一种抗静电内衬纸的制作方法

本发明涉及内衬纸技术领域，尤其涉及一种抗静电内衬纸法。

背景技术：

烟用内衬纸是包装卷烟与烟包小盒间的纸张，作为卷烟的初始包装层，对卷烟起到保香、保润、遮光等作用，可以防止卷烟霉变和香气散发，同时也可展示美观特性，是重要的卷烟包装材料。

现在卷烟厂家常用的烟用内衬纸功能较单一，通常不具备抗静电性能，内衬纸本身是易燃物质，其在制作、运输和使用过程中不可避免会产生静电，静电荷的大量累积容易引发火灾造成生产安全事故，造成不必要的损失。因此，十分有必要开发一种抗静电内衬纸用于烟草包装。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：内衬纸本身是易燃物质，其在制作、运输和使用过程中不可避免会产生静电，静电荷的大量累积容易引发火灾造成生产安全事故。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种抗静电内衬纸，其是由抗静电涂层涂覆在无铝内衬原纸表面固化后形成。

具体地，所述无铝内衬原纸按照以下方法制备：

（1）打浆工段，采用双圆盘磨连续打浆，针叶线打浆浓度为3.5％-3.8％、叩解度保证在66±30sr；阔叶线打浆浓度为3.5％-3.8％、叩解度保证在650±3sr；将打好的针叶线和阔叶线的浆按重量比1:1的比例配浆待用；

（2）抄纸工段，在打浆工段中配好的混合浆内采用连续加添的方式加添中性施胶剂akd、cpam及阳离子淀粉，所述中性施胶剂akd的固含量为10％，它在纸浆中的添加量为纸浆总重量的0.02％-0.35％；所述双元助留剂cpam的分子量为700万，阳离子淀粉的取代度为0.25，cpam加量为纸浆总重量的0.3‰-0.5‰，阳离子淀粉的加量为纸浆总重量的0.6％-1.0％；将配好的混合浆经网部及压榨部脱水成形后，湿纸页进入前干阶段进行烘干，经施剂机对前干后的纸页进行表涂氧化淀粉后再继续烘干，所述氧化淀粉表涂浓度5％-8％；

（3）压光工段，采用软压光机对烘干后的纸页进行压光，即得无铝内衬原纸。

具体地，所述抗静电涂料按照以下步骤制备：

（1）核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液的制备

向反应釜中加入去离子水、乳化剂ⅰ、核层单体，800-1500rpm搅拌乳化，加热升温至75-80℃，滴加引发剂ⅰ的水溶液，引发聚合反应1-2h，制成核层粒子；

所述核层单体由烯类硬单体ⅰ、烯类软单体ⅰ、多烯类单体和改性石墨烯按质量比为50-60:10-15:0.5-1.0:0.5-2组成；

所述去离子水用量为核层单体总质量的90-120％；

所述乳化剂ⅰ为烯丙基聚乙氧基磺酸盐，乳化剂ⅰ用量为核层单体总质量的2.0-5.0％；

所述引发剂ⅰ为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂ⅰ的水溶液用量为核层单体总质量的0.1-0.5％；所述引发剂ⅰ的水溶液的质量浓度为20-50％；

所述多烯类交联单体为二乙烯基苯、双丙二甲基丙烯酸酯或三缩丙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；

（2）将混合好的壳层单体与引发剂ⅱ的水溶液同时滴加到核层粒子反应体系中，2-4h内滴加完成，壳层单体与核层单体的质量比为5-8:12-15，滴加完毕后，反应0.5-1h，然后向反应釜加入质量浓度为3-5％的叔丁基过氧化氢水溶液；反应0.5-2h，冷却至40℃以下，过滤出料，得到核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液；

所述壳层单体由烯类硬单体ⅱ、烯类软单体ⅱ、可交联活性单体与改性石墨烯按质量比25-30:30-50:10-15:3-5组成；

所述引发剂ⅱ为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂ⅱ的水溶液用量为壳层单体总质量的0.1-0.5％，引发剂ⅱ的水溶液的质量浓度为25-50％；

所述叔丁基过氧化氢用量为壳层单体总质量的0.03-0.05％；

所述烯类硬单体ⅱ为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、叔十碳酸乙烯酯或丙烯腈单体中的一种或多种；

所述烯类软单体ⅱ为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异戊酯中的一种或多种；

所述可交联活性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯或马来酸酐中的一种；

（3）抗静电涂料的制备

在分散缸中加入核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液，在搅拌情况下20-50min内依次加入水性分散液体xz-bay03、助剂、去离子水，添加完毕搅拌30-90min，过滤出料，即得抗静电涂料；

所述抗静电涂料以质量百分含量计，核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液为70-80％、水性分散液体xz-bay035-8%、助剂4.5-12％、去离子水余量，添加完毕搅拌30-90min，过滤出料，即得抗静电涂料；

