废旧报纸用于垃圾收集箱的制备

林泳欣， 段紫瑶， 王晓薇， 刘深超， 赵金安

(太原工业学院环境与安全工程系，山西 太原 030008)

废旧的报纸若干；硅酸钠(模数1)，分析纯，天津市北辰方正试剂厂；二甲基硅油，分析纯，天津时北辰试剂厂；可溶性淀粉，分析纯，天津市北辰方正试剂厂；氟硅酸，天津市北辰方正试剂厂。

电子天平;JJ-4六联异步电动搅拌器，金坛区水北盛威实验仪器厂；78-1型磁力加热搅拌器，上海衡平仪器仪表厂;202型电热恒温干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司;HHS-2型电热恒温水浴锅，上海衡平仪器仪表厂。

称取3 g废旧报纸剪成碎片放进烧杯中，加入42 g自来水浸泡，直至报纸碎片软化，然后将其用六联搅拌机制成纸浆(若其中有大块碎纸片，将其捡出)，然后控干水分。其中施胶量与纸浆量的比值为0.189∶1，纸浆的含水率为71.43%。而后配置50%的硅酸钠溶液(硅酸钠粉末在常温条件下不溶于水，水浴加热并不断搅拌,当硅酸钠粉末完全溶于水后，立刻拿出)和10%的淀粉溶液(使用电热恒温水溶箱90 ℃下糊化0.5 h)，将淀粉溶液与配置好的硅酸钠溶液、二甲基硅油进行复配，使用磁力搅拌器搅拌均匀后加入纸浆。搅拌均匀，在布料上堆平为厚度约为2 mm左右的样品后放在通风的地方静置等待自然放干，或可以放入电热恒温干燥箱进行机械干燥。中间进行压实，使样品结构更加牢固。干燥完成后的样品根据生活的实际需要制作实物。实验步骤为：制备纸浆备用→制备复配胶水→纸浆与复配好的胶水充分混合→将混合好的样品平铺在干净的布上→自然晾干和烘干后压实制成所需实物。

1.3.1 复配体系含量对实物韧性的影响

样品的韧度、抗压力主要与纤维间的结合力有关，纤维结合力越大，韧度和抗压力越好。本实验通过改变复配体系中硅酸钠和淀粉的含量研究其对实物的影响。通过实验发现，当硅酸钠和淀粉含量过低或过高时，纤维间的结合力都会减弱。当制作的胶粘剂，其中硅酸钠含量为5.2%、淀粉含量为1.2%时，样品的韧性最好。

1.3.2 复配体系中二甲基硅油含量对样品防水性能的影响(见表1)

表1 二甲基硅油含量对样品防水性能的影响

防水性能的机理研究一般从以下两方面考虑:1)表面施胶剂和纤维的活性羟基交联产生疏水基团，这些疏水基团向外排列形成疏水膜(层);2)由于纤维间隙粘接层填充，样品表面形成致密膜，降低了纸张的空气适过率和水透过率，从而达到良好的防水性能。本实验采用的实物复相嵌式涂抹方式既使得物品的防水性能得到一定的加强，又能使得使包装纸牢实地粘在实物上。

从实验结果可以得知，复配体系中二甲基硅油的最适含量为93.6%。从表1可知，随着复配体系中二甲基硅油含量的增加，样品的防水性能相应地得到增加，但当二甲基硅油的含量超过一定值时，会使复配效果降低，从而影响物品的防水性。

1.3.3 硅酸钠模数对样品韧性的作用

水玻璃模数越高，胶粘剂的密度和黏度越高，硬化速度越快，硬化后的黏度和强度、耐热性和耐酸性越高，试样的性能越好。但是，如果水玻璃的浓度和用量过高，黏度过高，在实验操作中就可以直接使用[1-3]。这是因为，模数为1时对纤维的黏结没有太大帮助，很难保证样品的质量。而且，水玻璃的含量太高，不易溶于水。本实验采用的是水玻璃溶液，但模块数量少，模式低。氟硅酸的加入可以增加水玻璃溶液的用量，增加模数，增加颗粒组成，提高结合力。本实验采用模数为1的硅酸钠溶液，发现模数过低，模数低的硅酸钠水溶液,晶体组分较多,黏结能力较差。加入氟硅酸提高硅酸钠水溶液的模数，模数升高,胶体组分增加,黏结能力增大。实验中发现，当复配中各体系含量达到最适时样品中的纤维不够坚韧。所以本实验在复配体系各含量达到最适时通过加入氟硅酸增加它的黏结力。实验发现，在复配体系中加入3滴氟硅酸能使纤维黏结力提高。

图1 实验实物的立体结构

二甲基硅油是以Si-O-Si为主链，硅原子上连接甲基的线型二甲基硅油，由于分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，结构式如下:

因而其具有以下特性：高闪点、耐高低温、低表面张力、成膜性、憎水性、对材料惰性、有化学惰性，无腐蚀及有生理惰性，正是这些特性决定了实物的实用性。二甲基硅油是一种亲水性能较差的硅油。它可通过喷涂或者刷涂均匀地涂在需要防水的面上，因为改性硅的分子非常小，可以快速渗透到0.005 mm以下的缝隙或者空隙中。它和一般防水剂的区别在于一般的防水剂作用于物品表面，而有机硅是渗透进去填补样品纤维中的缝隙达到防水防潮的作用，而不是简单地形成一个防水膜。

实验样品为简易型，把复配涂料均匀涂抹在样品表面或镶嵌式涂抹，利用复配的纸胶的黏结力使包装纸牢实地粘在实物上，使实物更为美观实用。

1)工艺创新

较好地把废旧报纸利用于生活的各个场所，使复配的纸胶能与废旧的报纸相结合起来，从而使实物制作出来轻便和结实，适用性更强。

2)特色

与传统复配施胶在表面不同，实验中纸胶与纸浆充分接触，使复配胶牢牢地黏附在每一丝纤维中，既不会造成复配胶水的浪费，也使实物更为轻巧。在废旧纸张的利用上节约了成本，也能使废弃报纸再次利用。

本课题分别利用硅酸钠、淀粉复配体系对纸浆施胶，控制纸胶体系中各成分的含量变化，探讨了施胶体系各含量的变化对实物韧性的影响;探讨了二甲基硅油在复配体系中的含量对实物防水性的影响。实验结果显示，在复合体系中，硅酸钠的含量为水玻璃的5.2%，淀粉为1.2%，二甲基硅油为93.6%时，实物的实用性最好；硅酸钠模数为1时纸胶的黏结力不够，会影响样品中纤维的黏结程度。