阅读说明：本技术 一种衬垫纸及其制备方法 (Liner paper and preparation method thereof ) 是由 龙柱 庄思杰 令旭霞 张静贤 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种衬垫纸及其制备方法,属于造纸领域。本发明提供了一种亲水性造纸用聚酯纤维及其制备方法,改性后的聚酯纤维表面沉积大量的羟基,表面粗糙度提高,大幅度提升其亲水性及分散性,之后将制备得到的亲水性造纸用聚酯纤维加入衬垫纸的制备工艺中,首次采用亲水改性聚酯纤维与植物纤维混抄,制备得到了一种同时提高透气性能与湿强的衬垫纸。(The invention discloses liner paper and a preparation method thereof, and belongs to the field of papermaking. The invention provides hydrophilic polyester fiber for papermaking and a preparation method thereof, wherein a large amount of hydroxyl is deposited on the surface of the modified polyester fiber, the surface roughness is improved, the hydrophilicity and the dispersibility of the modified polyester fiber are greatly improved, the prepared hydrophilic polyester fiber for papermaking is added into the preparation process of liner paper, and the liner paper with improved air permeability and wet strength is prepared by mixing the hydrophilic modified polyester fiber and plant fiber for the first time.)

一种衬垫纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种衬垫纸及其制备方法，属于造纸领域。

背景技术

衬垫纸是一种既能防止被隔离的物质相互粘结在表面，又能保护被隔离的物质不受污染的特种用纸，其中用量较多且性能要求较高的为液晶玻璃间隔纸和不锈钢衬垫纸。

衬垫纸作为一种材料与材料之间的特种纸，要求纸张透气度好、强度高、表面平滑细腻、不掉毛掉粉，有一定的抗菌防霉性，起到保护和隔离的作用。

以液晶玻璃间隔用纸为例，目前国内生产出的衬垫纸透气度不好，湿强度不够以及易发生霉变等质量缺点导致我国大部分衬垫纸还是依赖进口。所以，制备出一种透气度好、湿强度高的衬垫纸，能够为高性能衬垫纸的制备提供良好的基础。

聚酯纤维是生产特种纸的一种重要原料，在造纸中的应用领域非常广，包括过滤材料、电器材料、特种防伪票证纸、包装纸等。但聚酯纤维分子链中缺少极性官能团、结晶度高、分子排列紧密聚酯纤维具有很好的耐酸性，不论是对有机酸还是无机酸都有良好的稳定性。但对碱的稳定性较差，在碱的作用下聚酯纤维大分子上的酯基极易发生水解。聚酯纤维对氧化剂和还原剂的稳定性很高，即使在高温、高浓度的条件下反应较长时间都不会对聚酯纤维的力学性能有严重影响。聚酯纤维与植物纤维混抄，由于孔隙率的提升会提高一定的透气度，但由于聚酯纤维是典型的疏水性纤维，抄纸过程中在水中的分散性能很差，致使纸页强度下降，因此必须对聚酯纤维进行亲水改性处理，使得聚酯纤维表面有足够的亲水基团能与植物纤维氢键结合，在一定范围内同时提高纸页的透气度和湿强度。而且聚酯纤维耐微生物的作用较强，不受蛀虫、霉菌等作用，比植物纤维抗菌防霉性效果好。

专利公开号CN103981711A的发明专利公开了一种PVA对聚酯纤维的亲水改性方法。该专利在醋酸、甲醇和硫酸反应容器中。以PVA和GA进行搅拌改性聚酯纤维，此方法对纤维强度损失较大，改性后的PET纤维应用于造纸过程时纤维与基体材料粘结强度不够，影响成纸强度性能，且会产生废液废气，对环保要求高，不利于工业化；专利公开号CN110258116A的发明专利公开了一种聚多巴胺改性玄武岩纤维的制备方法。该专利以多巴胺、过硫酸铵及Tris-HCl缓冲溶液对玄武岩纤维改性，用于废水处理领域。但多巴胺昂贵且保存要求高。

专利公开号CN108589414A的发明专利公开了一种TFT玻璃衬垫间隔纸的制备工艺。该专利采用漂白硫酸盐针叶木浆和阔叶木浆为原料，加以酸化剂、树脂控制剂施胶剂进行纸张抄造，多次进行清洁处理，减少纸张表面的粉尘及纸毛；专利公开号CN104631193A的发明专利公开了一种液晶玻璃无尘防护纸，该专利以漂白化学针叶木浆为原料，设有除静电装置，再通过上网脱水、喷胶、烘干、压光形成所述的液晶玻璃无尘防护纸，具有良好的抗潮湿、防静电性能。以上专利通过添加助剂、优化过程等方法使湿强度、透气度达到尽量平衡但都没有使其湿强度、透气度同时提高，并没有解决衬垫纸湿强度、透气度的矛盾。

