汉麻杆芯粉浆料组合物及其应用的制作方法

本发明涉及造纸，具体涉及汉麻杆芯粉浆料组合物及其应用。

背景技术：

1、汉麻(china-hemp)，又名火麻、寒麻等，为桑科大麻属植物。工业汉麻是指经过人工选育，植株群体花期顶部叶片及花穗的四氢汉麻酚(thc)含量＜0.3％(干物质百分比)，已不具备提取毒品和直接作为毒品利用价值的工业用大麻品种类型。我国对于工业汉麻产业化的研究可追溯到20世纪70年代。随着人们生活方式的改变、工业汉麻科技应用的进步、工业汉麻应用场景的开发，加快了工业汉麻行业的快速发展。结合new frontier data数据测算，2020年全球汉麻行业市场规模约为294亿美元，预计到2024年，全球汉麻行业市场规模将增加至587亿美元。

2、国内已在着手布局汉麻产业链，从育种、种植、加工、应用环节均出台了相应的指导政策或授权许可。2017年，黑龙江省修改《禁毒条例》，明确将“工业汉麻”和“毒品汉麻”区分开，允许种植工业汉麻，对工业汉麻的种植、加工、销售进行专项管理。2018年2月9日黑龙江省人民政府办公厅出台了《黑龙江省汉麻产业三年专项行动计划》，大力促进工业汉麻种植业发展，形成了全国种植面积最多、产量最大、品质最好的工业汉麻原料产区。决心将黑龙江省打造成国内甚至全球最大的工业汉麻产业基地，逐步形成工业汉麻综合开发产业链。将工业汉麻产业作为黑龙江省重点发展的方向之一。

3、工业汉麻种植简单、省工省时，在我国各地都能种植，特别适合于山坡地、荒地和盐碱地等，不与粮、棉、油争地。工业汉麻还具有病虫害少、抗自然灾害、抗杂草的特点，并且生长周期短，特别适合于轮作间作。此外，工业汉麻生物产量高，一季杆芯的产量相当于一年速生林；其韧皮纤维产量可达100公斤/亩以上，比亚麻产量高，因此，工业汉麻是高产高效经济作物。据《中国农业统计年鉴》和联合国粮农组织的统计资料显示，我国的工业汉麻种植面积占全世界50％。

4、汉麻纤维、籽、花叶的应用领域非常广，而且具有极高的经济价值，汉麻纤维具有抗菌、透气、速干、防紫外线等优点，可用于纺织或作为增强材料用于建筑材料、汽车、航天材料等。从其籽中提取的大麻籽油可用于化妆品、保健品等；花叶中提取的大麻酚类化合物可以为癫痫、抑郁、帕金森症、癌症等多种疾病提供生物制药原料；汉麻秆芯占汉麻全秆重量的60％～70％左右，其综合利用是汉麻项目的主要研究内容之一。如何将秆芯很好的利用，减少原料的浪费及对环境的污染在行业内倍受关注。目前主要用于制做建筑用板材及生物质然料，但因制作的板材在成本上没有优势，销量受到一定的影响。生物质燃料需要特定环境使用，且运输成本较高。因此如何提高秆芯经济价值，拓展其应用领域是现有工业汉麻研究的重点之一。目前已有一些科研院所及大专院校进行了利用杆芯制备复合新材料的研制与开发。涉及的专利及研究论文有：中国专利cn202110277187.x：一种改性汉麻秆芯粉复合材料的制备方法；中国专利cn202010165197.x：一种汉麻秆芯粉改性水性uv固化涂料及其制备方法和应用；中国专利cn202210575252.1：一种利用汉麻秆芯、玉米芯及稻草制备抑菌纸浆板、炭负载地膜纸的方法；中国专利cn202211303323.9：一种改性汉麻秆芯粉、增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

