[发明专利]高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备领域，涉及一种高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸及其制备方法。

背景技术

纸是一种基本的书写和打印材料，其应用的历史已经超过上千年。传统的纸是由植物纤维素和其它辅料经过特殊工艺制备而成的。为了增强纸张的白度、光洁度和分辨率常加入一些无机材料如碳酸钙、黏土等无机材料作为辅料或涂层。由于现代技术的发展和人类需求的增长，人类每年消费的纸张数量巨大，且逐年增加，由此导致的森林砍伐、环境污染等问题也日益严重。此外，由于纸张中的木质素会在光和氧气的作用下变黄，导致纸自身会随着时间而变黄，严重影响书写和打印质量。

为了解决传统造纸方法带来的环境问题并提高纸的使用功能，人们开始研发新的纸张，但是其使用功能很难达到传统的纸张水平，而且在生产、使用和降解过程中可能会对环境造成污染。近年来人们开始着眼于制备以无机材料为主体成分的纸张。用于制备纸张的无机材料需要具有白色、无毒、高柔韧性、易加工成薄层结构等特点，但是很少有无机材料能够达到这些要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种采用新型的白色、无毒、高柔韧性、易加工成薄层结构的无机材料来制备高柔韧性耐高温不燃无机纸张。

羟基磷灰石作为一种非常重要的磷酸钙类材料，是脊椎类动物硬组织的主要无机成分，具有良好的生物相容性，也具有很高的白色度。另外羟基磷灰石在海洋水体中也大量存在，来源广，有望成为一种理想的无机纸张的制备原料，但是由于羟基磷灰石材料的柔韧性很差，其应用受到了制约，高柔韧性的羟基磷灰石材料的制备一直是一个很大的挑战。本发明着眼于制备一种高柔韧性的羟基磷灰石材料，并由此制备出一种高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸。

在此，本发明提供一种高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸的制备方法，包括将羟基磷灰石超长纳米线/微米线（优选羟基磷灰石超长纳米线）分散在溶剂中后经分离、干燥制得所述高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸，其中所述溶剂为水或醇（包括但不局限于乙醇、甲醇、丙醇和/或丁醇）。

本发明以羟基磷灰石超长纳米线/微米线原料，通过简单的分离、干燥处理去除溶剂就可得到高柔韧性耐高温不燃的羟基磷灰石纸，制备工艺简单、操作方便、环境友好，不需要复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。制得的羟基磷灰石纸白度、光洁度高，且具有很高的柔韧性，可被弯曲、弯折、甚至卷曲而不产生明显损伤，将其用于打印文字和图案，有很高的打印质量，此外制得的羟基磷灰石纸具有耐高温性，且不燃烧，可用于保存重要的文件和档案，还可用于生物医药和污染物处理等领域。

较佳地，所述溶剂可添加粘结剂。

较佳地，所述粘结剂可包括无机盐粘结剂和有机聚合物粘结剂，所述无机盐粘结剂可包括但不局限于硅酸钠、硅酸钾、硼酸钠和/或硼酸钾，所述机聚合物粘结剂可包括但不局限于聚乙二醇、聚乙烯醇、聚苯乙烯和/或聚氨酯。

较佳地，所述羟基磷灰石超长纳米线/微米线通过溶剂热法制备，包括：

（1）将油酸和醇混合，搅拌下加入水溶性钙盐水溶液和强碱水溶液形成油酸钙前驱体；

（2）加入水溶性磷源水溶液，于100～220℃进行溶剂热反应1小时～7天；以及

（3）所得产物离心分离，用乙醇和水洗涤得到所述羟基磷灰石超长纳米线/微米线。

通过该法制备的羟基磷灰石超长纳米线/微米线柔韧性高，长度范围为几十微米到几百微米，其直径可为几十纳米到几百纳米，优选50～800nm。

较佳地，所述油酸和醇质量比可为1:10～10:1，优选1:1。

较佳地，所述油酸和水溶性钙盐的摩尔比可为1:5～100:1，优选1:1～30:1。

较佳地，所述水溶性钙盐可包括氯化钙、硫酸钙、醋酸钙、硝酸钙等及其水合物，所述水溶性钙盐水溶液摩尔浓度可为0.01～10摩尔/升。

较佳地，所述油酸和强碱的摩尔比可为1:10～10:1，优选1:1～2:1。

较佳地，所述强碱包括但不局限于氢氧化钠、氢氧化钾和/或氢氧化钙，所述强碱水溶液的摩尔浓度可为0.01～10摩尔/升。

较佳地，所述水溶性钙盐和水溶性磷源摩尔比可为1:5～5:1，优选1:2～2:1。

较佳地，所述水溶性磷源可包括磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾及其水合物，所述水溶性磷源水溶液的摩尔浓度可为0.01～10摩尔/升。

较佳地，所述醇包括但不局限于乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇和/或丁醇。