纤维质表面的生物基衍生化的方法与流程

文档序号:17930696发布日期:2019-06-15 00:49阅读:316来源:国知局
纤维质表面的生物基衍生化的方法与流程
概括而言,本发明涉及处理含纤维质化合物(cellulosic-compound)的材料,更具体地涉及利用与纤维素结合的生物基组合物使基于纤维素的材料更疏水/疏脂,其中所述组合物和方法用于改性基于纤维素的材料(包括纸张、纸板和包装产品)的表面。
背景技术
:纤维质材料在工业中作为填充剂、吸收剂和印刷组分具有广泛的应用。由于其高的热稳定性、良好的氧气阻挡功能和化学/机械弹性,其使用优于其他材料来源的使用(参见,例如,aulin等人,cellulose(2010)17:559-574;其全文以引证方式纳入本文)。非常实用的还有以下事实:这些材料在分散于环境中后完全可生物降解,且其完全无毒。纤维素及其衍生物是例如食品包装和一次性用品的应用中的环境友好型解决方案的选择材料。然而,纤维素的许多优点被材料的亲水性/亲脂性抵消,所述材料对水/脂肪显示出高的亲和力并且易于与水结合(参见,例如,aulinetal.,langmuir(2009)25(13):7675-7685;其全文以引用方式纳入本文)。虽然这对于例如吸收剂和织物的应用是有益的,但是当需要安全包装含水/脂质的材料(例如食品)时,它却成为问题。在纤维素托盘中长期储存食物、尤其是含有大量水和/或脂肪的现成膳食是有问题的,例如,由于所述纤维素托盘首先变得潮湿,然后最终损坏。此外,由于材料的高的相对孔隙度,可能需要多个涂层来弥补在纤维质表面上保持足够涂层的不足的效果,导致成本增加。在工业中,这个问题通常通过用某种疏水性有机材料/碳氟化合物、硅酮涂覆纤维素纤维来解决,这些物质会物理地保护下面的亲水性纤维素使其不受内容物中的水/脂质的伤害,包括防止纤维空隙中的芯吸、油脂流入褶痕,或允许释放附着材料。例如,诸如pvc/pei/pe的材料常规地用于此目的,并且物理附着(即喷涂或挤出)在待处理的表面上。当通过薄膜将食品密封在其容器中时遇到类似的问题。这种薄膜需要具有甚至比容器本身更严格的性能。除了对机械应力的抵抗力之外,薄膜必须足够薄以便剥离,理想地应该是透明的、抗脂质/油脂的、耐热的,并且对气体如二氧化碳、氧气、水蒸气是非渗透的、无毒的并且是疏水的。再一次地,聚合物、碳氟化合物和树脂形式的塑料代表了行业目前的解决方案。期望设计一种疏水的和可堆肥的“绿色”生物基涂层,包括原纸/薄膜,其允许在所述纸的表面上保持涂层并防止芯吸到纤维空隙中,或在不牺牲生物降解性和/或可再循环性的情况下,以降低的成本减少材料对纤维质表面的粘附。技术实现要素:本申请的公开内容涉及处理纤维质材料的方法,其包括用提供增加的疏水性和/或疏脂性且同时保持纤维质组分的生物降解性/可再循环性的组合物处理含纤维素的材料。所公开的方法提供糖脂肪酸酯(saccharidefattyacidester,sfae)在纤维素上的结合,并且不需要使用有机载体、碱或单独的催化剂来结合所述糖脂肪酸酯。结合反应可应用于纤维质纤维或预成型材料。在实施方案中,公开了包含与基于纤维素的材料结合的sfae的组合物,其中sfae以足够的浓度存在以使结合的基于纤维素的材料具有等于或大于90°的水接触角,并且其中水接触角在不存在任何二级疏水物的情况下实现,或者其中当基于纤维素的材料潮湿时sfae以足够的浓度存在以对破裂力产生实质性抵抗,其中抵抗在不存在任何二级湿强度添加剂的情况下实现。在相关方面,糖脂肪酸酯含有至少一种糖和至少一种包含8至30个碳的脂族基团,并且sfae以足够的浓度存在以使结合的基于纤维素的材料与未结合sfae的相同材料相比是疏水的。在另一方面,sfae可释放地或不可释放地结合至基于纤维素的材料。在另一方面,sfae以足够的浓度存在以使结合的基于纤维素的材料具有等于或大于90°的水接触角,其中水接触角在不存在任何二级疏水物的情况下实现,并且其中当基于纤维素的材料潮湿时sfae以足够的浓度存在以对破裂力产生实质性抵抗,其中抵抗在不存在任何二级湿强度添加剂的情况下实现。在一个方面,sfae作为涂层结合在基于纤维素的材料上,sfae在基于纤维素的材料的表面上以至少0.1g/m2的涂层重量存在。在另一方面,当基于纤维素的材料是含有纤维素纤维的溶液时,sfae以所存在的总纤维的至少0.025%(重量/重量)的浓度存在。在一个方面,脂族基团获自天然来源。在相关方面,天然来源为含油种子,且sfae为蔗糖大豆油脂肪酸酯(sucrosesoyate)。在另一个相关方面,脂族基团含有所有饱和键或饱和键和不饱和键的混合物。在另一方面,基于纤维素的材料还包含微纤化纤维素(mfc)、纳米纤化纤维素或纤维素纳米晶。在另一方面,所述组合物可包含聚乙烯醇(pvoh)、聚乳酸、粘土、滑石、淀粉、乙二醛(glyoxyl)、醇溶谷蛋白及其组合。在一个方面,糖脂肪酸酯为单、二、三、四、五、六、七、八酯或其混合物,并且任选地,所述组合物包含一种或多种具有饱和的脂族基团或具有饱和和不饱和脂肪酸的组合的糖脂肪酸酯。在另一方面,所述组合物是可生物降解的和/或可堆肥的。在相关方面,含纤维素的材料包括纸、纸板、纸浆、用于食物储存的纸箱、用于食物储存的袋子、运输袋(shippingbag)、用于咖啡或茶的容器、茶袋、培根板(baconboard)、尿布、杂草块/阻隔织物或薄膜、地膜、植物盆、填充珠粒、气泡包装(bubblewrap)、吸油材料、层压材料、信封、礼品卡、信用卡、手套、雨衣、ogr纸、购物袋、堆肥袋、剥离纸、餐具、用于盛放热饮或冷饮的容器、杯子、纸巾、盘子、充碳酸气的液体的储存瓶、绝缘材料、未充碳酸气的液体的储存瓶、用于包装食物的薄膜、垃圾处理容器、食物处理器具、杯盖、织物纤维、水储存和输送器具、用于酒精或非酒精饮料的储存和输送器具、用于电子产品的外壳或屏幕、家具的内件或外件、窗帘、室内装饰品、薄膜、盒子、薄片、托盘、管道、水管、药品包装、服装、医疗设备、避孕用具、野营装备、模塑的纤维质材料及其组合。在一个方面,糖脂肪酸酯含有一个或多个选自醚、酯、硫代、氨基、二氧磷基或其组合的官能团。在一个实施方案中,公开了一种用于可调地使基于纤维素的材料衍生化以获得疏水和/或疏脂抗性的方法,包括使基于纤维素的材料与糖脂肪酸酯接触,以及将经接触的基于纤维素的材料暴露于热、辐射、催化剂或其组合足够的时间,以使糖脂肪酸酯与基于纤维素的材料结合。在相关方面,所述方法可包括除去过量的糖脂肪酸酯。在一个方面,所述方法可包括添加聚乙烯醇(pvoh),其中pvoh和/或糖脂肪酸酯任选地作为乳液单独地或以组合方式加入。在另一方面,基于纤维素的材料包括微纤化纤维素(mfc)、纳米纤化纤维素或纤维素纳米晶。在一个方面,所得到的含纤维素的固体材料包含在产品中,所述产品包括纸、纸板、纸浆、用于食物储存的纸箱、堆肥袋、用于食物储存的袋子、剥离纸、运输袋、购物袋、杂草块/阻隔织物或薄膜、地膜、植物盆、填充珠粒、气泡包装、吸油材料、层压材料、信封、礼品卡、信用卡、手套、雨衣、ogr纸、茶袋、用于咖啡或茶的容器、培根包装纸、绝缘材料、盖子、餐具、用于盛放热饮或冷饮的容器、杯子、盘子、充碳酸气的液体的储存瓶、未充碳酸气的液体的储存瓶、用于包装食物的薄膜、垃圾处理容器、食物处理器具、织物纤维、水储存和输送器具、用于酒精或非酒精饮料的储存和输送器具、用于电子产品的外壳或屏幕、家具的内件或外件、窗帘、室内装饰、织物、薄膜、盒子、薄片、托盘、管道、水管、服装、医疗设备、避孕用具、野营装备、药品包装、绝缘材料、模塑的纤维质材料及其组合。在相关方面,所得到的产品是可生物降解的和/或可堆肥的。在实施方案中,公开了一种包含含有微纤化纤维素(mfc)的纸浆或mfc涂层和糖脂肪酸酯的基于纤维素的材料。在相关方面,所述材料可含有包括聚乙烯醇(pvoh)、聚乳酸(pla)、粘土、滑石,乙二醛、醇溶谷蛋白及其组合的化合物。在一个方面,所述材料为纸或薄膜。在相关方面,所述材料是疏水的。在另一相关方面,所述材料是疏水的和疏脂的,并且其中所述材料具有3至12的3m油脂kit测试值。