5、相关的研究论文：汉麻秆芯粉生物质橡胶复合材料的制备及结构与性能的研究,王杰,北京化工大学博士学位论文,2011.05；以及，硫酸亚铁催化马来酸酐改性汉麻秆芯粉的研究,屈晓玲等,化学与粘合,2020,42(02)。

6、其中，中国专利cn202110277187.x：一种改性汉麻秆芯粉复合材料的制备方法，是将汉麻秆芯粉通过改性与聚乙烯等复合材料进行复合，来提高复合材料的性能，以及提高汉麻秆芯的利用价值。

7、中国专利cn202010165197.x：一种汉麻秆芯粉改性水性uv固化涂料及其制备方法和应用，是将聚乙二醇丙烯酸酯、催化剂、阻聚剂、二异氰酸酯先反应获得中间产物；再将汉麻秆芯粉、催化剂、阻聚剂、中间产物反应获得亲水性uv固化改性汉麻秆芯粉；最后将亲水性uv固化改性汉麻秆芯粉加入水性uv固化涂料中。该方法为涂料改性提供了一种新思路。

8、中国专利cn202210575252.1：一种利用汉麻秆芯、玉米芯及稻草制备抑菌纸浆板、炭负载地膜纸的方法，该方法通过溶胀解构、厌氧发酵、帚化成纤、浆液分离、纸料成板、前体液改性和熔喷成纸等过程，开发出生物酶解与机械力结合分拆植物三素(纤维素、半纤维素、木质素)并同步改性三糖(c6、c5、c9)的工艺实施路径，所制得的纤维素分子结构上负载了大量的抑菌活性基团和半纤维素的微晶体，赋予了目标产物独特的功能性。

9、中国专利cn202211303323.9：一种改性汉麻秆芯粉、增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法通过对废弃汉麻秆芯进行粉碎、球磨，再经碱、硅烷偶联剂等化学处理，制得改性汉麻秆芯粉，然后将改性汉麻秆芯粉和聚丙烯、无机纳米粉体、增塑剂、抗氧化剂等经过高速混合、熔融接枝共混挤出、切粒制得改性汉麻秆芯粉/聚丙烯复合材料粒料，最后经过注塑得到样品。所制备的改性汉麻秆芯粉/聚丙烯复合材料不仅具有良好的力学性能、抗腐蚀性能和加工性能，同时具有绿色环保、木质感强等特点，可用于替代一般注塑用pp材料，可广泛应用于玩具、外包装盒、个性艺术品等领域。

10、汉麻秆芯粉生物质橡胶复合材料的制备及结构与性能的研究一文中，提出了将经过粉碎处理的汉麻秆芯粉(hp)用作橡胶的填料，研究其对填充橡胶结构与性能的影响，以及与常用的白炭黑,、尼龙和芳纶短纤维并用填充后橡胶结构和性能的变化，以探讨将其用于橡胶工业的可行性。该研究对比了传统的改性工艺固体粘合剂改性耐水性明显提高，通过对不同改性hp填充sbr/nr橡胶结构与性能研究，认为乳液-共沉改性效果优于si69高混机改性效果。并且在hp填充量为30phr下，橡胶复合材料的综合力学性能达到最好。

11、硫酸亚铁催化马来酸酐改性汉麻秆芯粉的研究：是利用马来酸酐对汉麻秆芯粉进行改性，最后采用1％硫酸亚铁溶液和30％马来酸酐溶液改性的汉麻秆芯粉改性效果最好。马来酸酐改性后的汉麻秆芯粉体表面粗糙且相互缠结，亲水性明显下降。

