，成膜能力优良，改性后纸张的物理强度大幅度提高，不透明度下降明显。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先，在四氢呋喃(THF)中加入无水CaCl2，使其脱水24小时后，过滤得到无水四氢呋喃(THF)；
2)其次，将聚乙二醇加入到3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)中得混合物A，其中聚乙二醇与3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)的摩尔比为1∶1～3.5；然后，将混合物A加入到无水四氢呋喃(THF)中使混合物A的质量浓度为10％～14％，然后再加入无水四氢呋喃(THF)的质量0.05％的二月桂酸二丁基锡作为催化剂，采用蒸汽加热到60℃～62℃，搅拌均匀得混合溶液；
3)然后，将已在105℃下干燥4小时的纸张浸渍在混合溶液中，并控制温度在60℃～62℃下反应5分钟，然后，取出纸张在100℃～120℃，真空度为0.8～1.2Mpa下干燥10分钟除去多余有机溶剂；
4)最后，再将纸张在120℃～130℃下加热固化5分钟，即得到耐水性高强度功能纸。
本发明的聚乙二醇的分子量为400。
原纸通过本发明改性后，裂断长平均提高了4.38倍，湿强度/干强度平均为51％，耐折度平均提高了28.73倍，耐破指数平均增加了6.73倍，不透明度均下降到原来的60％左右。通过红外光谱(FT-IR)及扫描电镜(SEM)分析表明纸张改性后，不仅纤维素上的部分羟基与IPDI的-N＝C＝O基团反应生成氨基甲酸酯结构，使得纸张表面成膜，将纤维间的氢键结合转化为化学键结合，而且通过扩链剂PEG400可使距离较远的纤维交联在一起，增强了纸张改性后的韧性和强度，克服了传统化学改性后纸张脆性增加的弊病，从而得到高强度(干强度，湿强度等)的纸张。
【具体实施方式】
实施例1：首先，在四氢呋喃(THF)中加入无水CaCl2，使其脱水24小时后，过滤得到无水四氢呋喃(THF)；其次，将聚乙二醇(PEG400)加入到3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)中得混合物A，其中聚乙二醇与3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)的摩尔比为1∶1；然后，将混合物A加入到无水四氢呋喃(THF)中使混合物A的质量浓度为12％，然后再加入无水四氢呋喃(THF)的质量0.05％的二月桂酸二丁基锡作为催化剂，采用蒸汽加热到60℃，搅拌均匀得混合溶液；然后，将已在105℃下干燥4小时的纸张浸渍在混合溶液中，并控制温度在60℃下反应5分钟，然后，取出纸张在120℃，真空度为1.1Mpa下干燥10分钟除去多余有机溶剂；最后，再将纸张在120℃下加热固化5分钟，即得到耐水性高强度功能纸。
实施例2：首先，在四氢呋喃(THF)中加入无水CaCl2，使其脱水24小时后，过滤得到无水四氢呋喃(THF)；其次，将聚乙二醇(PEG400)加入到3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)中得混合物A，其中聚乙二醇与3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)的摩尔比为1∶3；然后，将混合物A加入到无水四氢呋喃(THF)中使混合物A的质量浓度为14％，然后再加入无水四氢呋喃(THF)的质量0.05％的二月桂酸二丁基锡作为催化剂，采用蒸汽加热到62℃，搅拌均匀得混合溶液；然后，将已在105℃下干燥4小时的纸张浸渍在混合溶液中，并控制温度在62℃下反应5分钟，然后，取出纸张在100℃，真空度为0.8Mpa下干燥10分钟除去多余有机溶剂；最后，再将纸张在130℃下加热固化5分钟，即得到耐水性高强度功能纸。
实施例3：首先，在四氢呋喃(THF)中加入无水CaCl2，使其脱水24小时后，过滤得到无水四氢呋喃(THF)；其次，将聚乙二醇(PEG400)加入到3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)中得混合物A，其中聚乙二醇与3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)的摩尔比为1∶2；然后，将混合物A加入到无水四氢呋喃(THF)中使混合物A的质量浓度为10％，然后再加入无水四氢呋喃(THF)的质量0.05％的二月桂酸二丁基锡作为催化剂，采用蒸汽加热到61℃，搅拌均匀得混合溶液；然后，将已在105℃下干燥4小时的纸张浸渍在混合溶液中，并控制温度在61℃下反应5分钟，然后，取出纸张在115℃，真空度为1.2Mpa下干燥10分钟除去多余有机溶剂；最后，再将纸张在123℃下加热固化5分钟，即得到耐水性高强度功能纸。
实施例4：首先，在四氢呋喃(THF)中加入无水CaCl2，使其脱水24小时后，过滤得到无水四氢呋喃(THF)；其次，将聚乙二醇(PEG400)加入到3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)中得混合物A，其中聚乙二醇与3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)的摩尔比为1∶3.5；然后，将混合物A加入到无水四氢呋喃(THF)中使混合物A的质量浓度为13％，然后再加入无水四氢呋喃(THF)的质量0.05％的二月桂酸二丁基锡作为催化剂，采用蒸汽加热到62℃，搅拌均匀得混合溶液；然后，将已在105℃下干燥4小时的纸张浸渍在混合溶液中，并控制温度在62℃下反应5分钟，然后，取出纸张在105℃，真空度为1.0Mpa下干燥10分钟除去多余有机溶剂；最后，再将纸张在128℃下加热固化5分钟，即得到耐水性高强度功能纸。
实施例5：首先，在四氢呋喃(THF)中加入无水CaCl2，使其脱水24小时后，过滤得到无水四氢呋喃(THF)；其次，将聚乙二醇(PEG400)加入到3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)中得混合物A，其中聚乙二醇与3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)的摩尔比为1∶2.5；然后，将混合物A加入到无水四氢呋喃(THF)中使混合物A的质量浓度为11％，然后再加入无水四氢呋喃(THF)的质量0.05％的二月桂酸二丁基锡作为催化剂，采用蒸汽加热到60℃，搅拌均匀得混合溶液；然后，将已在105℃下干燥4小时的纸张浸渍在混合溶液中，并控制温度在60℃下反应5分钟，然后，取出纸张在115℃，真空度为0.9Mpa下干燥10分钟除去多余有机溶剂；最后，再将纸张在125℃下加热固化5分钟，即得到耐水性高强度功能纸。