在实施方案中,公开了一种含有糖脂肪酸酯和第二组分的乳液制剂,所述第二组分包括水、缓冲液、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(cmc)、乳蛋白、小麦谷蛋白、明胶、醇溶谷蛋白、大豆蛋白分离物、淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜聚糖、脱乙酰壳多糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡、琼脂、藻酸盐、甘油、树胶、卵磷脂、泊洛沙姆、单甘油、二甘油、磷酸二氢钠、单硬脂酸酯、丙二醇、洗涤剂、十六醇及其组合,其中糖脂肪酸酯含有至少一种糖和至少一种包含8至30个碳的脂族基团。在一个方面,糖酯为单、二、三、四、五、六、七、八酯或其混合物。在相关方面,公开了一种含有乳液和试剂的载体组合物,所述试剂包括纤滑石、酯、二酯、醚、酮、酰胺、腈、芳族化合物(例如二甲苯、甲苯)、酰卤、酸酐、滑石、烷基烯酮二聚体(akd)、雪花石膏、alganicacid、明矾、albarine、胶、碳酸钡、硫酸钡、二氧化氯、粘土、白云石、二亚乙基三胺五乙酸盐、edta、酶、甲脒硫酸、瓜尔豆胶、石膏、石灰、硫酸氢镁、石灰乳、氧化镁乳剂、聚乙烯醇(pvoh)、松香、松香皂、纤维石(satin)、肥皂/脂肪酸、硫酸氢钠、苏打灰、二氧化钛、表面活性剂、淀粉、改性淀粉、烃类树脂、聚合物、蜡、sfae、多糖、蛋白质及其组合。在另一相关方面,所述试剂为具有式(ii)或(iii)的链烷酸衍生物:r-co-x式(ii)x-co-r-co-x1式(iii),其中r为具有6至50个碳原子的直链、支链或环状脂族烃基,并且其中x和x1独立地为cl、br、r-co-or或o(co)or。在相关方面,当链烷酸衍生物包含式(iii)时,x或x1相同或不同。在实施方案中,公开了包含糖脂肪酸酯和纤维素纸浆的蓬松材料。在实施方案中,公开了一种制备蓬松材料的方法,包括将糖脂肪酸酯、纤维素纸浆和水混合;搅拌直至均匀;从混合物中排干水以制成纤维垫;通过施加热来干燥纤维垫。在相关方面,所得纤维可以交联。在实施方案中,公开了一种制备糖脂肪酸酯涂覆的基于纤维素的材料的方法,包括将糖脂肪酸酯(sfae)、聚乙烯醇和任选地交联剂混合,其中脂肪酸为饱和脂肪酸或为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的组合;加热混合物;将加热的混合物涂覆到基于纤维素的固体材料的表面上,其中所得到的涂覆材料是疏水的。在相关方面,涂覆的材料是疏水的和/或疏脂的。在一个方面,sfae为单、二、三、四、五、六、七、八取代的酯。在相关方面,糖为二糖,包括棉子糖、麦芽葡萄糖(maltodextrose)、半乳糖、蔗糖、包含葡萄糖的结合物、包含果糖的结合物、包含麦芽糖的结合物、乳糖、包含甘露糖的结合物、包含赤藓糖的结合物、异麦芽糖、异麦芽酮糖、海藻糖、海藻酮糖(trehalulose)、纤维二糖、昆布二糖、壳二糖及其组合。在另一相关方面,二糖为蔗糖。在一个方面,交联剂为二醛。在相关方面,二醛是乙二醛。在另一相关方面,公开了通过上述方法制备的基于纤维素的材料。在实施方案中,公开了一种包含糖脂肪酸酯、pvoh和任选地交联剂的胶料组合物。在相关方面,糖脂肪酸酯为蔗糖脂肪酸酯,交联剂为二醛。在另一相关方面,二醛为乙二醛。附图说明图1示出了未处理的中等孔隙率whatman滤纸的扫描电子显微照片(sem)(放大58倍)。图2示出了未处理的中等孔隙率whatman滤纸的sem(放大1070倍)。图3示出了由再生纸浆制成的纸在用微纤化纤维素(mfc)涂覆之前(左)和之后(右)的sem的并排比较(放大27倍)。图4示出了由再生纸浆制成的纸在用mfc涂覆之前(左)和之后(右)的sem的并排比较(放大98倍)。图5示出了用各种涂料制剂处理的纸中的水渗透:聚乙烯醇(pvoh)、菱形;1:1(v/v)的+pvoh,正方形;ethylex(淀粉),三角形;3:1(v/v)的+pvoh,十字形。具体实施方式在描述本发明的组合物、方法和方法学之前,应理解本发明不限于所述的具体组合物、方法和实验条件,原因在于所述组合物、方法和条件可以变化。还应理解,本文使用的术语仅为了描述具体实施方案,而不在于限制具体实施方案,这是因为本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。如在本说明书和所附的权利要求书中使用的,单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数形式,除非上下文另有明确指明。因此,例如,所提及的“糖脂肪酸酯”包括一种或多种糖脂肪酸酯和/或本文所述类型的组合物,在阅读本申请公开内容等之后,这对于本领域技术人员将变得显而易见。除非另外定义,否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。与本文描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料均可用于本发明的实践或测试中,原因在于,应当理解,修改和变化涵盖在本申请公开内容的精神和范围内。如本文所用的“约”、“近似”、“基本上”和“显著地”将被本领域普通技术人员理解,并且根据使用它们的上下文,将在一定程度上发生变化。如果在考虑到使用所述术语的上下文后所述术语的使用对于本领域普通技术人员而言仍不清楚,则“约”和“近似”将表示具体术语加或减<10%,“基本上”和“显著地”将表示具体术语加或减>10%。“包含”和“基本上由……组成”具有它们在本领域中的惯常含义。在实施方案中,本申请公开内容显示通过用糖脂肪酸酯处理纤维素纤维的表面,所得表面尤其具有强疏水性,这是因为纤维质羟基被大体积的有机链掩蔽。这些糖脂肪酸酯例如在被细菌酶除去后,本身很容易被消化。衍生化的表面显示出很大的耐热性,能够承受高达250℃的温度,并且可比下面的基底更不透气。因此,在可使用纤维素材料的任何实施方案中,所述材料对于使纤维素亲水表面衍生化的问题而言是理想的解决方案。本文公开的产品和方法的优点包括:涂料组合物由可再生的农业资源——糖和植物油制成;是可生物降解的;具有低毒性,适合与食物接触;可被调整以降低纸/纸板表面的摩擦系数(即,不会使纸对于下游加工或最终使用而言太滑),即使在高水平的防水性下;可以与或可以不与特殊的乳化设备或乳化剂一起使用;并且与传统的纸张再生程序兼容:即,与聚乙烯、聚乳酸或蜡涂覆的纸一样,对再生操作不存在不利影响。如本文所用的,“生物基”是指特意地由源自活的(或曾经存活的)生物的物质制成的材料。在相关方面,含有至少约50%的所述物质的材料被认为是生物基的。如本文所用的,“结合(bind)”,包括其语法变体,是指黏合(cohere)或导致基本上成单个物质的黏合。如本文所用的,“纤维质”是指可被模塑或挤出成物体(例如袋、薄片)或薄膜或细丝的在结构上和功能上类似于纤维素的天然的、合成的或半合成的材料,其可用于制备所述物体或薄膜或细丝,例如涂料和粘合剂(例如羧甲基纤维素)。在另一个实例中,纤维素,即由葡萄糖单元组成的复合碳水化合物(c6h10o5)n,其形成大多数植物的细胞壁的主要成分,是纤维质的。如本文所用的,“涂层重量”是施加到基底上的材料(湿的或干的)的重量。其以每指定令的磅数或每平方米的克数表示。如本文所用的,“可堆肥的”是指所述固体产品可生物降解到土壤中。如本文所用的,“边缘芯吸”是指通过一种或多种机制在纸结构中在所述结构的外部界限处吸水,所述机制包括但不限于纤维之间的孔中的毛细管渗透、通过纤维和结合物的扩散以及纤维上的表面扩散。在相关方面,如本文所述的含糖脂肪酸酯的涂层防止经处理的产品的边缘芯吸。在一个方面,在油脂/油进入纸或纸产品中可能存在的褶痕的情况下,存在类似的问题。这种“油脂褶痕效应”可定义为通过折叠、按压或压碎所述纸结构而产生的纸结构中的油脂的吸收。如本文所用的,“效应”,包括其语法变体,是指赋予特定材料以特定性质。如本文所用的,“疏水物”是指不吸水的物质。例如,蜡、松香、树脂、糖脂肪酸酯、双烯酮、虫胶、乙酸乙烯酯、pla、pei、油、脂肪、脂质、其他防水化学品或其组合均为疏水物。如本文所用的,“疏水性”是指防水的性质,倾向于排斥并且不吸水。如本文所用的,“耐脂质性”或“疏脂性”是指防脂质(lipid-repellent)的性质,倾向于排斥并且不吸收脂质、油脂、脂肪等。在相关方面,可以通过“3mkit”测试或tappit559试剂盒测试来测定耐油脂性。如本文所用的,“含纤维素的材料”或“基于纤维素的材料”是指基本上由纤维素组成的组合物。