專利名稱：一種聚氨酯基石頭紙的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯基石頭紙的 制備方法。
背景技術(shù)：
石頭紙生產(chǎn)技術(shù)，是以地殼內(nèi)最為豐富的礦產(chǎn)資源碳酸鈣為主要原料，目前，這種 技術(shù)主要是以高分子材料——聚丙烯、聚乙烯及多種無機(jī)物為輔助原料，利用高分子界面 化學(xué)原理和填充改性技術(shù)，經(jīng)特殊工藝加工而成的一種新型造紙技術(shù)。石頭紙在塑料行業(yè)被定義為膜，因?yàn)樗幕A(chǔ)材料是塑料和 礦物質(zhì)。在造紙業(yè)的 名稱叫做合成紙，是加工紙的一個品種。石頭紙的發(fā)展于紙張?zhí)匦陨习税踩?、物?性以及其他特性，而主要特點(diǎn)是石頭紙不僅防水、防潮、防霉、防蟲等，且在物理特性上于耐 撕、耐磨、耐折、阻燃性上皆較傳統(tǒng)紙張優(yōu)越。此外，由于大量的碳酸鈣填料處于微米尺寸， 使得石頭紙吸墨牢，噴墨列印不會被水浸蝕，即使浸入水中數(shù)天，墨跡也不會散開。石頭紙產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，可應(yīng)用于一次性生活消耗用品、文化用紙、建材裝 飾材料、工業(yè)包裝材料、特殊用紙等方面，而且隨著石頭造紙技術(shù)的不斷成熟和升級，應(yīng)用 領(lǐng)域還將更大。石頭紙在整個生產(chǎn)過程無需用水，不需要添加強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、漂白粉及眾多有機(jī)氯化 物，從根本上杜絕了造紙過程中因產(chǎn)生廢氣、廢水以及其他有害廢棄物而造成的污染問題。 同時，石頭紙是以大量的無機(jī)礦粉完全溶入少量的無毒性樹脂，生產(chǎn)過程十分環(huán)保，使用后 即可自行降解。該技術(shù)的誕生，既可解決傳統(tǒng)造紙污染給環(huán)境帶來的危害，又可解決大量塑料包 裝物的使用造成的白色污染問題，而且，還可節(jié)約大量的木材資源，對于保護(hù)環(huán)境具有重大 的意義。石頭紙的生產(chǎn)在節(jié)能減排上更是突出了自身的優(yōu)勢，符合社會低炭、可持續(xù)發(fā)展的 總體要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不同于以往的聚氨酯基石頭紙的制備方法。該方法包括如下順序的步驟(1)將包括20 30重量份二異氰酸酯、170 1300重量份聚酯(醚)二元醇、 0. 2 1. 3重量份催化劑、0. 6 7重量份交聯(lián)劑、200 1300重量份溶劑的組分在反應(yīng)器 中于溫度80°C下反應(yīng)2小時，然后再加入11 80重量份擴(kuò)鏈劑、18 135重量份二異氰 酸酯于溫度80°C下繼續(xù)反應(yīng)2小時，最后得到粘稠的聚氨酯溶液；(2)然后將所制備的聚氨酯溶液降溫至40 45°C，再加入210 3000重量份的 無機(jī)填料和25 660重量份的顏料，攪拌1小時，混合均勻，然后傾入水中沉析出來，經(jīng)水 洗滌去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒，得到聚氨酯粒料；(3)將第(2)步所得的聚氨酯粒料采用吹塑法、或壓延法、或流延法進(jìn)行制膜，控制膜的厚度為O. 05mm 0. 25mm，待膜冷卻后，根據(jù)需求將膜制品剪裁為合適尺寸，即得到
聚氨酯基石頭紙產(chǎn)品。所述二異氰酸酯優(yōu)選為1，6_己二異氰酸酯、二環(huán)己甲烷二異氰酸酯、異氟爾酮 二異氰酸酯和三甲基六亞甲基二異氰酸酯中的至少一種。所述聚醚或聚酯二元醇優(yōu)選為聚四氫呋喃醚二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚己二酸乙二 醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇中的至少一種，其數(shù)均相對分子質(zhì)量為4000 20000。所述催化劑為辛酸亞錫或者月桂酸二丁基錫中的至少一種。所述交聯(lián)劑為三羥基丙烷、蓖麻油、二乙醇胺、三乙醇 胺中的至少一種或者混合 物。所述溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮中的至 少一種或者混合物。所述擴(kuò)鏈劑優(yōu)選為短鏈脂肪族二元醇，如1，4’ - 丁二醇、1，6_己二醇、乙二醇、1，
