第一章 绪论
以纸和纸板为基材的复合材料是最常见的包装复合材料之一。由于纸的价格较低、种类齐全、便于印刷及后加工,可循环再生,能适应不同包装应用的需求,因此在复合材料中广泛用作基材。 纸是一种特殊的材料,是一种具有三维结构的网状物材料[9]。这样的结构特点也决定了纸具有良好的深加工性。基于纸的多孔性、良好吸收的特点,获得纸基复合材料的加工方法有浸渍、涂布、铸涂、镀膜、复合等[10]。 其中涂布工艺包括颜料涂布、树脂涂布。颜料涂布主要是通过在纸面涂布碳酸钙、高岭土等白色涂料以获得更平滑、更白、吸收性更均一的表面,以适应高品质印刷的需求。有辊涂、气刀涂布、铸涂、喷雾涂布和帘式涂布等涂布方法。 树脂涂布是将树脂分散溶解在不同溶剂中,以提高纸张的防油、防水、不透气、电绝缘等性能。树脂涂布有清漆涂布、有机溶剂涂布、乳胶或胶乳涂布、热融涂布和挤压涂布等。
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第二章 聚乳酸溶液涂布纸的制备及性能研究
2.1 引言
现有聚乳酸涂塑复合纸的制备均采用溶液涂布法,虽然,因涉及到有机溶剂挥发及溶剂残留等问题,决定了这种方法不具备应用性,但在这里溶液涂布法制备的聚乳酸涂塑复合纸可以作为后续研究的参照物。 本章根据专利[165][167]、文献[174]的方法,设计了聚乳酸溶液涂布的配方,并进行溶液涂布试验。研究溶剂、复配溶剂、增塑剂、溶液成膜性及涂布工艺等对涂层的热性能、涂布纸的水蒸气透过性和氧气透过性,及热封性的影响规律,为后续聚乳酸涂层改性奠定理论基础。
2.2 实验部分
聚乳酸涂布溶液[174]的配方见表2-4所示。其中,溶液的质量浓度为5%,增塑剂用量为聚乳酸的10%。溶液配制过程中,不涉及到聚己内酯的配方,只需将材料按照配方的量加入到试剂瓶中,摇匀后静置,便可慢慢溶解,大概 2h 左右即可完全溶解,若不断对其进行摇晃震荡,可加快溶解速度。若需要加入聚己内酯,则需将按配方混合好的液体,置于 45℃的恒温水浴4h。配制好的溶液,静置24h,以使聚乳酸分子链段充分舒展。涂布操作是在通风橱内,使用棒式涂布机完成的。在涂布前,需要对涂布机进行调水平,使涂布机水平放置,并且,涂布棒的两个加持装置也要保持水平,这样才能保证涂布棒施加在纸面上的压力是均匀的,继而保证涂层更均匀。涂布的具体条件是:涂布棒型号为2 号;涂布速度3m/min;常温挥发干燥24h。
第三章 乳化溶剂挥发法制备聚乳酸微粒颜料的研究 ......................... 32
3.1 引言 .......................... 32
3.2 实验部分 ............... 33
3.2.1 实验材料与仪器 ............... 33
第四章 微射流纳米均质法制备聚乳酸微粒及其臭氧改性研究 .......35
4.2 实验材料与仪器 ............... 46
4.3 试验方法 ........................... 46
第五章 聚乳酸涂布-热压复合纸的制备及性能研究................... 54
5.1 引言 ................. 54
5.2 实验部分 ........... 54
第七章 聚乳酸涂塑复合纸在废纸回用过程中降解行为的研究
7.1 引言
关于聚乳酸的降解性已得到广泛研究。聚乳酸主要有三种降解类型,即热降解、生物降解和光降解[213]。通常认为聚乳酸的生物降解过程[231,232]是先发生水解,导致分子量下降,然后再生物降解或进一步水解为水和二氧化碳,也有人认为酶降解和水解可能同时发生。因此,可降解塑料的降解性测试方法有多种,有需氧与厌氧、水中与土壤实验之分,还有直接采用酶降解的方法[231],应用较多的是土埋法[233]、酶降解法[234]、水性培养液中材料最终需氧生物降解法[233]。 本章通过模拟废纸回收制浆、脱墨、漂白工艺,研究聚乳酸复合纸在废纸回收利用过程中的降解行为。
7.2降解试验Ⅰ
首先,将试验用的锥形瓶洗净、充分干燥并称重(W0)。将一定量(W1)的聚乳酸颗粒放入锥形瓶中,加入200ml蒸馏水,按照实验方案添加试验药品后,放入达到设定温度的水浴恒温摇床中进行降解处理。根据实验方案设定的时间取出锥形瓶,用300 目滤网将锥形瓶中的药液滤出,用蒸馏水反复洗涤3 次,将最终滤得的聚乳酸颗粒连同锥形瓶一起放入真空干燥箱内干燥24h后,取出称重(W2),根据公式(7-1)计算降解率D(%)。
根据综合相关文献[235],得出一般废纸脱墨浆生产各阶段的工艺条件,如表7-3 所示。基于表7-3,提炼了 4个与聚乳酸降解性可能相关的因素,并为每个因素选择了4个水平值,见表 7-4。其中,由于硅酸钠的加入是为了防止过氧化氢分解,一般与过氧化氢的量存在一定的比例关系,这里将二者关联起来做为一个因素。表 7-5是相应的四因素四水平的正交试验方案及实验结果表。
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结论与展望
对该聚乳酸涂塑复合纸在二次纤维回用过程中的降解行为进行了研究。主要得到了以下结论:
(1)通过溶液涂布法制备聚乳酸涂塑纸的研究发现,复配溶液、增塑剂对聚乳酸涂层具有诱导结晶的作用,会提高涂层的结晶度,降低涂层的热性能。但不论是复配溶液还是增塑改性剂对复合纸的水蒸气透过性和氧气透过性及热封性的影响均不大。因此,在随后的研究中未采用本章涉及的改性剂。
(2)化学法和机械法均可用于制备聚乳酸微纳米颗粒,但得率普遍较低,机械法相对高一些。乳化溶剂挥发法制备聚乳酸微粒时,乳化剂的类型对微粒的粒径及粒径分布起决定作用,此外,油相浓度、搅拌速率的影响也较大,制得的微粒为多孔球形颗粒,并且,可以在油相中添加纳米改性剂。用纳米均质机制备聚乳酸微粒是可行的,制备效率也较高,但制得的微粒为不规则形状的实心颗粒。为了提高聚乳酸微粒的水润湿性,用臭氧处理对微粒表面进行了亲水改性,发现乳化溶剂挥发法制得的微粒,因其多孔性及残留表面活性剂,而具有较好的水润湿性,而纳米均值法制得的微粒水润湿性很差,虽然臭氧处理可以改善微粒的水润湿性,但与化学法微粒相比,改变不够大。
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参考文献(略)