例如,所述材料可包括但不限于纸、纸张、纸板、纸浆、用于食物储存的纸箱、羊皮纸、蛋糕纸板、包肉纸、剥离纸/衬垫、用于食物储存的袋子、购物袋、运输袋、培根板、绝缘材料、茶袋、用于咖啡或茶的容器、堆肥袋、餐具、用于盛放热饮或冷饮的容器、杯子、盖子、盘子、充碳酸气的液体的储存瓶、礼品卡、未充碳酸气的液体的储存瓶、用于包装食物的薄膜、垃圾处理容器、食物处理器具、织物纤维(棉或混棉)、水储存和输送器具、酒精或非酒精饮料、用于电子产品的外壳或屏幕、家具的内件或外件、窗帘和室内装饰品。如本文所用的,“剥离纸”是指用于防止粘性表面过早粘附到粘合剂或胶粘剂上的纸张。在一个方面,如本文所公开的涂料可用于代替或减少硅或其他涂料的使用以制备具有低表面能的材料。通过测量接触角(例如,光学张力计(opticaltensiometer)和/或高压室(highpressurechamber);达因测试(dynetesting),staffordshire,unitedkingdom)或通过使用表面能测试笔或表面能测试墨水(参见例如达因测试,staffordshire,unitedkingdom),可容易地实现表面能的测定。如本文所用的,关于sfae的“可释放的”是指sfae涂层在施用后可从基于纤维素的材料中除去(例如,可通过操纵物理性质除去)。如本文所用的,关于sfae的“不可释放的”是指sfae涂层在施用后基本上不可逆地结合到基于纤维素的材料上(例如,可通过化学方法除去)。如本文所用的,“蓬松”是指具有原棉或聚苯乙烯泡沫粒(styrofoampeanut)外观的空气流通的固体材料。在实施方案中,蓬松材料可由纳米纤维素纤维(例如,mfc)、纤维素纳米晶和/或纤维素细丝和糖脂肪酸酯制成,其中所得纤维或细丝或晶体是疏水的(和可分散的),并且可以用于复合材料(例如,混凝土、塑料等)。如本文所用的,“溶液中的纤维”或“纸浆”是指通过将纤维素纤维与木材、纤维作物或废纸以化学的方式或以机械的方式分离而制备的木质纤维素纤维材料。在相关的方面,其中纤维素纤维通过本文公开的方法处理,纤维素纤维本身含有结合的糖脂肪酸酯作为单独的整体,并且其中结合的纤维素纤维具有与游离纤维区别的且不同的性质(例如纸浆糖脂肪酸酯或纤维素纤维糖脂肪酸酯或纳米纤维素糖脂肪酸酯或微纤化纤维素糖脂肪酸酯结合材料不像未结合的纤维那样容易在纤维之间形成氢键)。如本文所用的,“可再浆化的”是指使纸或纸板产品适于压碎成柔软的无形物质,以在纸或纸板的生产中再使用。如本文所用的,“可调的”,包括其语法变体,是指调整或适应于方法以实现特定结果。如本文所用的,“水接触角”是指通过液体测量的角度,其中液体/蒸汽界面与固体表面接触。其量化了液体对固体表面的润湿性。接触角反映了液体和固体分子相互作用的强度,相对于其各自与自身种类的相互作用的强度。在许多高度亲水的表面上,水滴将呈现0°至30°的接触角。通常,如果水接触角大于90°,则认为固体表面是疏水的。使用光学张力计可容易地获得水接触角(参见,例如,达因测试,staffordshire,unitedkingdom)。如本文所用的,“水蒸汽渗透性”是指透气性或纺织品转移水分的能力。存在至少两种不同的测量方法。一,根据iso15496的mvtr测试(湿蒸汽透过率),描述了织物的水蒸气渗透性(wvp),因此描述了将汗水输送到外部空气的程度。测量确定了在24小时内有多少克水分(水蒸气)通过一平方米的织物(水平越高,透气性越高)。在一个方面,tappit530hercules施胶度(size)测试(即,通过耐墨性进行的纸张施胶度测试)可用于确定耐水性。通过hercules方法测量的耐墨性最好归类为渗透程度的直接测量试验。其他人将其归类为渗透率测试。对于“测量施胶度”没有一个最好的测试。测试选择取决于最终用途和轧机控制需求。所述方法尤其适合用作轧机控制施胶度测试,以准确检测施胶度水平的变化。其提供墨水漂浮测试的灵敏度,同时提供可重复的结果、更短的测试时间和自动终点确定。施胶度由对水性液体渗透纸或吸收到纸中的抗力衡量,其是许多纸的重要特征。它们中典型的是袋子、盒纸板、肉食包纸、书写纸(writing)和一些印刷级纸。如果在测试值和纸的最终使用性能之间建立了可接受的相关性,则所述方法可用于监测纸或纸板生产以用于特定的最终用途。由于测试和渗透剂的性质,其不一定足够相关以适用于所有最终使用要求。所述方法通过渗透率来测定施胶度。其他方法通过表面接触、表面渗透或吸收来测定施胶度。基于模拟最终用途中水接触或吸收方法的能力来选择施胶度测试。所述方法还可用于优化胶料化学品使用成本。如本文所用的,“氧气渗透率”是指聚合物允许气体或流体通过的程度。材料的氧气渗透率(dk)是扩散系数(d)(即,氧气分子穿过材料的速度)和溶解度(k)(或材料中每体积吸收的氧气分子的量)的函数。氧气渗透率(dk)的值通常落在10-150×10-11(cm2mlo2)/(smlmmhg)的范围内。已经证明了水凝胶含水量和氧气渗透率(单位:barrer单位)之间的半对数关系。国际标准化组织(iso)已规定渗透性使用si单位百帕(hpa)表示压力。因此dk=10-11(cm2mlo2)/(smlhpa)。barrer单位可通过乘以常数0.75转换为hpa单位。如本文所用的,“可生物降解的”,包括其语法变体,是指能够通过生物(例如,通过微生物)的作用分解成特别是无害的产物。如本文所用的,“可再生的”,包括其语法变体,是指可处理的或可被加工(使用过的物品和/或废弃物品)以使其适于再使用的材料。如本文所用的,“gurley秒”或“gurley数”是一种描述在4.88英寸水柱(0.176psi)的压差下100立方厘米(分升)的空气通过1.0平方英寸的给定材料所需秒数的单位(iso5636-5:2003)(孔隙率)。另外,对于刚度,“gurley数”是对一块保持竖直的材料而言,度量使所述材料偏转给定量(1毫克力)所需的力的单位。这些值可在gurleyprecisioninstruments的装置(troy,newyork)上测量。表面活性剂的hlb即亲水亲脂平衡是其亲水或亲脂程度的量度,通过计算分子的不同区域的值来确定。如1954年作品中所述的用于非离子表面活性剂的griffin方法如下:hlb=20*mh/m其中mh是分子亲水部分的分子量,m是整个分子的分子量,结果在0到20的范围。hlb值为0对应于完全亲脂/疏水分子,,值为20对应于完全亲水/疏脂分子。hlb值可用于预测分子的表面活性剂性质:<10:脂溶性(水不溶性)>10:水溶性(脂不溶性)1.5至3:消泡剂3至6:w/o(油包水)乳化剂7至9:润湿剂和铺展剂13至15:洗涤剂12至16:o/w(水包油)乳化剂15至18:增溶剂或助水溶物在一些实施方案中,如本文所公开的糖脂肪酸酯(或包含所述酯的组合物)的hlb值可在较低的范围内。在其他实施方案中,如本文所公开的糖脂肪酸酯(或包含所述酯的组合物)的hlb值可在中等至较高的范围内。如本文所用的,表示由大豆油(大豆油脂肪酸盐)制成的蔗糖脂肪酸酯,其可以以商品名sefose1618u从procter&gamblechemicals(cincinnati,oh)商购获得(参见下面的蔗糖多大豆油酸酯),其含有一种或多种不饱和脂肪酸。如本文所用的,表示蔗糖脂肪酸酯,其可从procter&gamblechemicals获得,具有式cn+12h2n+22o13,其中所有脂肪酸都是饱和的。如本文所用的“大豆油脂肪酸盐”是指来自大豆油的脂肪酸的盐的混合物。如本文所用的,“含油种子脂肪酸”是指来自植物的脂肪酸,包括但不限于大豆、花生、油菜籽、大麦、低芥酸菜籽(canola)、芝麻籽、棉籽、棕榈仁、葡萄籽、橄榄、红花、向日葵、干椰子肉、玉米、椰子、亚麻籽、榛子、小麦、稻、土豆、木薯、豆类、亚麻荠属种子、芥菜籽及其组合。如本文所用的,“湿强度”是指将纸张保持在一起的纤维网在纸张湿润时能够抵抗破裂力的程度的量度。湿强度可使用购自thwing-albertinstrumentcompany(westberlin,nj)的finch湿强度装置测量。其中湿强度通常通过湿强度添加剂如kymene、乙醛酸化的阳离子树脂、聚酰胺基胺-表氯醇树脂、聚胺-表氯醇树脂(包括环氧树脂)实现。在实施方案中,如本文所公开的sfae涂覆的基于纤维素的材料在不存在所述添加剂的情况下实现所述湿强度。如本文所用的“湿”是指被水或另一种液体覆盖或饱和。在实施方案中,本文公开的方法包括使糖脂肪酸酯与纤维质表面结合或使纤维质表面与含有所述糖脂肪酸酯作为涂布剂(其可与纤维质表面结合)的载体的乳液接触,其中所述方法包括使基于纤维素的材料与糖脂肪酸酯、乳液或两者接触,并使经接触的基于纤维素的材料暴露于热、辐射、催化剂或其组合足够的时间,以使糖脂肪酸酯或涂布剂与基于纤维素的材料结合。