目前，大部分衬垫纸的制备原料均为木浆等植物纤维，也有采用化学纤维和植物纤维为原料，但均未解决衬垫纸的湿强度、透气度矛盾，无法达到同时增强的效果。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种亲水性造纸用聚酯纤维及其制备方法，之后将制备得到的改性聚酯纤维加入衬垫纸的制备工艺中，首次采用亲水改性聚酯纤维与植物纤维混抄，制备得到了一种同时提高透气性能与湿强的衬垫纸。

本发明的第一个目的是提供一种制备亲水性造纸用聚酯纤维的方法，包括如下步骤：

(1)在反应容器中加入没食子酸溶液、Tris-HCl缓冲液，混合均匀，得到混合溶液；

(2)在步骤(1)的混合溶液中加入乙二胺溶液，混合均匀，得到处理液；

(3)将聚酯纤维预润湿后浸入步骤(2)制备的处理液中，混合均匀进行改性处理；

(4)改性结束之后，过滤、清洗、干燥，得到亲水性造纸用聚酯纤维。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的没食子酸溶液和步骤(2)所述的乙二胺溶液的质量比为1-4：1；步骤(3)所述的处理时间为6-12h；步骤(1)中所述的没食子酸溶液的浓度为0.8-1.2g/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的没食子酸溶液和步骤(2)所述的乙二胺溶液的质量比为2：1；步骤(3)所述的处理时间为12h；步骤(1)中所述的没食子酸溶液的浓度为1.0g/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的乙二胺溶液的浓度为0.8-1.2g/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的没食子酸溶液和Tris-HCl缓冲液的质量比为4-8：1-2。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中聚酯纤维和步骤(2)处理液的质量比为2-4:100-120。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的聚酯纤维为预处理后的聚酯PET纤维，具体制备方法为：将0.5-6份PET纤维在5-10份丙酮溶液中超声清洗三次，每次30分钟，后用去离子水清洗三次，后于真空条件下烘干12h备用。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的Tris-HCl缓冲液的制备方法为：取三羟甲基氨基甲烷5-7份、盐酸1-3份、水2-4份复配至pH＝8.5，得到Tris-HCl缓冲液，其中所述的盐酸浓度为0.1mol/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的Tris-HCl缓冲液的制备方法为：在50mL离子水中加入0.6057g三羟甲基氨基甲烷，配置浓度为0.1mol/L的Tris溶液，加入适量盐酸调节pH值到8.5作为Tris-HCl缓冲溶液。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述混合均匀具体为：在200rpm搅拌10-20min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述混合均匀具体为：在600rpm搅拌2-3min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述改性处理具体为：在600rpm搅拌6-12h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中所述的洗涤、干燥具体为：用无水乙醇和去离子水洗涤改性后纤维，并于65℃真空条件下烘干12h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中所述的预润湿是采用无水乙醇进行预润湿。

在本发明的一种实施方式中，所述的溶液未具体指明溶剂的，都是以水作为溶剂，所有份数都是按照质量份数。

本发明的第二个目的是本发明所述的一种制备亲水性造纸用聚酯纤维的方法得到的亲水性造纸用聚酯纤维。

本发明的第三个目的是本发明所述的亲水性造纸用聚酯纤维在制备衬垫纸中的应用。

本发明的第四个目的是一种衬垫纸，其组分包括本发明所述的亲水性造纸用聚酯纤维。

在本发明的一种实施方式中，衬垫纸的组分还包括植物纤维浆。

在本发明的一种实施方式中，亲水性造纸用聚酯纤维与植物纤维浆的质量比为0.5-6：4-15。

在本发明的一种实施方式中，所述的衬垫纸的定量为20-300g/m²，孔径范围在100-1000μm，孔隙率在10％-80％，抗张强度在1-20N·m/g，湿抗张强度在0.01-5N·m/g，透气度20-100μm/(Pa·s)。