3’ -丙二醇和一縮二乙二醇中的至少一種。所述無機(jī)填料為輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、膠質(zhì)碳酸鈣、高嶺土中的至少一種或者 混合物，并且是細(xì)度為1500 2500目的超細(xì)粉末。所述顏料為鈦白、鋅白、鋅鋇白的至少一種或者混合物。所述步驟(2)所得聚氨酯粒料中，聚氨酯和無機(jī)填料之間的比例可以在一定的范 圍內(nèi)變化，優(yōu)選為聚氨酯的優(yōu)選質(zhì)量百分含量是30% 45%，無機(jī)填料和顏料的質(zhì)量百 分含量是55% 70%。本發(fā)明優(yōu)選所得的聚氨酯基石頭紙外觀為白色，厚度在0.05 0.25mm之間，重量 (以M紙張面積計)介于0. 90 1. 55g之間。本發(fā)明與現(xiàn)有石頭紙生產(chǎn)技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)性能優(yōu)異本發(fā)明的聚氨酯基石頭紙產(chǎn)品是一種新型的高分子/無機(jī)復(fù)合材 料，具有優(yōu)異的安全性、物理性以及其他特性。不僅防水、防潮、防油、防蟲等，且在物理特性 上具有較好的耐撕、耐折、耐磨、阻燃性等。(2)紙張柔軟度靈活可控本發(fā)明通過改變合成聚氨酯中的聚酯/聚醚二元醇的 種類、分子量以及與異氰酸酯、交聯(lián)劑、擴(kuò)鏈劑的比例可以制備出具有不同硬度、手感特征 的石頭紙產(chǎn)品。(3)產(chǎn)品容易制備本發(fā)明聚氨酯的合成工序采用普通合成設(shè)備和操作條件，聚 氨酯基石頭紙的生產(chǎn)僅需采用通常制膜方法，即吹塑法、或壓延法、或流延法。同時，聚氨酯 可提供一定的膠粘性，因此產(chǎn)品的生產(chǎn)中無需添加其它的膠粘劑。(4)容易儲存使用溶劑型聚氨酯材料，產(chǎn)品無需防潮、防霧等其它特別措施。(5)具有環(huán)境友好性聚氨酯的合成多采用可生物降解的聚酯/聚醚類二元醇，所 得產(chǎn)品使用以后被埋入地下，自然條件下兩年內(nèi)可以自行降解，且降解速度較聚丙烯、聚乙 烯快。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，其中，所述原料均為工業(yè) 化產(chǎn)品，設(shè)備為普通的聚氨酯生產(chǎn)設(shè)備以及制膜的生產(chǎn)設(shè)備，所述的原料份數(shù)除特別說明夕卜，均為重量份數(shù)。實(shí)施例1 將異氟爾酮二異氰酸酯4. 7千克、聚四氫呋喃醚二醇(數(shù)均相對分子質(zhì)量是4000) 40千克、辛酸亞錫0. 05千克、三乙醇胺0. 15千克、二甲基甲酰胺50千克加入500L帶 有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的反應(yīng)釜中，于溫度80°C下反應(yīng)2小時。然后加入1，4’_ 丁 二醇1. 8千克、異氟爾酮二異氰酸酯4. 4千克，控溫80°C，于溫度80 V反應(yīng)2小時后，降溫 至40 45°C，加入重質(zhì)碳酸鈣50千克、鋅白粉顏料12千克，攪拌1小時，然后傾入水中沉 析出來，經(jīng)水洗滌去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒。將上述粒料通過吹膜法進(jìn)行吹塑成 膜，其樣品的厚度控制為0. 25mm ；待膜冷卻后，利用剪裁機(jī)進(jìn)行剪裁即可得到石頭紙產(chǎn)品。經(jīng)過理論計算，在本實(shí)施例中所得石頭紙產(chǎn)中聚氨酯質(zhì)量百分含量為45. 1% ；無 機(jī)填料和顏料的質(zhì)量百分含量為54. 9%。石頭紙產(chǎn)品顏色為白色，厚度為0. 25mm，質(zhì)量(以 A4紙張面積計)為1. 53g。