在相关方面,所述辐射可包括但不限于uv、ir、可见光或其组合。在另一个相关方面,反应可以在室温(即25℃)至约150℃、约50℃至约100℃或约60℃至约80℃下进行。此外,sfae和纤维质材料之间的结合反应可使用基本上纯的糖脂肪酸酯进行,或者所述糖脂肪酸酯可为乳液的一部分。在一个方面,糖脂肪酸酯乳液可含有单、二、三、四、五、六、七或八酯的混合物。另一方面,乳液可含有蛋白质、多糖和脂质,包括但不限于乳蛋白(例如酪蛋白、乳清蛋白等)、小麦谷蛋白、明胶、醇溶谷蛋白(例如玉米醇溶蛋白)、大豆蛋白分离物、淀粉、改性淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜聚糖、脱乙酰壳多糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡及其组合。在实施方案中,糖脂肪酸酯或乳液可与所述酯的环氧衍生物混合(参见,例如,美国专利号9,096,773,其全文以引用方式纳入本文),其中所述环氧衍生物可例如作为粘合剂起作用。在实施方案中,可通过添加聚乙烯醇(pvoh)和/或醇溶谷蛋白使纤维质材料疏脂。在一个方面,醇溶谷蛋白包括玉米醇溶蛋白、麦醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白、裸麦醇溶蛋白、katirin和燕麦蛋白。在相关方面,醇溶谷蛋白为玉米醇溶蛋白。在实施方案中,不需要催化剂和有机载体(例如,挥发性有机化合物)来进行结合反应,其中使用所公开的方法不考虑材料的强化。在相关方面,反应时间基本上是瞬时的(即,小于1秒)。此外,所得材料具有低阻塞性(blocking)。如本文所公开的,所有糖(包括单糖、二糖和三糖)的脂肪酸酯适合于与本发明的这个方面有关的用途。在相关方面,糖脂肪酸酯可以是单、二、三、四、五、六、七或八酯及其组合,包括:脂肪酸部分可为饱和的、不饱和的或其组合。不受理论束缚,糖脂肪酸酯和基于纤维素的材料之间的相互作用可为离子的、疏水的、范德华相互作用或共价键合或其组合。在相关方面,糖脂肪酸酯与基于纤维素的材料的结合基本上是不可逆的(例如,使用包含饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的组合的sfae)。此外,在足够的浓度下,单独的糖脂肪酸酯的结合足以使基于纤维素的材料疏水:即,在不添加蜡、松香、树脂、二烯酮、虫胶、乙酸乙烯酯、pla、pei、油、其他防水化学品或其组合(即,二级疏水物)的情况下实现疏水性,包括:基于纤维素的材料的其他性质例如尤其是强化、硬化和膨胀通过单独结合糖脂肪酸酯而实现。所公开的本发明的优点在于多个脂肪酸链可与纤维素反应,并且可与结构中的两个糖分子反应,例如,所公开的蔗糖脂肪酸酯产生刚性的交联网络,导致纤维网如纸、纸板、气流成网非织造布和湿法非织造布以及纺织品的强度提高。这通常无法在其他胶料或疏水处理化学品中发现。如本文所公开的糖脂肪酸酯还产生/增加湿强度,这是当使用许多其他防水化学品时不存在的性质。另一优点是所公开的糖脂肪酸酯使纤维软化,增大了它们之间的间隔,因此增加了体积而基本上不增加重量。另外,可使如本文所公开的改性的纤维和基于纤维素的材料再浆化。此外,例如,不能轻易地将水“推”过低表面能障碍进入薄片。饱和sfae在标称加工温度下通常是固体,而不饱和sfae通常是液体。这允许饱和sfae在水性涂料中形成均匀、稳定的分散体,而与其他通常为亲水性的涂料组分不存在显著的相互作用或不相容性。此外,所述分散体允许制备高浓度的饱和sfae而不会不利地影响涂料流变性、均匀的涂料施用或涂料性能特征。当饱和sfae颗粒在加热、干燥和固化涂层时熔化并铺展时,涂层表面将变得疏水。在实施方案中,公开了一种制备大体积的、即使在暴露于水时也能保持强度的纤维结构的方法。通常,干燥的纤维浆料形成致密结构,其在暴露于水时易于破碎。使用所公开的方法制造的成型纤维产品可包括纸板、饮料容器(例如杯子)、盖子、食品托盘和包装材料,其重量轻,坚固并且对于暴露于水和其他液体具有耐受性。在实施方案中,将糖脂肪酸酯与聚乙烯醇(pvoh)混合以制备用于防水涂料的施胶剂。如本文所公开的,已经证明了糖脂肪酸酯和pvoh之间的协同关系。虽然本领域已知pvoh本身是良好的成膜剂,并且与纤维素形成强的氢键,但它不太耐水,特别是热水。在一些方面,pvoh的使用有助于将糖脂肪酸酯乳化到水性涂料中。在一个方面,pvoh为糖脂肪酸酯提供丰富的oh基团来源以沿着纤维交联,这增加了纸张的强度(例如,特别是湿强度)和耐水性,超过单独存在pvoh时可能的强度和耐水性。对于糖上具有游离羟基的饱和糖脂肪酸酯,还可使用交联剂如二醛(例如乙二醛、戊二醛等)。在实施方案中,糖脂肪酸酯包含脂肪酸的蔗糖酯或基本上由其组成。许多方法是已知的并且可用于制备或提供本发明的糖脂肪酸酯,并且认为所有这些方法都可用于本发明的宽的范围内。例如,在某些实施方案中,可优选的是,通过用一种或多种从含油种子获得的脂肪酸部分使糖酯化来合成脂肪酸酯,所述含油种子包括但不限于大豆油、向日葵油、橄榄油、低芥酸菜籽油、花生油及其混合物。在实施方案中,糖脂肪酸酯包含糖部分,包括但不限于蔗糖部分,其在一个或多个羟基氢处被酯部分取代。在相关方面,二糖酯具有式i的结构。其中“a”为氢或为以下结构i其中“r”为具有约8至约40个碳原子的直链、支链或环状的、饱和或不饱和的脂族或芳族部分,并且其中至少一个“a”,即至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个、至少七个和所有八个该式的“a”部分符合结构i。在相关方面,如本文所述的糖脂肪酸酯可为单、二、三、四、五、六、七或八酯及其组合,其中脂族基团可全部是饱和的基团或可含有饱和基团和/或不饱和基团或其组合。合适的“r”基团包括任何形式的脂族部分,包括含有一个或多个取代基的那些,所述取代基可存在于所述部分的任何碳原子上。还包括在脂族部分中包含官能团的脂族部分,所述官能团例如醚、酯、硫代、氨基或二氧磷基等。还包括低聚物和高聚物脂族部分,例如脱水山梨醇、聚脱水山梨醇和多元醇部分。可以附加到包含“r”基团的脂族(或芳族)部分的官能团的实例包括但不限于卤素、烷氧基、羟基、氨基、醚和酯官能团。在一个方面,所述部分可具有交联官能团。在另一方面,,sfae可交联到表面(例如,活化的粘土/颜料颗粒)上。在另一方面,存在于sfae上的双键可用于促进对其他表面的反应。合适的二糖包括棉子糖、麦芽葡萄糖、半乳糖、蔗糖、葡萄糖的结合物、果糖的结合物、麦芽糖、乳糖、甘露糖的结合物、赤藓糖的结合物、异麦芽糖、异麦芽酮糖、海藻糖、海藻酮糖(trehalulose)、纤维二糖、昆布二糖、壳二糖及其组合。在实施方案中,用于添加脂肪酸的基质可包括淀粉、半纤维素、木质素或其组合。在实施方案中,组合物包含淀粉脂肪酸酯,其中淀粉可源自任何合适的来源,例如马齿玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、稻淀粉、西米淀粉、木薯淀粉、高粱淀粉、甘薯淀粉及其混合物。更详细地,淀粉可为未改性的淀粉,或已通过化学、物理或酶改性进行改性的淀粉。化学改性包括用产生改性淀粉的化学品(例如,可塑性淀粉材料)对淀粉进行的任何处理。化学改性包括但不限于淀粉的解聚、淀粉的氧化、淀粉的还原、淀粉的醚化、淀粉的酯化、淀粉的硝化、淀粉的脱脂、淀粉的疏水化等。化学改性的淀粉还可通过使用任何化学处理的组合来制备。化学改性淀粉的实例包括:烯基琥珀酸酐、特别是辛烯基琥珀酸酐与淀粉反应生成的疏水性酯化淀粉;2,3-环氧基丙基三甲基氯化铵与淀粉反应生成的阳离子淀粉;环氧乙烷与淀粉反应生成的羟乙基淀粉;次氯酸盐与淀粉反应生成的氧化淀粉;酸与淀粉反应生成的酸解聚淀粉;用溶剂如甲醇、乙醇、丙醇、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳等对淀粉进行脱脂而制备的脱脂淀粉。物理改性的淀粉是以提供物理改性的淀粉的任何方式进行了物理处理的任何淀粉。物理改性包括但不限于在水存在下对淀粉进行热处理、在不存在水的情况下对淀粉进行热处理、通过任何机械方法使淀粉颗粒破碎、对淀粉进行压力处理以使淀粉颗粒熔化等。