12、以上的研究更多是专注于对汉麻秆芯粉的改性及应用。从研究内容上看在汉麻秆芯粉改性过程中需要应用化学药品进行再加工生产，势必会提高应用成本，同时还有要考虑成果转化的难易程度、使用效果，及生产中对环境产生的二次污染等问题，为此有必要进一步探索汉麻杆芯粉新的应用，并开发更加简单易行的应用方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供汉麻杆芯粉浆料组合物及其应用，该浆料组合物成分简单，用于制备包装纸一方面可以扩大汉麻杆芯的应用方向，另一方面可以简化汉麻杆芯制备包装纸的过程，且对环境相对友好、生产成本低。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种汉麻秆芯粉浆料组合物，所述组合物按照重量份的组成包括：汉麻秆芯粉70-90份，柔软剂2～10份，增强剂2～10份，胶粘剂1～10份，碳酸钙0～10份，抑泡剂0～1.0份，分散剂一0～0.5份；所述汉麻秆芯为100-200目颗粒。

4、优选地，所述组合物按照重量份的组成包括：汉麻秆芯粉85～90份，柔软剂6～7份，增强剂2～5份，胶粘剂1～3份，抑泡剂0.1～0.2份，分散剂一0.02～0.05份；所述汉麻秆芯为150～180目颗粒。

5、优选地，所述柔软剂选自丙二醇和/或丙三醇；和/或，所述增强剂选自改性淀粉、瓜尔胶、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、海藻酸钠中的至少一种；和/或，所述胶粘剂为丁苯乳胶；和/或，所述抑泡剂为fbx-01；和/或，所述分散剂一为聚氧化乙烯。

6、第二方面，本发明提供第一方面所述的组合物在制备包装纸上的应用。

7、优选地，所述包装纸为特种包装纸。

8、第三方面，本发明提供一种包装纸的制备方法，包括如下步骤：

9、步骤1，将纤维浆料制备成基纸；

10、步骤2，将权利要求1～3任一项所述的组合物采用水配制成汉麻秆芯粉浆料；

11、步骤3，将所述基纸与所述汉麻秆芯粉浆料复合，复合后进行二次干燥。

12、优选地，所述步骤1中，所述纤维浆料是通过针叶木浆、阔叶木浆、汉麻纤维浆、竹浆中的至少一种打浆获得；更优选地，所述打浆的控制参数包括：打浆浓度：1.0-4.5％，功率100-140kw，时间20-45min，打浆度：15-40°sr；进一步优选地，所述打浆的控制参数包括：打浆浓度：3.0-4.0％，功率120-130kw，时间35-45min，打浆度：25-35°sr。

13、优选地，所述步骤1中，将纤维浆料制备成基纸的过程包括：将纤维浆料与分散剂二、消泡剂、湿强剂混合，依次进行上网抄造、压榨脱水、一次干燥，得到基纸；更优选地，采用圆网纸机进行上网抄造，所述圆网纸机车速优选为100～200m/min，进一步优选为100～150m/min；所述上网抄造的控制参数包括：上网浓度：0.02％-0.20％；纸页出网部水分：80％～90％；压榨脱水后的纸页水分为50％～65％；一次干燥温度为85～125℃；

14、更优选地，所述分散剂二为质量浓度0.02％-0.03％的阴离子聚丙烯酰胺溶液或聚氧化乙烯溶液，所述分散剂二加入量为所述纤维浆料绝干浆质量的0.2-0.8％；和/或，

15、所述消泡剂为白矿油或道康宁mem-8031，所述消泡剂加入量为所述纤维浆料绝干浆质量的0.05％-0.2％；和/或，

16、所述湿强剂为质量浓度1.0-5.0％的聚酰胺环氧氯丙烷树脂溶液，所述湿强剂加入量为所述纤维浆料绝干浆质量的0.2％-1.0％。

17、优选地，所述步骤3中，将基纸与汉麻秆芯粉浆料复合，是采用钢板机，车速优选为100～200m/min，进一步优选为100～150m/min；和/或，二次干燥温度为70～125℃，控制干燥后的包装纸水分为7％～11％。