所述助剂包括水性涂料用的成膜剂、流平剂、润湿剂、ph值调节剂和消泡剂。

具体地，所述改性石墨烯按照以下步骤制备：

将hummers法制备的100mg氧化石墨烯分散于50ml无水乙醇中，超声分散1h后形成均匀的分散液，再用盐酸调节分散液的ph=3-4，然后将10ml含有0.3gkh570的95%乙醇在搅拌下缓慢加入，在60℃继续反应24h，离心分离，再用无水乙醇和去离子水洗涤多次，完全除去未反应的kh570，并使洗涤液至中性，即得到改性石墨烯。

具体地，所述成膜剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚醋酸酯或二丙二醇丁醚醋酸酯，成膜剂用量为抗静电涂料总质量的5-10％。

具体地，所述润湿剂为有机硅聚合物tego245或byk346，润湿剂用量为抗静电涂料总质量的0.3-0.6％。

具体地，所述消泡剂为有机硅类聚合物tego825、tego815或tego805，消泡剂用量为抗静电涂料总质量的0.2-0.5％。

具体地，所述ph值调节剂为amp95、n,n-二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水，ph值调节剂用量为抗静电涂料总质量的1-3％。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所制备的抗静电涂料中含有核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液，交联型聚丙烯酸酯乳液中的胶粒核壳结构中均含有改性石墨烯，改性石墨烯的存在赋予交联型聚丙烯酸酯乳液具有较好的抗静电性能

（2）本发明交联型聚丙烯酸酯乳液胶粒核壳结构中的改性石墨烯分子结构中含有双键，其能够以双键聚合的方式参与烯烃类单体的聚合反应，有效的避免了改性石墨烯分子间发生团聚；

（3）本发明在核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液胶粒的核层结构以及壳层结构中同时添加改性石墨烯获得的抗静电效果比单纯在壳层或核层结构中添加石墨烯时更显著；

（4）本发明交联型聚丙烯酸酯乳液胶粒壳层结构中的改性石墨烯分子结构中含有较多的含氧官能团，能与抗静电涂料体系中羟基、羧基、氨基等在室温或加热条件下发生酯化反应，能有效提高涂层的交联密度和耐水性；

（5）本发明的抗静电涂料中还添加有水性分散液体xz-bay03，水性分散液体xz-bay03是一种具有导电效果的纳米级水性聚苯胺的分散液，这种水性聚苯胺分子结构中含有大量的亲水含氧官能团，在室温或加热条件下，也能与核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液中胶粒表面的羧基、氨基或羟基之间发生交联作用，不仅能提高涂层的抗静电效果，还能进一步提高涂层的交联密度和耐水性。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明以下实施例所采用的无铝内衬原纸按照以下方法制备：

（1）打浆工段，采用双圆盘磨连续打浆，针叶线打浆浓度为3.5％-3.8％、叩解度保证在66±30sr；阔叶线打浆浓度为3.5％-3.8％、叩解度保证在650±3sr；将打好的针叶线和阔叶线的浆按重量比1:1的比例配浆待用；

（2）抄纸工段，在打浆工段中配好的混合浆内采用连续加添的方式加添中性施胶剂akd、cpam及阳离子淀粉，所述中性施胶剂akd的固含量为10％，它在纸浆中的添加量为纸浆总重量的0.02％-0.35％；所述双元助留剂cpam的分子量为700万，阳离子淀粉的取代度为0.25，cpam加量为纸浆总重量的0.3‰-0.5‰，阳离子淀粉的加量为纸浆总重量的0.6％-1.0％；将配好的混合浆经网部及压榨部脱水成形后，湿纸页进入前干阶段进行烘干，经施剂机对前干后的纸页进行表涂氧化淀粉后再继续烘干，所述氧化淀粉表涂浓度5％-8％；

（3）压光工段，采用软压光机对烘干后的纸页进行压光，即得无铝内衬原纸。

本发明以下实施例所采用的抗静电涂料按照以下步骤制备：

（1）核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液的制备

向反应釜中加入去离子水、乳化剂ⅰ、核层单体，800-1500rpm搅拌乳化，加热升温至75-80℃，滴加引发剂ⅰ的水溶液，引发聚合反应1-2h，制成核层粒子；

所述核层单体由烯类硬单体ⅰ、烯类软单体ⅰ、多烯类单体和改性石墨烯按质量比为50-60:10-15:0.5-1.0:0.5-2组成；

所述去离子水用量为核层单体总质量的90-120％；

所述乳化剂ⅰ为烯丙基聚乙氧基磺酸盐，乳化剂ⅰ用量为核层单体总质量的2.0-5.0％；

所述引发剂ⅰ为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂ⅰ的水溶液用量为核层单体总质量的0.1-0.5％；所述引发剂ⅰ的水溶液的质量浓度为20-50％；

所述多烯类交联单体为二乙烯基苯、双丙二甲基丙烯酸酯或三缩丙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；

（2）将混合好的壳层单体与引发剂ⅱ的水溶液同时滴加到核层粒子反应体系中，2-4h内滴加完成，壳层单体与核层单体的质量比为5-8:12-15，滴加完毕后，反应0.5-1h，然后向反应釜加入质量浓度为3-5％的叔丁基过氧化氢水溶液；反应0.5-2h，冷却至40℃以下，过滤出料，得到核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液；