还可通过使用任何物理处理的组合来制备物理改性的淀粉。物理改性的淀粉的实例包括:在水性环境中对淀粉进行热处理以使淀粉颗粒溶胀而颗粒没有破裂;对无水淀粉颗粒进行热处理以使聚合物重排;通过机械分解使淀粉颗粒破碎;通过挤出机对淀粉颗粒进行压力处理以使淀粉颗粒熔化。酶改性的淀粉是以提供酶改性的淀粉的任何方式进行了酶处理的任何淀粉。酶改性包括但不限于α淀粉酶与淀粉的反应、蛋白酶与淀粉的反应、脂肪酶与淀粉的反应、磷酸化酶与淀粉的反应、氧化酶与淀粉的反应等。可通过使用任何酶处理的组合来制备酶改性的淀粉。淀粉的酶改性的实例包括α淀粉酶与淀粉反应生成解聚淀粉;α淀粉酶脱支酶与淀粉反应生成脱支淀粉;蛋白酶与淀粉反应生成具有降低的蛋白质含量的淀粉;脂肪酶与淀粉反应生成具有降低的脂质含量的淀粉;磷酸化酶与淀粉反应生成酶改性的磷酸化淀粉;以及氧化酶与淀粉反应生成酶氧化淀粉。二糖脂肪酸酯可为式i的蔗糖脂肪酸酯,其中“r”基团是脂族的并且是直链或支链的、饱和或不饱和的并且具有约8至约40个碳原子。如本文所用的术语“糖脂肪酸酯”和“蔗糖脂肪酸酯”包括具有不同纯度的组合物以及任何纯度水平的化合物的混合物。例如,糖脂肪酸酯化合物可以是基本上纯的物质,即,其可包含具有给定数目的“a”基团的化合物,其仅被一种结构i部分取代(即,所有“r”基团皆是相同的且所有的蔗糖部分均在相同程度上被取代)。其还包括含有两种或多种糖脂肪酸酯化合物的共混物的组合物,所述化合物的取代程度不同,但其中所有取代基均具有相同的“r”基团结构。其还包括这样的组合物:所述组合物为具有不同的“a”基团取代程度的化合物的混合物,并且其中“r”基团取代基部分独立地选自两个或多个结构i的“r”基团。在相关方面,“r”基团可相同或可不同,包括以下情况:组合物中的所述糖脂肪酸酯可相同或可不同(即,不同糖脂肪酸酯的混合物)。对于本发明的组合物而言,所述组合物可包含具有高取代程度的糖脂肪酸酯化合物。在实施方案中,糖脂肪酸酯为蔗糖多大豆油脂肪酸酯。蔗糖多大豆油脂肪酸酯糖脂肪酸酯可通过已知的酯化方法利用基本上纯的脂肪酸酯化来制备。其还可通过使用糖和脂肪酸甘油酯形式的脂肪酸酯进行酯交换来制备,所述脂肪酸甘油酯例如源自天然来源,例如在从含油种子中提取的油(例如大豆油)中发现的那些。使用脂肪酸甘油酯提供蔗糖脂肪酸酯的酯交换反应记载于例如美国专利号3,963,699;4,517,360;4,518,772;4,611,055;5,767,257;6,504,003;6,121,440和6,995,232以及wo1992004361a1中,其全文以引用方式纳入本文。除了通过酯交换制备疏水性蔗糖酯之外,通过使酰氯与含有类似于蔗糖的环结构的多元醇直接反应,可在纤维质纤维素制品中实现类似的疏水性质。如上所述,蔗糖脂肪酸酯可通过蔗糖的酯交换由甲基酯原料制备,所述甲基酯原料由衍生自天然来源的甘油酯制备(参见例如6,995,232,其全文以引用方式纳入本文)。由于脂肪酸的来源,用于制备蔗糖脂肪酸酯的原料含有一系列的饱和的和不饱和的具有含12至40个碳原子的脂肪酸部分的脂肪酸甲基酯。这将反映在由这种来源制备的产物蔗糖脂肪酸酯中,原因在于含有蔗糖部分的产物将包含酯部分取代基的混合物,其中,参考上述结构i,“r”基团将为具有一定比例的具有12至26个碳原子的混合物,所述比例反映了用于制备蔗糖酯的原料。进一步说明这一点,衍生自大豆油的蔗糖酯将为具有“r”基团结构的物质的混合物,所述“r”基团结构反映出大豆油包含26重量%的油酸(h3c-ch2]7-ch=ch-[ch2]7-c(o)oh)的甘油三酯、49重量%的亚油酸(h3c-[ch2]3-[-ch2—ch=ch]2-[-ch2-]7-c(o)oh)的甘油三酯、11重量%的亚麻酸(h3c-[-ch2—ch=ch-]3-[-ch2-]7-c(o)oh)的甘油三酯和14重量%的各种饱和脂肪酸的甘油三酯,如merckindex第七版中所述,其通过引用方式纳入本文。所有这些脂肪酸部分均表示在产物蔗糖脂肪酸酯的取代基的“r”基团中。因此,当本文中提及作为使用源自天然来源的脂肪酸原料的反应产物的蔗糖脂肪酸酯(例如蔗糖大豆油脂肪酸酯)时,该术语旨在包括通常由于制备蔗糖脂肪酸酯的来源而得到的所有的各种成分。在相关方面,所公开的糖脂肪酸酯可具有低粘度(例如,在室温下或在标准大气压下约10至2000厘泊)。在另一方面,不饱和脂肪酸可具有一个、两个、三个或更多个双键。在本发明的实施方案中,糖脂肪酸酯,以及在许多方面,二糖酯,由平均具有大于约6个碳原子、约8至16个碳原子、约8至约18个碳原子、约14至约18个碳原子、约16至约18个碳原子、约16至约20个碳原子和约20至约40个碳原子的脂肪酸形成。在实施方案中,根据基于纤维素的材料的形式,糖脂肪酸酯可以以不同的浓度存在以实现疏水性。在一个方面,当糖脂肪酸酯(sfae)作为涂层结合到基于纤维素的材料上时,sfae以至少约0.1g/m2至约1.0g/m2、约1.0g/m2至约2.0g/m2、约2g/m2至约3g/m2的涂层重量存在于基于纤维素的材料的表面上。在相关方面,其可以以约3g/m2至约4g/m2、约4g/m2至约5g/m2、约5g/m2至约10g/m2、约10g/m2至约20g/m2存在。另一方面,当基于纤维素的材料为含有纤维素纤维的溶液时,sfae的存在浓度为所存在的总纤维的至少约0.025%(重量/重量)。在相关方面,其存在量可为所存在的总纤维的约0.05%(重量/重量)至约0.1%(重量/重量)、约0.1%(重量/重量)至约0.5%(重量/重量)、约0.5%(重量/重量)至约1.0%(重量/重量)、约1.0%(重量/重量)至约2.0%(重量/重量)、约2.0%(重量/重量)至约3.0%(重量/重量)、约3.0%(重量/重量)至约4.0%(重量/重量)、约4.0%(重量/重量)至约5.0%(重量/重量)、约5.0%(重量/重量)至约10%(重量/重量),约10%(重量/重量)至约50%(重量/重量)。在另一相关方面,sfae的量可等于所存在的纤维的量。在一些实施方案中,sfae可涂覆基于纤维素的材料的整个外表面(例如,涂覆整片纸或含纤维素的制品)。在其他实施方案中,涂料可包含约0.9%至约1.0%、约1.0%至约5.0%、约5.0%至约10%、约10%至约20%、约20%至约30%、约40%至约50%的糖脂肪酸酯,按涂料重量计(重量/重量)。在相关方面,涂料可含有约25%至约35%的糖脂肪酸酯,按涂料重量计(重量/重量)。在实施方案中,基于纤维素的材料包括但不限于纸、纸板、纸张、纸浆、杯子、盒子、托盘、盖子、剥离纸/衬垫、堆肥袋、购物袋、运输袋、培根板、茶袋、绝缘材料、用于咖啡或茶的容器、管道和水管、食品级一次性刀叉餐具、盘子和瓶子、tv和移动设备的屏幕、衣服(如棉或混棉)、绷带、压敏标签、压敏胶带、女性产品,以及用于身体上或其内部的医疗设备如避孕用具、递药装置、用于药物(如丸剂、片剂、栓剂、凝胶等)的容器等。此外,所公开的涂层技术可用于家具和室内装饰、户外野营装备等。在一个方面,如本文所述的涂层对约3至约9范围内的ph具有耐受性。在相关方面,ph可为约3至约4、约4至约5、约5至约7、约7至约9。在实施方案中,公开了一种处理含纤维素的(或纤维质)材料的表面的方法,包括向表面施用含有具有式(ii)或(iii)的链烷酸衍生物的组合物:r-co-x式(ii)x-co-r-co-x1式(iii),其中r为具有6至50个碳原子的直链、支链或环状的脂族烃基,并且其中x和x1独立地为cl、br、r-co-or或o(co)or,其中当链烷酸衍生物包含式(iii)时,x或x1相同或不同,其中本文公开的sfae为载体,并且其中所述方法不需要有机碱、气态hcl、voc或催化剂。在实施方案中,将链烷酸衍生物与糖脂肪酸酯混合以形成乳液,其中乳液用于处理基于纤维素的材料。在实施方案中,糖脂肪酸酯可为乳化剂并且可包含一种或多种单、二、三、四、五、六、七或八酯的混合物。在另一方面,糖脂肪酸酯的脂肪酸部分可含有饱和基团、不饱和基团或其组合。在一个方面,含糖脂肪酸酯的乳液可含有蛋白质、多糖和/或脂质,包括但不限于乳蛋白(例如酪蛋白、乳清蛋白等)、小麦谷蛋白、明胶、醇溶谷蛋白(例如,玉米醇溶蛋白)、大豆蛋白分离物、淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜聚糖、脱乙酰壳多糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡及其组合。