18、优选地，所述汉麻秆芯粉浆料中固含量为15％～30％，粘度1500～7000cp。

19、本发明的技术效果在于：

20、本发明提供一种汉麻秆芯粉浆料组合物，将该组合物形成的浆料直接作为涂料的主体材料与基纸复合制作包装纸尤其是特种包装纸，无需对汉麻秆芯粉进行改性就能使所获得的特种包装纸具有良好的使用性能和环保性能。此外，特种包装纸的制作过程简单易操作，没有粉末的流失，污染小，可降低造纸废水的处理难度，且效率高，成本低，市场推广有优势。

技术特征：

1.一种汉麻秆芯粉浆料组合物，其特征在于，所述组合物按照重量份的组成包括：汉麻秆芯粉70-90份，柔软剂2～10份，增强剂2～10份，胶粘剂1～10份，碳酸钙0～10份，抑泡剂0～1.0份，分散剂一0～0.5份；所述汉麻秆芯为100-200目颗粒。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物按照重量份的组成包括：汉麻秆芯粉85～90份，柔软剂6～7份，增强剂2～5份，胶粘剂1～3份，抑泡剂0.1～0.2份，分散剂一0.02～0.05份；所述汉麻秆芯为150～180目颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述柔软剂选自丙二醇和/或丙三醇；和/或，所述增强剂选自改性淀粉、瓜尔胶、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、海藻酸钠中的至少一种；和/或，所述胶粘剂为丁苯乳胶；和/或，所述抑泡剂为fbx-01；和/或，所述分散剂一为聚氧化乙烯。

4.权利要求1～3任一项所述的组合物在制备包装纸上的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述包装纸为特种包装纸。

6.一种包装纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述纤维浆料是通过针叶木浆、阔叶木浆、汉麻纤维浆、竹浆中的至少一种打浆获得；优选地，所述打浆的控制参数包括：打浆浓度：1.0-4.5％，功率100-140kw，时间20-45min，打浆度：15-40°sr；进一步优选地，所述打浆的控制参数包括：打浆浓度：3.0-4.0％，功率120-130kw，时间35-45min，打浆度：25-35°sr。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将纤维浆料制备成基纸的过程包括：将纤维浆料与分散剂二、消泡剂、湿强剂混合，依次进行上网抄造、压榨脱水、一次干燥，得到基纸；优选地，采用圆网纸机进行上网抄造，所述圆网纸机车速优选为100～200m/min，进一步优选为100～150m/min；所述上网抄造的控制参数包括：上网浓度：0.02％-0.20％；纸页出网部水分：80％～90％；压榨脱水后的纸页水分为50％～65％；一次干燥温度为85～125℃；

9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，将基纸与汉麻秆芯粉浆料复合，是采用钢板机，车速优选为100～200m/min，进一步优选为100～150m/min；和/或，二次干燥温度为70～125℃，控制干燥后的包装纸水分为7％～11％。

10.根据权利要求6～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述汉麻秆芯粉浆料中固含量为15％～30％，粘度1500～7000cp。

技术总结
本发明提供汉麻杆芯粉浆料组合物及其应用，所述组合物按照重量份的组成包括：汉麻秆芯粉70‑90份，柔软剂2～10份，增强剂2～10份，胶粘剂1～10份，碳酸钙0～10份，抑泡剂0～1.0份，分散剂一0～0.5份；所述汉麻秆芯为100‑200目颗粒。本发明提供一种汉麻秆芯粉浆料组合物，将该组合物形成的浆料直接作为涂料的主体材料与基纸复合制作包装纸尤其是特种包装纸，无需对汉麻秆芯粉进行改性就能使所获得的特种包装纸具有良好的使用性能和环保性能。此外，特种包装纸的制作过程简单易操作，没有粉末的流失，污染小，可降低造纸废水的处理难度，且效率高，成本低，市场推广有优势。

技术研发人员：何兆秋,韩艳春,纪军,高媛,赵有,华承亮,王炳晨
受保护的技术使用者：牡丹江恒丰纸业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23