本发明的第五个目的是本发明所述的制备衬垫纸的方法，包括如下步骤：

(1)将亲水性造纸用聚酯纤维用纤维疏解设备疏解，得到分散均匀的纤维悬浮液；

(2)再将植物纤维浆用纤维疏解设备疏解纤维，得到分散均匀的纤维悬浮液；

(3)将步骤(1)和步骤(2)所得纤维悬浮液混合，用纤维疏解设备疏解，得到分散均匀的纤维悬浮液；

(4)对步骤(3)所得纤维悬浮液进行上网抄造、压榨脱水、干燥，得到衬垫纸。

在本发明的一种实施方式中，亲水性造纸用聚酯纤维与植物纤维的质量比为0.5-6：4-15。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的疏解纤维具体为：在3000r/min转速下疏解15min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述分散均匀的纤维悬浮液中亲水性造纸用聚酯纤维的浓度为1％-3％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的疏解纤维具体为：在3000r/min转速下疏解10min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述分散均匀的纤维悬浮液中植物纤维的浓度为4％-10％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的植物纤维浆为阔叶浆、针叶浆、草浆、竹浆中的一种或几种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的疏解纤维具体为：在3000r/min转速下疏解5min。

在本发明的一种实施方式中，所述的植物纤维浆的打浆度为18-30°SR，优选为22°SR。

本发明的第六个目的是本发明所述的衬垫纸在液晶玻璃间隔用纸、不锈钢衬垫纸、铝电解电容器衬纸等领域中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的衬垫基纸，解决了聚酯纤维在纸张抄造过程亲水性差、分散性差、结合差的问题。

(2)本发明的衬垫基纸所用各种原料之间相互配和、协同作用，共同组成性能优异的产品。因多酚类结构而具有类似多巴胺改性能力且价格低廉可作为一种具有潜力的多巴胺替代物，产品环保，绿色无毒，简化工艺，操作安全简单，易于工业化生产。

(3)一方面，由于引入的聚酯纤维长度较植物纤维长，成纸时易与其他纤维缠绕，成纸孔径较大，有利于纸张透气度的提升。另一方面，由于在聚酯纤维表面引入大量的羟基基团，与植物纤维会有更好的氢键结合，有利于纸张湿强度的提升。所以，亲水改性聚酯纤维可以解决衬垫纸湿强度、透气度的矛盾，达到同时提高透气与湿强的效果。

(4)本发明的使用可收到良好的经济效益。

附图说明

图1为改性前和改性后的聚酯PET纤维分散效果图。

图2为实施例1的亲水性造纸用聚酯纤维制备得到的衬垫基纸。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。在实施例中所述的溶液未具体指明溶剂的，都是以水作为溶剂。所有份数都是按照质量份数计算。

性能测试方法：

1、接触角的测试方法：将经过梳理的纤维平行排列放置在1.5cm×1.5cm聚四氟乙烯板上，铺满纤维，用油压机压平，制成纤维束试样，置于表/界面张力仪的载物台上。液滴大小为2μL(去离子水)，利用视频方法在线测试小分子液体与纤维集合体之间的接触角，记录液滴形成后2-4s每间隔1s的接触角，取平均值作为测试液在试样上的静态接触角。

2、聚酯纤维成纸分布状况检测：在PET纤维成纸上裁取3cm×3cm的样品，使用多孔材料孔径分析仪检测纤维纸页的孔径分布状况。

3、纸张性能测试：抗张指数按照GB/T 12914-2008测量；纸页透气度按照GB/T458-2008测量；湿纸幅强度的检测方法参照文献(苏求凤,周雪林.苇浆湿纸幅强度的研究[J].中国造纸,1996,015(001):18-24.)。

4、分散性能测试：取2g纤维置于300mL水的烧杯中，观察纤维分散性。

5、抗菌性能测试：在不加抗菌剂的前提下，参考AATCC 100—2012，采用改良振荡法对其抗菌性能进行评价。

实施例1

一种亲水性造纸用聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)在50mL离子水中加入0.6057g三羟甲基氨基甲烷，配置浓度为0.1mol/L的Tris溶液，加入适量盐酸调节pH值到8.5作为Tris-HCl缓冲溶液；

(2)将1.5份聚酯PET纤维在5份丙酮溶液中超声清洗三次，每次30分钟，后用去离子水清洗三次，后于真空条件下烘干12h，得到预处理后的PET纤维；

(3)在反应容器中加入1.0g/L没食子酸溶液8份、0.1mol/L Tris-HCl缓冲液2份，室温在200rpm搅拌15min，得到混合溶液；

(4)在步骤(3)的混合溶液中加入1.0g/L乙二胺溶液4份，室温在600rpm搅拌2-3min混合均匀，得到处理液；

(5)将预处理后的PET纤维用2份无水乙醇预润湿后浸入步骤(4)制备的处理液中，室温下，在600rpm搅拌12h，边搅拌边反应；

(6)反应完成后，用1份无水乙醇和去离子水洗涤改性后纤维，并于65℃真空条件下烘干12h，得到亲水性造纸用聚酯纤维。

实施例2

一种亲水性造纸用聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)在50mL离子水中加入0.6057g三羟甲基氨基甲烷，配置浓度为0.1mol/L的Tris溶液，加入适量盐酸调节pH值到8.5作为Tris-HCl缓冲溶液；