實(shí)施例2 將二環(huán)己甲烷二異氰酸酯5. 4千克、聚己二酸乙二醇酯二醇(數(shù)均相對分子質(zhì)量 是8000)80千克、月桂酸二丁基錫0. 05千克、蓖麻油0. 2千克、二甲基乙酰胺80千克加入 500L帶有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的反應(yīng)釜中，于溫度80°C下反應(yīng)2小時。然后加入 1，3’_丙二醇3. 6千克、二環(huán)己甲烷二異氰酸酯7. 8千克，控溫80°C，于溫度80°C反應(yīng)2小 時后，降溫至40 45°C，加入輕質(zhì)碳酸鈣100千克、鈦白粉顏料15千克，攪拌1小時，然后 傾入水中沉析出來，經(jīng)水洗滌去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒。將上述粒料壓延法進(jìn)行 制膜，其樣品的厚度控制為0. 15mm之間；待膜冷卻后，利用剪裁機(jī)進(jìn)行剪裁即得到石頭紙
女口
廣 PFt ο經(jīng)過理論計算，在本實(shí)施例中所得石頭紙產(chǎn)中聚氨酯質(zhì)量百分含量為45. 7% ；無 機(jī)填料和顏料的質(zhì)量百分含量為54. 3%。石頭紙產(chǎn)品顏色為白色，厚度為0. 15mm,質(zhì)量(以 A4紙張面積計)為1. 15g。實(shí)施例3 將1，6_己二異氰酸酯3. 8千克、聚己內(nèi)酯二醇(數(shù)均相對分子質(zhì)量是12000) 120 千克、辛酸亞錫0. 10千克、三羥基丙烷0. 5千克、二甲基亞砜120千克加入500L帶有攪拌 器、溫度計和回流冷凝器的反應(yīng)釜中，于溫度80°C下反應(yīng)2小時。然后加入一縮二乙二醇 7. 7千克、1，6-己二異氰酸酯11. 2千克，控溫80°C，反應(yīng)2小時后，降溫至40 45°C，加入 膠質(zhì)碳酸鈣170千克、鋅鋇白顏料50千克，攪拌1小時，然后傾入水中沉析出來，經(jīng)水洗滌 去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒。將上述粒料通過流延法進(jìn)行制膜，其樣品的厚度控制 為0. 09mm之間；待膜冷卻后，利用剪裁機(jī)進(jìn)行剪裁即得到石頭紙產(chǎn)品。經(jīng)過理論計算，在本實(shí)施例中所得石頭紙產(chǎn)中聚氨酯質(zhì)量百分含量為39. 4% ；無 機(jī)填料和顏料的質(zhì)量百分含量為60. 6%。石頭紙產(chǎn)品顏色為白色，厚度為0. 09mm,質(zhì)量(以 A4紙張面積計)為1. 05g。實(shí)施例4 將三甲基六亞甲基二異氰酸酯2. 2千克、聚己二酸新戊二醇酯二醇(數(shù)均相對分 子質(zhì)量是20000) 100千克、月桂酸二丁基錫0. 1千克、二乙醇胺0. 5千克、N-甲基吡咯烷酮 143千克加入500L帶有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的反應(yīng)釜中，于溫度80°C下反應(yīng)2小時。然后加入1，6_己二醇6. O千克、三甲基六亞甲基二異氰酸酯9. 9千克，控溫80°C反應(yīng) 2小時后，降溫至40 45°C，加入高嶺土 225千克、鈦白粉顏料50千克，攪拌1小時，然后 傾入水中沉析出來，經(jīng)水洗滌去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒。將上述粒料通過吹塑法 進(jìn)行吹塑成膜，其樣品的厚度控制為0. 05mm之間；待膜冷卻后，利用剪裁機(jī)進(jìn)行剪裁即得 到石頭紙產(chǎn)品。經(jīng)過理論計算，在本實(shí)施例中所得石頭紙產(chǎn)中聚氨酯質(zhì)量百分含 量為30. 1% ；無 機(jī)填料和顏料的質(zhì)量百分含量為69. 9%。石頭紙產(chǎn)品顏色為白色，厚度為0. 05mm,質(zhì)量(以 A4紙張面積計)為0. 95g。
權(quán)利要求