在实施方案中,如本文所公开的糖脂肪酸酯乳化剂可用于承载用于造纸的涂料或其他化学品,包括但不限于,纤滑石、酯、二酯、醚、酮、酰胺、腈、芳族化合物(例如二甲苯、甲苯)、酰卤、酸酐、滑石、烷基烯酮二聚体(akd)、雪花石膏、alganicacid、明矾、albarine、胶、碳酸钡、硫酸钡、二氧化氯、粘土、白云石、二亚乙基三胺五乙酸盐、edta、酶、甲脒硫酸、瓜尔豆胶、石膏、石灰、硫酸氢镁、石灰乳、氧化镁乳剂、聚乙烯醇(pvoh)、松香、松香皂、纤维石、肥皂/脂肪酸、硫酸氢钠、苏打灰、二氧化钛、表面活性剂、淀粉、改性淀粉、烃类树脂、聚合物、蜡、多糖、蛋白质及其组合。在实施方案中,通过本文公开的方法产生的含纤维素的材料相对于未经处理的含纤维素的材料具有更高的疏水性或耐水性。在相关方面,经处理的含纤维素的材料相对于未经处理的含纤维素的材料具有更大的疏脂性或耐油脂性。在另一相关方面,经处理的含纤维素的材料可以是可生物降解的、可堆肥的和/或可再生的。在一个方面,经处理的含纤维素的材料是疏水的(耐水)和疏脂的(耐油脂)。在实施方案中,与未处理的相同材料相比,经处理的含纤维素的材料可具有改善的机械性能。例如,通过本文公开的方法处理的纸袋显示出增加的破裂强度、gurley数、拉伸强度和/或最大荷载的能量。在一个方面,破裂强度增加约0.5至1.0倍、约1.0至1.1倍、约1.1至1.3倍、约1.3至1.5倍。在另一方面,gurley数增加约3至4倍、约4至5倍、约5至6倍和约6至7倍。在另一方面,拉伸应变增加约0.5至1.0倍、约1.0至1.1倍、约1.1至1.2倍和约1.2至1.3倍。并且在另一方面,最大荷载的能量增加约1.0至1.1倍、约1.1至1.2倍、约1.2至1.3倍和约1.3至1.4倍。在实施方案中,含纤维素的材料为包含微纤化纤维素(mfc)或纤维素纳米纤维(cnf)的原纸,如例如美国公布号2015/0167243(其全文以引用方式纳入本文)中所记载,其中mfc或cnf在成型过程和造纸过程中添加和/或作为涂层或第二层添加到先前形成的层上以降低所述原纸的孔隙率。在相关方面,如上所述使原纸与糖脂肪酸酯接触。在另一相关方面,使经接触的原纸进一步与聚乙烯醇(pvoh)接触。在实施方案中,所得到的经接触的原纸为可调地耐水和耐脂质的。在相关方面,所得到的原纸可具有至少约10-15或至少约100、至少约200至约350的gurley值(即,gurley空气阻力(秒/100cc,20盎司气缸))。在一个方面,糖脂肪酸酯涂层可为用于一个或多个层的层压材料,或者可提供一个或多个层作为层压材料或者可减少一个或多个层的涂层的量以实现相同性能效果(例如,耐水性、耐油脂性等)。在相关方面,层压材料可包括可生物降解和/或可堆肥的热密封剂或粘合剂。在实施方案中,糖脂肪酸酯可配制成乳液,其中所选择的乳化剂和使用量取决于组合物的性质和所述试剂促进糖脂肪酸酯分散的能力。在一个方面,乳化剂可包括但不限于水、缓冲液、聚乙烯醇(pvoh)、羧甲基纤维素(cmc)、乳蛋白、小麦谷蛋白、明胶、醇溶谷蛋白、大豆蛋白分离物、淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜聚糖、脱乙酰壳多糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡、琼脂、藻酸盐、甘油、树胶、卵磷脂、泊洛沙姆、单甘油、二甘油、磷酸二氢钠、单硬脂酸酯、丙二醇、洗涤剂、十六醇及其组合。另一方面,糖酯:乳化剂的比例可为约0.1:99.9、约1:99、约10:90、约20:80、约35:65、约40:60和约50:50。对于本领域技术人员显而易见的是,比例可根据最终产品所需的性质而变化。在实施方案中,糖脂肪酸酯可与一种或多种用于内部和表面施胶(单独或组合)的涂料组分结合,所述涂料组分包括但不限于颜料(例如,粘土、碳酸钙、二氧化钛、塑料颜料)、粘合剂(如淀粉、大豆蛋白、聚合物乳液、pvoh)和添加剂(如乙二醛、乙醛酸化的树脂、锆盐、硬脂酸钙、卵磷脂油酸酯(lecithinoleate)、聚乙烯乳液、羧甲基纤维素、丙烯酸聚合物、藻酸盐、聚丙烯酸酯树胶、聚丙烯酸酯、杀微生物剂、油基消泡剂、硅酮基消泡剂、茋、直接染料和酸性染料)。在相关方面,所述组分可提供一种或多种性质,包括但不限于,构建精细的多孔结构、提供光散射表面、改善吸墨性、改善光泽、结合颜料颗粒、结合涂料与纸、基片加固、填充颜料结构中的孔隙、降低水敏感性、抵抗胶印中的润湿粘附性能、防止刮刀刮伤、提高超级压光光泽、减少粉尘、调节涂料粘度、提供保水性、分散颜料、保持涂料分散、防止涂料/涂层颜色变坏、控制发泡、减少夹带的空气和涂层陷坑、增加白度和亮度以及控制颜色和阴影。对于本领域技术人员显而易见的是,所述结合可根据最终产品所需的性质而变化。在实施方案中,使用所述糖脂肪酸酯的方法可通过提供具有所需性质(例如耐水性、低表面能等)的材料的层从而减少实现相同性质所需的初级/次级层的量来降低初级/次级涂层(例如,基于硅酮的层、基于淀粉的层、基于粘土的层、pla层、pei层等)的施用成本。在一个方面,可将材料涂覆在sfae层的顶部(例如,可热密封的试剂)。在实施方案中,组合物为碳氟化合物且不含硅酮。在实施方案中,组合物增加了经处理的产品的机械稳定性和热稳定性。在一个方面,表面处理在约-100℃至约300℃的温度下是热稳定的。在另一相关方面,基于纤维素的材料的表面具有约60°至约120°的水接触角。在另一个相关方面,表面处理在约200℃至约300℃的温度下是化学稳定的。可在施用之前干燥(例如在约80-150℃下)的基底可通过例如浸渍用改性组合物处理,并使表面暴露于组合物不到1秒。可加热基底以干燥表面,之后改性材料已准备好使用。在一个方面,根据本文所公开的方法,可通过通常在造纸厂中进行的任何合适的涂布/施胶方法处理基底(参见,例如,smook,g.,surfacetreatmentsinhandbookforpulp&papertechnologists,(2016),第4版,第18章,第293-309页,tappipress,peachtreecorners,gausa,其全文以引用方式纳入本文)。在实施本发明时,不需要特别准备材料,尽管对于一些应用,可在处理之前干燥材料。在实施方案中,所公开的方法可用于任何基于纤维素的表面,包括但不限于薄膜、刚性容器、纤维、纸浆、织物等。在一个方面,糖脂肪酸酯或涂布剂可通过以下方式施用:常规施胶压榨(竖直、倾斜、水平)、门辊式施胶压榨、计量施胶压榨、压延施胶、管式施胶、机上(on-machine)、机外(off-machine)、单面涂布机、双面涂布机、短驻留、同时双面涂布机、刮刀涂布机或棒式涂布机、凹版涂布机、凹版印刷、柔性版印刷、喷墨印刷、激光印刷、超级压光及其组合。根据来源,纤维素可为纸、纸板、纸浆、软木纤维、硬木纤维或其组合、纳米纤维素、纤维素纳米纤维、晶须或微纤维、微纤化(microfibrillated)、棉或混棉、纤维素纳米晶或纳米纤化纤维素。在实施方案中,所施用的糖脂肪酸酯涂层的量足以完全覆盖含纤维素的材料的至少一个表面。例如,在实施方案中,可将糖脂肪酸酯涂层施用到容器的整个外表面、容器的整个内表面或其组合,或原纸的一侧或两侧。在其他实施方案中,薄膜的整个上表面可被糖脂肪酸酯涂层覆盖,或者薄膜的整个下表面可被糖脂肪酸酯涂层覆盖,或其组合。在一些实施方案中,装置/器械的内腔可被涂层覆盖,或者装置/器械的外表面可被糖脂肪酸酯涂层覆盖,或其组合。在实施方案中,所施用的糖脂肪酸酯涂层的量足以部分地覆盖含纤维素的材料的至少一个表面。例如,仅暴露于环境大气的那些表面被糖脂肪酸酯涂层覆盖,或者仅未暴露于环境大气的那些表面被糖脂肪酸酯涂层覆盖(例如掩蔽)。对于本领域技术人员显而易见的是,所施用的糖脂肪酸酯涂层的量可取决于待覆盖材料的用途。在一个方面,一个表面可涂覆糖脂肪酸酯,而相对的表面可涂覆一种试剂,包括但不限于蛋白质、小麦谷蛋白、明胶、醇溶谷蛋白、大豆蛋白分离物、淀粉、改性淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜聚糖、脱乙酰壳多糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡及其组合。在相关方面,可将sfae添加到配料中,并且可向在网状物上得到的材料提供额外的sfae涂层。