(2)将1份PET纤维在8份丙酮溶液中超声清洗三次，每次30分钟，后用去离子水清洗三次，后于真空条件下烘干12h，得到预处理后的PET纤维；

(3)在反应容器中加入0.9g/L没食子酸溶液6份、0.3mol/L Tris-HCl缓冲液2份，室温在200rpm搅拌15min，得到混合溶液；

(4)在步骤(3)的混合溶液中加入0.9g/L乙二胺溶液2份，室温在600rpm搅拌2-3min混合均匀，得到处理液；

(5)将预处理后的PET纤维用3份无水乙醇预润湿后浸入步骤(4)制备的处理液中，室温下，在600rpm搅拌12h，边搅拌边反应；

(6)反应完成后，用1份无水乙醇和去离子水洗涤改性后纤维，并于65℃真空条件下烘干12h，得到亲水性造纸用聚酯纤维。

实施例3

一种亲水性造纸用聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)在50mL离子水中加入0.6057g三羟甲基氨基甲烷，配置浓度为0.1mol/L的Tris溶液，加入适量盐酸调节pH值到8.5作为Tris-HCl缓冲溶液；

(2)将0.5份PET纤维在10份丙酮溶液中超声清洗三次，每次30分钟，后用去离子水清洗三次，后于真空条件下烘干12h，得到预处理后的PET纤维；

(3)在反应容器中加入0.8g/L没食子酸溶液4份、0.5mol/L Tris-HCl缓冲液2份，室温在200rpm搅拌15min，得到混合溶液；

(4)在步骤(3)的混合溶液中加入0.8g/L乙二胺溶液1份，室温在600rpm搅拌2-3min混合均匀，得到处理液；

(5)将预处理后的PET纤维用2份无水乙醇预润湿后浸入步骤(4)制备的处理液中，室温下，在600rpm搅拌12h，边搅拌边反应；

(6)反应完成后，用1份无水乙醇和去离子水洗涤改性后纤维，并于65℃真空条件下烘干12h，得到亲水性造纸用聚酯纤维。

对照例1

调整实施例1中乙二胺溶液的份数为14份，其他参数和实施例1保持不变，得到亲水性造纸用聚酯纤维。

对照例2

调整实施例1中先加入乙二胺溶液，再加入Tris-HCl缓冲液，其他参数和实施例1保持不变，得到亲水性造纸用聚酯纤维；具体步骤为：

(1)在50mL离子水中加入0.6057g三羟甲基氨基甲烷，配置浓度为0.1mol/L的Tris溶液，加入适量盐酸调节pH值到8.5作为Tris-HCl缓冲溶液；

(2)将1.5份PET纤维在5份丙酮溶液中超声清洗三次，每次30分钟，后用去离子水清洗三次，后于真空条件下烘干12h，得到预处理后的PET纤维；

(3)在反应容器中加入1.0g/L没食子酸溶液8份、1.0g/L乙二胺溶液4份，室温搅拌10-20分钟，得到混合溶液；

(4)在步骤(3)的混合溶液中加入0.1mol/L Tris-HCl缓冲液2份，混合均匀，得到处理液；

(5)将预处理后的PET纤维用2份无水乙醇预润湿后浸入步骤(4)制备的处理液中，搅拌均匀进行反应，室温搅拌12h；

(6)反应完成后，用1份无水乙醇和去离子水洗涤改性后纤维，并于65℃真空条件下烘干12h，得到亲水性造纸用聚酯纤维。

对照例3未改性的聚酯纤维。

对聚酯纤维不做任何处理，得到未改性的聚酯纤维。

实施例1改性后的聚酯PET纤维和对照例3未改性的聚酯纤维的分散效果如图1所示，从图中可以看出：实施例1中改性之后的聚酯纤维分散性能良好。

将实施例1-3和对照例1-3的(亲水性)造纸用聚酯纤维进行性能测试，测试结果如下表1：

表1实施例1-3和对照例1-3的(亲水性)造纸用聚酯纤维

样品	接触角(°)	分散稳定性
			实施例1	64.6	分散良好
实施例2	75.5	分散良好
			实施例3	77.1	分散良好
对照例1	93.1	稍微絮团
			对照例2	83.0	分散良好
对照例3	110.0	大量絮团