一種聚氨酯基石頭紙的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將包括20～30重量份二異氰酸酯、170～1300重量份聚酯(醚)二元醇、0.2～1.3重量份催化劑、0.6～7重量份交聯(lián)劑、200～1300重量份溶劑的組分在反應(yīng)器中于溫度80℃下反應(yīng)2小時，然后再加入11～80重量份擴(kuò)鏈劑、18～135重量份二異氰酸酯于溫度80℃下繼續(xù)反應(yīng)2小時，最后得到粘稠的聚氨酯溶液；(2)然后將所制備的聚氨酯溶液降溫至40～45℃，再加入210～3000重量份的無機(jī)填料和25～660重量份的顏料，攪拌1小時，混合均勻，然后傾入水中沉析出來，經(jīng)水洗滌去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒，得到聚氨酯粒料；(3)將第(2)步所得的聚氨酯粒料采用吹塑法、或壓延法、或流延法進(jìn)行制膜，控制膜的厚度為0.05mm～0.25mm，待膜冷卻后，根據(jù)需求將膜制品剪裁為合適尺寸，即得到聚氨酯基石頭紙產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯基石頭紙的制備方法，其特征在于所述二異氰酸酯優(yōu)選為1，6_己二異氰酸酯、二環(huán)己甲烷二異氰酸酯、異氟爾酮二異 氰酸酯和三甲基六亞甲基二異氰酸酯中的至少一種；所述聚醚或聚酯二元醇優(yōu)選為聚四氫呋喃醚二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚己二酸乙二醇酯 二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇中的至少一種，其數(shù)均相對分子質(zhì)量為4000 20000 ；所述催化劑為辛酸亞錫或者月桂酸二丁基錫中的至少一種；所述交聯(lián)劑為三羥基丙烷、蓖麻油、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一種或者混合物；所述溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-甲基吡咯烷酮中的至少一 種或者混合物；所述擴(kuò)鏈劑優(yōu)選為短鏈脂肪族二元醇，如1，4’_丁二醇、1，6_己二醇、乙二醇、1，3’_丙 二醇和一縮二乙二醇中的至少一種；所述無機(jī)填料為輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、膠質(zhì)碳酸鈣、高嶺土中的至少一種或者混合 物，并且是細(xì)度為1500 2500目的超細(xì)粉末；所述顏料為鈦白、鋅白、鋅鋇白的至少一種或者混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚氨酯基石頭紙的制備方法，其特征在于所述步驟 (2)所得聚氨酯粒料中，聚氨酯和無機(jī)填料之間的比例優(yōu)選為聚氨酯的質(zhì)量百分含量是 30 % 45 %，無機(jī)填料和顏料的質(zhì)量百分含量是55 % 70 %。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚氨酯基石頭紙的制備方法。本發(fā)明包括如下主要步驟(1)將包括二異氰酸酯、聚酯(醚)二元醇、催化劑、交聯(lián)劑、溶劑的組分在反應(yīng)器中于溫度80℃下反應(yīng)2小時，然后再加入擴(kuò)鏈劑、二異氰酸酯于溫度80℃下繼續(xù)反應(yīng)2小時，最后得到粘稠的聚氨酯溶液；(2)然后將聚氨酯溶液降溫至40～45℃，再加入無機(jī)填料和顏料，攪拌1小時，混合均勻，然后傾入水中沉析出來，經(jīng)水洗滌去除溶劑，在常溫下脫水、干燥、造粒，得到聚氨酯粒料；(3)將聚氨酯粒料采用吹塑法、或壓延法、或流延法進(jìn)行制膜，即得到聚氨酯基石頭紙產(chǎn)品。本發(fā)明所得產(chǎn)品防水、防潮、防油、防蟲、耐撕、耐折、耐磨、阻燃性，并且設(shè)備簡單，環(huán)境友好。
文檔編號C08K3/26GK101831167SQ20101018607
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者周虎, 曾堅賢, 李玉蓉, 王桃芬, 羅娟 申請人:湖南科技大學(xué)