可使用任何合适的涂覆方法来递送在实施所述方法的所述方面的过程中施用的各种糖脂肪酸酯涂层和/或乳液中的任何一种。在实施方案中,糖脂肪酸酯涂布方法包括浸入、喷涂、涂抹、印刷以及这些方法中的任何方法——单独地或与适于实施所公开的方法的其他涂布方法一起——的任何组合。例如,通过增加糖脂肪酸酯的浓度,本文公开的组合物可与待处理的纤维素更广泛地反应,最终结果是再次表现出改善的防水/耐脂质特性。然而,较高的涂层重量不一定转变为增加的耐水性。在一个方面,各种催化剂可允许更快速的“固化”以精确调节糖脂肪酸酯的量从而满足特定的应用。对于本领域技术人员显而易见的是,待处理的纤维素、糖脂肪酸酯、反应温度和暴露时间的选择是可以通过常规实验优化以适应最终产品的任何具体应用的工艺参数。衍生化的材料具有改变的物理性质,其可使用本领域已知的合适的测试来定义和测量。对于疏水性,分析方案可包括但不限于接触角测量和吸湿率(moisturepickup)。其他性质包括刚度、wvtr、孔隙率、拉伸强度、基底降解不足、破裂和撕裂性能。一个要遵循的具体的标准化协议由美国材料与试验协会定义(协议astmd7334-08)。表面对各种气体如水蒸气和氧气的渗透性还可通过糖脂肪酸酯涂覆方法改变,这是因为增强了材料的阻挡功能。衡量渗透率的标准单位是barrer,测量这些参数的方案也可在公共领域获得(astm标准f2476-05用于水蒸气,astm标准f2622-8用于氧气)。在实施方案中,根据本发明公开的方法处理的材料显示出完全生物降解性,如通过在微生物攻击下在环境中的降解测量。各种方法可用于定义和测试生物降解性,包括摇瓶法(astme1279-89(2008))和zahn-wellens试验(oecdtg302b)。各种方法可用于定义和测试可堆肥性,包括但不限于astmd6400。适用于通过本发明方法处理的材料包括各种形式的纤维素,例如棉纤维、植物纤维如亚麻、木纤维、再生纤维素(人造丝(rayon)和玻璃纸)、部分烷基化的纤维素(纤维素醚)、部分酯化的纤维素(醋酸酯人造丝(acetaterayon))和其他改性纤维素材料,其表面的大部分可用于反应/结合。如上所述,术语“纤维素”包括所有这些材料和具有类似的多糖结构并具有相似性质的其他材料。其中,相对新颖的材料微纤化纤维素(纤维素纳米纤维)(参见例如美国专利us4,374,702和美国公布号2015/0167243和2009/0221812,其全文以引用方式纳入本文)特别适合于该应用。在其他实施方案中,纤维素可包括但不限于三乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝化纤维素(硝酸纤维素)、硫酸纤维素、赛璐珞、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、纤维素纳米晶、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素及其组合。如本文所公开的纤维素的改性,除了增加其疏水性之外,还可增加其拉伸强度、柔韧性和刚度,从而进一步拓宽其使用范围。由本申请中公开的改性纤维素制备的或通过使用本申请中公开的改性纤维素制备的所有可生物降解的和部分可生物降解的产品均在本公开内容的范围内,包括可再生和可堆肥的产品。在涂层技术的可能应用中,此类物品包括但不限于:用于所有目的的容器,例如纸、纸板、纸浆、杯子、盖子、盒子、托盘、剥离纸/衬垫、堆肥袋、购物袋、管道和水管、食品级一次性刀叉餐具、盘子和瓶子、电视和移动设备的屏幕、衣服(例如棉或混棉)、绷带、压敏标签、压敏胶带、女性产品,和用于身体上或其内部的医疗设备,例如避孕用具、递药装置等。此外,所公开的涂层技术可用于家具和室内装饰、户外野营装备等。以下实施例意在阐明而非限制本发明。实施例实施例1.糖脂肪酸酯制剂在室温下为液体,并且含有该材料的所有涂料/乳液均使用台式刮涂装置(benchtopdrawdowndevice)在室温下施用。改变棒的类型和尺寸以产生一系列的涂层重量。制剂1将50ml的加入到含有195ml水和5克羧甲基纤维素(10;cpkelco,atlanta,ga)的溶液中。使用设定为5000rpm的silverson均质器将该制剂混合1分钟。将该乳液涂布在50克由漂白的硬木浆制成的基片和80克由未漂白的软木组成的薄片上。将两种纸放入烘箱(105℃)中15分钟以干燥。从烘箱中取出后,将纸片放在实验台上,用移液管将10滴水(室温)施加到每个纸片上。该测试所选择的基片将立即吸收水滴,而涂有不同量的的纸片随着涂层重量的增加而显示出增加的耐水性水平(参见表1)。表1.具有的基片结果可以看出,较重的纸片的耐水性较差,并且除非所述纸片是干燥的,否则无法获得耐水性。制剂2向纸杯纸板中添加:(注意这是无mfc处理的单层纸板。110克由桉木浆制成的板)。将50克加入到200克5%经蒸煮的乙基化淀粉(ethylex2025)中,并使用台式卡迪研磨机(benchtopkadymill)搅拌30秒。将纸样品涂布并置于105℃的烘箱中15分钟。将10-15个测试液滴置于板的涂覆侧上,测量持水时间并记录在下表中。未处理的板对照组上的水渗透是瞬时的(参见表2)。表2.处理的纸杯纸板的热水渗透制剂3将纯的温热至45℃并置于喷雾瓶中。将均匀喷雾施加到前一实施例中列出的纸料以及一块纤维板和一定量的棉布上。当将水滴置于样品上时,在30秒内渗透到基底中,然而在烘箱中在105℃下干燥15分钟后,水珠在被吸收到基底中之前蒸发。继续研究关心是否可与用于耐油和耐油脂涂料的化合物相容。用于防水以及提高刚度。240克板原料用于进行刚度测试。表3显示了结果。这些数据是在单一涂层重量下获得的:5克/平方米,记录了5个样品平均值。结果以我们的150-e型v-5taber刚度测试仪记录,以taber刚度单位表示。表3.刚度测试实施例2.糖酯与纤维质基底的结合为了确定是否可逆地结合纤维质材料,将纯的与纯的纤维素以50:50的比例混合。使在300°f下反应15分钟,并用二氯甲烷(非极性溶剂)或蒸馏水萃取混合物。将样品回流6小时,并进行样品的重量分析。表4.从纤维质材料中提取实施例3.纤维质表面的检查具有和不具有mfc的原纸的扫描电子显微镜图像说明了较少孔的基底如何有可能需要少得多的对表面起反应的防水剂。图1-2示出了未处理的中等孔隙率whatman滤纸。图1和2示出了所露出的相对高的表面积用于与衍生剂反应;然而,其还示出了高度多孔的薄片具有充裕的空间用于水逃逸。图3和4示出了用再生纸浆制成的纸在用mfc涂覆之前和之后的并排比较。(它们是相同样品的两个放大倍数,在图像的左侧明显没有mcf)。测试表明,更少孔的纸片的衍生化对于长期的水/蒸汽阻挡性能是更有希望的。最后两幅图像仅是一张滤纸中的一般“孔”的特写以及用于对比目的的类似放大倍率的cnf涂布纸。以上数据证明了关键点:添加更多材料导致性能的相应增加。不受理论束缚,未漂白纸的反应似乎更快,这表明木质素的存在可以加速反应。产品如是液体(其可容易地乳化)的事实表明其可容易地适用于造纸厂中常用的涂布设备。实施例4.“phluphi”使液体混合并与漂白的硬木纤维反应,以产生各种方法来制作防水手抄纸。当在纸张形成之前将蔗糖酯与纸浆混合时,发现蔗糖酯中的大部分与纤维一起保留。通过充分加热和干燥,形成脆性、蓬松但非常疏水的手抄纸。在该实施例中,使0.25克与4.0克漂白的硬木纤维在6升水中混合。手动搅拌该混合物,并在标准手抄纸模具中排干水。移出所得的纤维垫并在325°f下干燥15分钟。所制备的薄片具有显著的疏水性并且纤维本身之间的氢键大大减少。(观察到水接触角大于100度。)可添加乳化剂。与纤维的比例可为约1:100至2:1。随后的测试表明,滑石只是其中的旁观组分,并且不进行额外的测试。实施例5.对涂层性质的环境影响为了更好地理解蔗糖酯与纤维反应的机理,将低粘度涂料施用到已添加了湿强度树脂但无耐水性(无施胶剂)的漂白牛皮纸薄片上。使用brookfield粘度计在100rpm下所测量的涂层均小于250cps。用ethylex2025(淀粉)乳化并通过凹版印刷辊施加到纸上。为了比较,还用westcote9050pvoh乳化如图5所示,中双键的氧化通过热的存在和其他增强氧化化学性质的化学环境而得到增强(同样参见表5)。表5.对的环境影响(至失效的分钟数)实施例6.不饱和脂肪酸链的影响相比于饱和脂肪酸链的影响使与漂白的软木浆反应并干燥以形成薄片。