一种采用皮克林乳液制备的可降解高分子复合纸及方法
阅读说明：本技术 一种采用皮克林乳液制备的可降解高分子复合纸及方法 (Degradable high-molecular composite paper prepared from pickering emulsion and preparation method thereof ) 是由 刘汉斌 杨晓晗 李志健 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明一种采用皮克林乳液制备的可降解高分子复合纸及方法,所述方法包括以下步骤：将可降解的高分子材料溶解在油相中,之后依次加入去离子水和纳米颗粒进行剪切,纳米颗粒为纳米蒙脱土、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛,纳米颗粒占高分子材料质量的0.03～0.8％,制得高分子皮克林乳液；将高分子皮克林乳液涂布在纸上进行热压,得到可降解高分子复合纸,强度高、可降解,扩大纸张的使用范围,使其在印刷、包装等诸多领域都有广泛应用前景。(The invention relates to degradable high-molecular composite paper prepared by pickering emulsion and a method, wherein the method comprises the following steps: dissolving a degradable high polymer material in an oil phase, and then sequentially adding deionized water and nano particles for shearing, wherein the nano particles are nano montmorillonite, nano silicon dioxide or nano titanium dioxide, and account for 0.03-0.8% of the mass of the high polymer material to prepare high polymer pickering emulsion; the high-molecular Pickering emulsion is coated on paper to be hot-pressed to obtain the degradable high-molecular composite paper, which has high strength and degradability, enlarges the application range of the paper and has wide application prospect in various fields such as printing, packaging and the like.)
技术领域
本发明属于特种功能纸材料领域，具体为一种采用皮克林乳液制备的可降解高分子复合纸及方法。
背景技术
自1907年第一代塑料酚醛树脂的发展以来，塑料制造技术不断发展，批量生产了大量的轻质、耐用、惰性和耐腐蚀的塑料，但这些材料一直是环境中日益严重的问题。塑料的耐久性使其成为如此有吸引力的材料使用的同时也使其具有很高的耐降解性，因此废塑料的处理一直存在问题，以纸代替塑料进程的推进势在必行。
最初纸的诞生是为了简化书写的繁复过程，时至今日纸已经演化出各种各样的用途，比如低定量涂布纸，经常被用于印刷各式各样的美术图片、画报、标签等等。但是纸的结构和性能使得纸的应用具有一定局限性。随着现代科学技术的发展，人们发现纸也可以当作一种功能材料应用在各个前沿领域。但纸张强度较差，且不耐水，极易损坏。强度较好的大多数合成高分子塑料耐腐蚀性较好，但是在自然环境下又难以分解，造成严重的污染。因此有必要开发一种强度好又能降解的复合纸。
发明内容
针对纸张存在的缺点与不足，本发明提供一种采用皮克林乳液制备的可降解高分子复合纸及方法，强度高、可降解，扩大纸张的使用范围，使其在印刷、包装等诸多领域都有广泛应用前景。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种采用皮克林乳液制备可降解高分子复合纸的方法，包括以下步骤：
将可降解的高分子材料溶解在油相中，之后依次加入去离子水和纳米颗粒进行剪切，纳米颗粒为纳米蒙脱土、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，纳米颗粒占高分子材料质量的0.03～0.8％，制得高分子皮克林乳液；
将高分子皮克林乳液涂布在纸上进行热压，得到可降解高分子复合纸。
优选的，所述可降解的高分子材料为聚乳酸、聚(己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯)或聚丁二酸丁二醇酯。
优选的，所述高分子材料与油相的比例为(1～1.5)g：(10～30)mL。
优选的，所述纳米颗粒的平均粒径为5～20nm。
优选的，所述的油相为二氯甲烷或氯仿。
优选的，所述油相与去离子水的体积比为(1～2)：(1～2)。
优选的，所述的剪切在3000～9000r/min下进行5～120min。
