[发明专利]一种阻隔疏水纸基涂料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种阻隔疏水纸基涂料的制备方法包括以下步骤：(1)制备改性纳米纤维素：水解正己基三甲氧基硅烷、制取醇类溶剂，搅拌后加入纳米纤维素纤维。(2)制备阻隔疏水纸基涂料：在水性丙烯酸酯乳液中加入改性纳米纤维素进行机械共混。本发明公开了实施上述方法的阻隔疏水纸基涂料，其包括改性纳米纤维素及水性丙烯酸酯乳液，本发明还公开了该涂料的应用方法，本发明提供的方法具有绿色环保、制造工艺简易、成本低、效率高等优点；所得涂料具有优良的疏水和阻隔空气的性能，扩大了食品包装纸在食品包装中的应用。此外，本发明应用方法简便，应用范围广泛。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，特别涉及应用于一种阻隔疏水纸张涂料的制备方法及应用。

背景技术

在纸、塑料、玻璃、金属四大包装材料中，纸质包装材料可生物降解，最具有环保特性，其消耗量占包装材料总消耗量的50％。但是纸张本身疏松多孔并不具备阻隔性，这就需要对纸张进行后加工，使其具有阻隔性能。通常纸张获得阻隔性的方法有浸渍加工、复合技术和阻隔性涂布，前两种方法对纸张的回用较为困难，所以目前的发展趋势是采用阻隔性涂料进行涂布。而阻隔性涂布通常有挤出式涂布、涂蜡以及水性聚合物涂布，其中挤出式涂布和涂蜡方法中的纸张不可回收，而水性聚合物涂布的涂料主要有三类：合成类聚合物、生物聚合物和聚合物/纳米粘土复合材料。为了满足环境友好的需求，可再生和可生物降解的天然生物聚合物涂布，如淀粉、壳聚糖、蛋白、纳米纤维素等已成为近年来纸基涂布材料研究的热点。其中淀粉成膜较脆、亲水、阻隔性能低于纳米纤维素。壳聚糖亲水，产量低于纳米纤维素、阻隔性能也低于纳米纤维素。而蛋白仅阻隔油不阻隔小分子气体。因此纳米纤维素在纸基涂布材料中具有良好的应用前景。

纳米纤维素主要具有资源丰富、可再生、机械强度高、阻隔性强、大的长径比和比表面积、弹性模量高等优点。但其表面存在大量的羟基基团，使其具有强亲水性和强极性，从而限制了它作为纸基涂布材料的推广应用。近年来，为了获得阻隔疏水纸基涂料，对纳米纤维素进行疏水改性后涂布的研究已成为一大热点。专利CN201810193953.2报道了一种纳米纤丝纤维素表面疏水改性方法，该方法采用烯基琥珀酸酐或烷基烯酮二聚体，取代纳米纤维素中的部分羟基、羧基等亲水性基团，接枝在纳米纤维素表面，从而达到改变纳米纤维表面能的目的，使其由超亲水转变为疏水，最大的接触角达到118°，但其操作过程中使用了有毒有害的有机溶剂，将造成对环境的污染。专利CN201710000299.4报道了一种疏水改性纳米纤维素的制备方法，该方法采用丙烯酰胺与纳米纤维素反应，并在有机溶剂体系与疏水性化合物进行反应，得到疏水改性的羧乙基纤维素，可应用于纸基包装，但其操作过程中使用了有毒有害的有机溶剂，因此将造成对环境的污染。专利CN201710734678.6报道了一种通过化学键键合的KH560修饰纳米纤维素晶体的方法，该方法采用KH560环氧基的开环与纳米纤维素表面的羟基发生反应，使得KH560通过化学键键合至纳米纤维素晶体的表面，得到疏水改性的样品，但其操作过程极为复杂，反应条件苛刻，很难控制。

为此，有必要提供一种新型的阻隔疏水纸基涂料及其制备方法来克服上述技术问题。

发明内容

针对现有技术的上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种工艺简易，制备过程环保无污染，较易施工，成本低的阻隔疏水纸基涂料的制备方法；

同时，本发明还提供了一种阻隔疏水纸基涂料的应用方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种阻隔疏水纸基涂料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)制备改性纳米纤维素：

(1.1)按照重量百分比制备如下组分的原料：

纳米纤维素纤维：5-40％

正己基三甲氧基硅烷：20-60％

醇类溶剂：15-30％

水：10-25％；