从表1可以看出：适量的没食子酸溶液与乙二胺溶液，对纤维改性效果明显。过量乙二胺不仅抑制芳环间共价键的形成而且降低了邻苯三酚聚合物分子间的π—π堆叠作用，最终使得沉积颗粒瓦解。而先加入乙二胺，由于其呈碱性，会使没食子酸自聚合成醌的同时与乙二胺反应，会影响没食子酸自聚合成醌的速率，使改性效果下降。

实施例4亲水性造纸用聚酯纤维的制备方法的优化

1、调整实施例1中步骤(4)中乙二胺溶液的份数为8份；

2、调整实施例1中步骤(4)中乙二胺溶液的份数为2份；

3、调整实施例1中步骤(5)中处理时间为6h；

4、调整实施例1中步骤(5)中处理时间为24h；

5、调整实施例1中步骤(3)中没食子酸的浓度为0.8g/L；

6、调整实施例1中步骤(3)中没食子酸的浓度为1.2g/L；

其他参数和实施例1保持不变，得到亲水性造纸用聚酯纤维。将序号1-6进行性能测试，测试结果如表2所示：

表2序号1-6的亲水性造纸用聚酯纤维的性能测试结果

样品	接触角(°)	分散稳定性
			1	80.0	分散良好
2	79.6	分散良好
			3	72.9	分散良好
4	80.5	分散良好
			5	76.0	分散良好
6	74.9	分散良好

从表2可以看出：增加或减少乙二胺的份数，相当于提高或下降没食子酸与乙二胺的比例，都会对亲水性有所影响。处理时间、没食子酸的浓度对改性效果也有影响，时间过长会抑制反应的进行。

实施例5

将实施例1-3和对照例1-3的(亲水性)造纸用聚酯纤维用于制备衬垫纸，具体步骤如下：

(1)将1.5份亲水性造纸用聚酯纤维用纤维疏解设备疏解，在3000r/min转速下疏解15min，得到浓度为3％的分散均匀的纤维悬浮液；

(2)再将13.5份打浆度22°SR阔叶浆用纤维疏解设备疏解纤维，在3000r/min转速下疏解10min，得到浓度为6％分散均匀的纤维悬浮液；

(3)将步骤(1)和步骤(2)所得纤维悬浮液混合，用纤维疏解设备疏解，在3000r/min转速下疏解5min，得到分散均匀的纤维悬浮液；

(4)对步骤(3)所得纤维悬浮液进行上网抄造、压榨脱水、干燥，得到定量60g/m²的衬垫纸。

对照例4

衬垫纸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将15.0份打浆度22°SR阔叶浆用纤维疏解设备疏解纤维，在3000r/min转速下疏解10min，得到浓度为6％的分散均匀的纤维悬浮液；

(2)对步骤(1)所得纤维悬浮液进行上网抄造、压榨脱水、干燥，得到定量60g/m²的衬垫纸。

对照例5

衬垫纸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1.5份实施例1的亲水性造纸用聚酯纤维与13.5份打浆度22°SR阔叶浆混合，用纤维疏解设备疏解纤维，在3000r/min转速下疏解10min，得到浓度为5.5％的分散均匀的纤维悬浮液；

(2)对步骤(1)所得纤维悬浮液进行上网抄造、压榨脱水、干燥，得到定量60g/m²的衬垫纸。

将实施例5和对照例4、5得到的衬垫纸进行性能测试，测试结果如表3所示：

表3实施例5和对照例4、5得到的衬垫纸的性能测试结果

从表3可以看出：相比对照例3，实施例1的改性纤维接触角最小，改性效果最好，透气性、湿强度也最高，透气性越好，平均孔径也越大。其它实施例及对比例1-3都较实施例1效果差，但都比纯阔叶浆成纸即对照例4效果要好很多。对照例5可以看出，将亲水纤维和阔叶浆一起混合疏解，会使纤维分散不够均匀，影响成纸性能。

由于抗菌性能测试过于麻烦，在不添加抗菌剂前提下，只对实施例1、对照例3按照实施例5成纸后进行了抗菌测试，抑菌率如下表4：

表4实施例1、对照例3的聚酯纤维按照实施例5的方法制备得到的衬垫纸的性能测试结果

从表4可以看出，在不添加抗菌剂的前提下，由于聚酯纤维上沉积了没食子酸上的酚羟基，具有一定的抗菌性，所以改性后的纤维较未改性纤维抑菌率有所提升。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。