优选的，所述的纸为定性滤纸。
优选的，所述的热压在120～180℃下进行10～15min。
一种由上述任意一项所述的采用皮克林乳液制备可降解高分子复合纸的方法得到的可降解高分子复合纸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种采用皮克林乳液制备可降解高分子复合纸的方法，首先将可降解高分子材料溶解在油相中，之后依次加入去离子水和纳米颗粒进行剪切，可制备可降解的高分子皮克林乳液，使乳液具有环保可降解、生物相容性好功能，该乳液中具有可降解高分子聚合物，它们具有较强的力学性能，之后将高分子皮克林乳液涂布在纸上进行热压，这些高分子聚合物与纸结合后会提升纸的强度，可降解的高分子皮克林乳液与纸的复合大大增强了纸的功能性，扩大纸张的使用范围，使其在印刷、包装等诸多领域都有广泛应用前景，制备出来的复合纸材料具有强度高、可降解的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1采用PLA制备的高分子基复合纸与该实施例所用普通纸比较后的力学性能变化图。
图2为本发明实施例3采用PBAT制备的高分子基复合纸与该实施例所用普通纸比较后的力学性能变化图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释，本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
本发明一种采用皮克林乳液制备可降解高分子复合纸的方法，包括以下步骤：
步骤1，将可降解的天然高分子材料溶解在油相中，之后加入去离子水，再加入纳米颗粒进行高速剪切，制得高分子皮克林乳液，油相为二氯甲烷或氯仿等有机溶剂，油相与去离子水的体积比为(1～2)：(1～2)，剪切速率为3000～9000r/min，剪切时间为5～120min；
纳米颗粒占高分子材料质量的0.03～0.8％，高分子材料与油相的比例为(1～1.5)g：(10～30)mL，可降解高分子材料为聚乳酸(PLA)、聚(己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等，纳米颗粒为平均粒径5～20nm的纳米蒙脱土、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛；
步骤2，将10mL高分子皮克林乳液涂布在定性滤纸上，在120～180℃下热压10～15min，得到高性能的可降解高分子复合纸。
实施例1：
以二氯甲烷为油相，去离子水为水相，1.2g可降解高分子材料PLA在20mL二氯甲烷中完全溶解，然后按照油：水＝2：1的比例使两相混合，加入0.05％纳米二氧化硅粒子，高速剪切机5000rmp剪切5min，制得可降解高分子皮克林乳液，取10mL制得的高分子乳液，用玻璃棒均匀涂布在定性滤纸上，180℃热压10min，制得可降解高分子复合纸。
使用伺服式拉力试验机测量普通滤纸和复合纸的抗张强度，如图1所示，跟普通滤纸抗张强度相比，PLA复合纸抗张强度增加至35MPa，力学性能明显增强。
实施例2：
以二氯甲烷为油相，去离子水为水相，1.2g可降解高分子材料PLA在20mL二氯甲烷中完全溶解，然后按照油：水＝2：1的比例使两相混合，加入0.05％的纳米蒙脱土，高速剪切机5000rmp剪切5min，制得可降解高分子皮克林乳液，取10mL制得的高分子乳液，用玻璃棒均匀涂布在定性滤纸上，180℃热压10min，制得可降解高分子基复合纸。
实施例3：
以二氯甲烷为油相，去离子水为水相，1.2g可降解高分子材料PBAT在20mL二氯甲烷中完全溶解，然后按照油：水＝1：2的比例使两相混合，加入0.05％的纳米蒙脱土，高速剪切机5000rmp剪切5min，制得可降解高分子皮克林乳液，取10mL制得的高分子乳液，用玻璃棒均匀涂布在定性滤纸上，150℃热压10min，制得可降解高分子基复合纸。
如图2所示，跟普通滤纸抗张强度相比，PBAT复合纸抗张强度增加至34.7MPa，力学性能明显增强。
实施例4：
以二氯甲烷为油相，去离子水为水相，1.2g可降解高分子材料PBAT在20mL二氯甲烷中完全溶解，然后按照油：水＝1：2的比例使两相混合，加入0.05％纳米二氧化硅，高速剪切机5000rmp剪切5min，制得可降解高分子皮克林乳液，取10mL制得的高分子乳液，用玻璃棒均匀涂布在定性滤纸上，150℃热压10min，制得可降解高分子基复合纸。
实施例5：
以氯仿为油相，去离子水为水相，1.2g可降解高分子材料PBS在20mL氯仿中完全溶解，然后按照油：水＝1：1的比例使两相混合，加入0.05％纳米蒙脱土，高速剪切机3000rmp剪切120min，制得可降解高分子皮克林乳液，取10mL制得的高分子乳液，用玻璃棒均匀涂布在定性滤纸上，120℃热压10min，制得可降解高分子基复合纸。
实施例6：
以氯仿为油相，去离子水为水相，1.2g可降解高分子材料PBS在20mL氯仿中完全溶解，然后按照油：水＝1：1的比例使两相混合，加入0.05％纳米二氧化硅，高速剪切机3000rmp剪切120min，制得可降解高分子皮克林乳液，取10mL制得的高分子乳液，用玻璃棒均匀涂布在定性滤纸上，120℃热压10min，制得可降解高分子基复合纸。
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