所述壳层单体由烯类硬单体ⅱ、烯类软单体ⅱ、可交联活性单体与改性石墨烯按质量比25-30:30-50:10-15:3-5组成；

所述引发剂ⅱ为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂ⅱ的水溶液用量为壳层单体总质量的0.1-0.5％，引发剂ⅱ的水溶液的质量浓度为25-50％；

所述叔丁基过氧化氢用量为壳层单体总质量的0.03-0.05％；

所述烯类硬单体ⅱ为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、叔十碳酸乙烯酯或丙烯腈单体中的一种或多种；

所述烯类软单体ⅱ为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸异戊酯中的一种或多种；

所述可交联活性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯或马来酸酐中的一种；

（3）抗静电涂料的制备

在分散缸中加入核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液，在搅拌情况下20-50min内依次加入水性分散液体xz-bay03、助剂、去离子水，添加完毕搅拌30-90min，过滤出料，即得抗静电涂料；

所述抗静电涂料以质量百分含量计，核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液为70-80％、水性分散液体xz-bay03为5-10%、助剂为4.5-15％、去离子水余量，添加完毕搅拌30-90min，过滤出料，即得抗静电涂料。

本发明以下实施例所采用的助剂包括水性涂料用的成膜剂、流平剂、润湿剂、ph值调节剂和消泡剂。

本发明以下实施例所采用的成膜剂为二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚醋酸酯或二丙二醇丁醚醋酸酯，成膜剂用量为抗静电涂料总质量的5-10％。

本发明以下实施例所采用的润湿剂为有机硅聚合物tego245或byk346，润湿剂用量为抗静电涂料总质量的0.3-0.6％。

本发明以下实施例所采用的消泡剂为有机硅类聚合物tego825、tego815或tego805，消泡剂用量为抗静电涂料总质量的0.2-0.5％。

本发明以下实施例所采用的ph值调节剂为amp95、n,n-二甲基乙醇胺、三乙胺或氨水，ph值调节剂用量为抗静电涂料总质量的1-3％。

本发明以下实施例所采用的改性石墨烯按照以下步骤制备：

将hummers法制备的100mg氧化石墨烯分散于50ml无水乙醇中，超声分散1h后形成均匀的分散液，再用盐酸调节分散液的ph=3-4，然后将10ml含有0.3gkh570的95%乙醇在搅拌下缓慢加入，在60℃继续反应24h，离心分离，再用无水乙醇和去离子水洗涤多次，完全除去未反应的kh570，并使洗涤液至中性，即得到改性石墨烯。

实施例1

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液70％

水性分散液体xz-bay035%

助剂4.5％

去离子水余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为10μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例1所获抗静电内衬纸的表面电阻率为2.5×10⁵。

实施例2

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液70％

水性分散液体xz-bay036%

助剂6％

去离子水为余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为10μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例2所获抗静电内衬纸的表面电阻率为2.5×10⁵。

实施例3

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液71％

水性分散液体xz-bay037%

助剂7％

去离子水余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为8μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例3所获抗静电内衬纸的表面电阻率为2.7×10⁵。

实施例4

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液73％

水性分散液体xz-bay039%

助剂8％

去离子水为余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为8μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例4所获抗静电内衬纸的表面电阻率为2.6×10⁵。

实施例5

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液75％

水性分散液体xz-bay0311%

助剂10％

去离子水余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为5μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例5所获抗静电内衬纸的表面电阻率为3.2×10⁵。

实施例6

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液76％

水性分散液体xz-bay037%

助剂8％

去离子水余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为5μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例6所获抗静电内衬纸的表面电阻率为3.5×10⁵。

实施例7

抗静电涂料以质量百分含量计，包括以下成分：

核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液77％

水性分散液体xz-bay038%

助剂12％

去离子水余量

将抗静电涂料均匀地涂覆在无铝内衬原纸的上下两面固化后即得抗静电内衬纸，抗静电涂层的厚度为3μm，涂布用量10g/m²；固化温度120℃。

经测试，实施例7所获抗静电内衬纸的表面电阻率为2.3×10⁶。

对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1中的核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液在制备过程其核层单体中未添加改性石墨烯，并且将其核层中未添加的同等份量的改性石墨烯直接添加到抗静电涂料体系中。经测试，对比例1所获抗静电内衬纸的表面电阻率为1.5×10⁶。

对比例2同实施例1，不同之处在于：对比例2中的核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液在制备过程其壳层单体中未添加改性石墨烯，并且将其壳层中未添加的同等份量的改性石墨烯直接添加到抗静电涂料体系中。经测试，对比例2所获抗静电内衬纸的表面电阻率为5.0×10⁶。

对比例3同实施例1，不同之处在于：对比例3中的核壳结构交联型聚丙烯酸酯乳液在制备过程中未使用改性石墨烯作为聚合单体，而是将其胶粒核壳中未添加的同等份量的改性石墨烯替换成氧化石墨烯直接添加到抗静电涂料体系中。经测试，对比例3所获抗静电内衬纸的表面电阻率为1.2×10⁷。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。