[发明专利]一种兼具疏水和防火性能的纸及制备方法

说明书

本发明涉及一种兼具疏水和防火性能的纸及制备方法，材料及组分配比为：聚硅氮烷与二甲苯体积比为1﹕2‑1﹕4，聚硅氮烷与二茂铁质量比为8﹕1‑10﹕1。通过高温热处理一步法制备出独立式、自支撑、高柔韧性的氮化硅纳米线纸，氮化硅纳米线通过交缠构建了三维网络结构，再通过对氮化硅纳米线纸表面改性形成聚二甲基硅氧烷外壳，制备出兼具疏水和防火性能的纸。本发明制备的纸具有防水、耐火、环境友好、生物相容性好等优点。本发明制备的兼具疏水和防火性能的纸最高可以承受1800秒不燃烧，比背景技术的耐火时间提高了600秒；其五，本发明制备的兼具疏水和防火性能的纸具有良好的柔韧性，可用于书写用纸张、自清洁装饰墙纸等领域。

技术领域

本发明属于造纸技术领域，涉及一种兼具疏水和防火性能的纸及制备方法。

背景技术

纸作为传递信息的载体自古至今发挥着巨大作用。常用的传统纸由有机材料制成，不仅容易在火中燃烧，而且易受水的损害，因此有必要研究和开发兼具耐火和疏水性能的纸。

相对于有机材料，多数无机陶瓷纳米线材料表现出优异的耐高温性能。氮化硅陶瓷纳米线因具有高机械模量、高抗热震性、高温稳定性和优异的柔韧性而备受关注。此外，氮化硅陶瓷纳米线具有良好的生物相容性和无毒性，可用于整形外科和牙科。因此，氮化硅纳米线是构建纸张以实现防火性能的最完美候选者之一。为了使制备的防火纸具有防水性能，需要对氮化硅纳米线进行表面改性处理。

低表面能物质修饰氮化硅纳米线以赋予纸张疏水表面被认为是实现疏水性能的有效方法之一。例如，文献“Wen,G.；Guo,Z.G.Nonflammable Superhydrophobic Paperwith Biomimetic Layered Structure Exhibiting Boiling-water Resistance andRepairable Properties for Emulsion Separation[J].J.Mater.Chem.A 2018,6,7042.”报道了一种以低表面能材料改性羟基磷灰石纳米线的疏水纸。张磊磊等报道了一种耐火1200秒的生物基耐火纸及制备方法(授权公告号CN110713381B)，尽管制备的耐火纸可以实现在酒精灯火焰测试条件下，经过1200秒测试后不燃烧并保持其初始形状没有明显变化，但是所制备的耐火纸并不具备疏水性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种兼具疏水和防火性能的纸及制备方法，

技术方案

一种兼具疏水和防火性能的纸，其特征在于材料及组分配比为：聚硅氮烷与二甲苯体积比为1﹕2-1﹕4，聚硅氮烷与二茂铁质量比为8﹕1-10﹕1。

一种所述兼具疏水和防火性能的纸的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将聚硅氮烷、二茂铁和二甲苯通过磁力搅拌器均匀混合，其中聚硅氮烷与二甲苯体积比为1:2-1:4，聚硅氮烷与二茂铁质量比为8:1-10:1；

步骤2：将混合后的溶液置于空气中放置5-8天，凝固得到固体粉末；

步骤3：将固体粉末在玻璃研钵中研磨后，再筛成粉末；

步骤4：将粉末均匀地铺在叠成U形的石墨纸上，并用另一个U形的石墨纸盖在上面；

步骤5：将步骤4盛有粉末的石墨纸置于真空管式炉中，在N₂环境下，以5-7℃/min的升温速度升温至300-350℃，并保温120-150min，再以5-7℃/min的升温速度升温至1300-1450℃，保温150-180min，体系自然冷却后，通过机械法剥离石墨纸，得到氮化硅纳米线纸；

步骤6：将乙酸乙酯、聚二甲基硅氧烷和硅氧烷偶联剂通过磁力搅拌器均匀混合；