随后,用ch2cl2、甲苯和水进行提取,以确定与纸浆的反应程度。使用soxhlet提取玻璃器皿进行提取至少6小时。提取结果如表6所示。表6.结合的纸浆的提取数据表明基本上所有的都保留在薄片中。为了进一步证实这一点,单独对纸浆进行相同的程序,结果显示每10g纸浆得到约0.01g。不受理论束缚,这很容易被认为是残留的制浆化学品或更可能是未完全去除的提取物。使用纯纤维素纤维(例如,购自sigmaaldrich,st.louis,mo的α-纤维素),并重复实验。只要的负载水平保持低于纤维质量的约20%,那么超过95%质量的与纤维保留在一起并且不可以用极性或非极性溶剂萃取。不受理论束缚,优化烘焙时间和温度可进一步促进蔗糖酯与纤维保留在一起。如所示的,数据证明通常不能在干燥后从材料中提取另一方面,当使用含有所有饱和脂肪酸链的脂肪酸代替(例如,可从procter&gamblechemicals(cincinnati,oh)获得)时,几乎100%的材料可用热水(70℃或更高)提取。与相同,唯一的变化是连接饱和脂肪酸而非不饱和脂肪酸另一个值得注意的方面是多个脂肪酸链可与纤维素反应,并且由于在结构中具有两个糖分子,产生刚性的交联网状物,导致纤维网如纸、纸板、气流成网和湿法成网无纺物以及纺织品的强度提高。实施例7.添加以获得耐水性使用硬木和软木牛皮纸浆制备2克和3克手抄纸。当将以0.1%或更高的水平添加到1%纸浆浆料中并排出水以形成手抄纸时,与纤维保留在一起,其中赋予耐水性。从0.1%到0.4%的水在表面上成珠几秒或更短时间。在负载超过0.4%后,耐水时间迅速增加至数分钟,然后负载水平大于1.5%时达到数小时。实施例8.大体积纤维材料的制备向纸浆中添加用于软化纤维,增加它们之间的空间,从而增加体积。例如,将含有125g(干燥)纸浆的硬木浆的3%浆料排干,干燥,并且发现其占据18.2立方厘米的体积。将12.5g的加入到含有相当于125g干燥纤维的相同的3%硬木浆浆料中。在排水和干燥后,所得垫子占据45.2立方厘米。将30g标准漂白硬木牛皮纸浆(由oldtownfuelandfiber,llc,oldtown,me生产)用已温热至60℃的喷涂。将该4.3cm3置于10000rpm的粉碎机中并基本上再浆化。将混合物倒入手抄纸模具中并在105℃下干燥。所得到的疏水性纸浆占据8.1cm3的体积。切割2平方英寸的所述材料并置于液压机中,施加50吨压力30秒。正方形的体积显著减小,但仍然比未施加压力的相同的2平方英寸切割物对照品多占据50%的体积。重要的是,不仅观察到体积和柔软度增加,而且排水后强制再浆化的垫产生其中保留了所有的疏水性的纤维垫。除了观察到水不能被轻易地“推”过低表面能障碍进入薄片之外,这种品质也是有价值的。疏水性脂肪酸单链的连接不具有这种性质。不受理论束缚,这是与纤维素反应并且纤维素纤维表面上的oh基团不可再用于参与随后的氢键结合的额外证据。其他疏水性材料干扰最初的氢键结合,但在再浆化时,这种作用被逆转,并且在重新干燥时纤维素上的oh基团自由参与氢键结合。例9.袋纸测试数据下表(表7)说明了通过将和聚乙烯醇(pvoh)混合物以5-7g/m2涂覆到未漂白的牛皮纸袋原料(对照组)上而赋予的性质。还包括商业袋以供参考。表7.袋纸测试从表中可以看出,随着对照原纸用和pvoh涂覆,拉伸和破裂增加。实施例10.湿/干拉伸强度由漂白纸浆制备3克手抄纸。以下比较了在不同水平的添加下的湿拉伸强度和干拉伸强度。请注意,这些手抄纸中,未乳化到任何涂层中,只简单地混合到纸浆中并排干水,不添加其他化学品(参见表8)。表8.湿/干拉伸强度还应注意,5%添加量的湿强度未远低于对照的干强度。实施例11.含有少于8种饱和脂肪酸的酯的用途用具有少于8种与蔗糖部分连接的脂肪酸的蔗糖酯进行若干实验。sp50、sp10、sp01和f20w(购自荷兰sisterna)的样品分别含有50%、10%、1%和基本上0%的单酯。虽然这些市售产品是通过使蔗糖与饱和脂肪酸反应制备的,因此使它们对于进一步交联或类似化学性质的作用不大,但它们已用于检查乳化和防水性能。例如,在10%蒸煮的pvoh溶液中将10gsp01与10g乙二醛混合。将混合物在200°f下“蒸煮”5分钟,并通过刮涂施加到由漂白的硬木牛皮纸制成的多孔原纸上。得到纸表面上的交联蜡状涂层,其具有良好的疏水性。当施加最小量3g/m2时,所得接触角大于100°。由于乙二醛是众所周知的用于具有oh基团的化合物的结晶剂,因此该方法是通过使蔗糖环上的剩余醇基与基底或其他涂料中可用的醇基键合而将相当惰性的蔗糖酯附加到表面上的可能手段。实施例12.hst数据和水分吸收为了证明单独提供所观察到的防水性能,用不同量的sefose(和pvoh或ethylex2025以乳化,通过刮涂施用)处理多孔twinsriver(matawaska,me)原纸并通过hercules施胶度测试(herculessizetest)测定。结果如表9中所示。表9.使用的hst数据。从表9中可以看出,施加到纸表面的增加导致耐水性增加(如通过增加的以秒计的hst所示)。使用饱和蔗糖酯产品的涂层也可以看到这一点。对于该具体实例,产品f20w(购自荷兰sisterna)被描述为非常低%的单酯,其中大多数分子在4-8个取代范围内。注意,f20w产品的拾取率仅为总涂层的50%,这是因为其用pvoh乳化,各自以相等份数使用以制备稳定的乳液。因此,其中拾取率标记为“0.5g/m2”,则pvoh的拾取率也相同,使得总拾取率为1.0g/m2。结果如表10所示。表10.hst数据f20w。从表10同样可以看出,增加f20w会增加多孔薄片的耐水性。因此,所施用的蔗糖脂肪酸酯本身使纸具有耐水性。耐水性不仅仅是由于会与纤维素形成酯键的脂肪酸的存在,软木手抄纸(漂白的软木牛皮纸)负载有并且油酸直接添加到纸浆中,其中油酸与纸浆中的纤维素形成酯键。零时的质量表示从105℃的烘箱中取出的手抄纸的“绝干(bonedry)”质量。将样品置于保持在50%rh的受控湿度室中。随着时间(以分钟计)的推移记录质量的变化。结果显示在表11和12中。表11.水分吸收表12.水分吸收油酸。时间(小时)30%油酸50%油酸对照组04.0184.0144.3560.54.0674.0524.4824.1174.0774.60934.1284.084.63154.1364.0814.647214.1424.0834.661注意这里的差异,其中油酸直接添加到纸浆中形成酯键,大大减缓水分吸收。相比之下,仅2%减缓水分吸收,但在较高浓度下,不减缓水分吸收。因此,不受理论束缚,结合材料的结构不能简单地通过由简单脂肪酸酯和纤维素形成的结构来解释。实施例13.饱和的sfae饱和酯类在室温下为蜡状固体,由于饱和,其与样品基质或其自身的反应性较低。使用升高的温度(例如,在至少40℃下以及对于所有在高于65℃条件下测试的饱和酯类),这些材料熔化并且可作为液体施用,其随后冷却并固化形成疏水涂层。或者,这些材料可以以固体形式乳化并作为水性涂料施用以赋予疏水特性。这里显示的数据表示从涂有不同量的饱和sfae的纸获得的hst(hercules施胶度测试)读数。将由turnerfallspaper获得的#45漂白的硬木牛皮纸薄片用于测试涂层。gurley孔隙度测量约300秒,这代表相当紧密的基片。在涂布之前,将购自mitsubishifoods(日本)的s-370用黄原胶(最高达饱和sfae制剂的质量的1%)乳化。饱和sfae制剂的涂层重量(磅/吨)hst(每个样品4次测量的平均值)。表13s-370的涂层重量(磅/吨)hst(每个样品4次测量的平均值)对照组仅#04秒#45140秒#65385秒#100839秒#1501044秒#2001209秒所产生的实验室数据还证明有限量的饱和sfae可增强设计用于其他目的/应用的涂层的耐水性。例如,将饱和sfae与基于ethylex淀粉和聚乙烯醇的涂料混合,并且在每种情况下观察到增加的耐水性。将以下实例涂覆在gurley孔隙率为18秒的#50漂白的再循环基底上。将100克ethylex2025以10%固体(1升体积)蒸煮,并加入10克热的s-370并使用silverson均质器混合。使用常规的台式刮涂装置施用所得涂料,并在加热灯下将纸干燥。在300#/吨涂层重量下,单独的淀粉具有480秒的平均hst。使用相同涂层重量的淀粉和饱和sfae混合物,hst增加至710秒。将足够的聚乙烯醇(selvol205s)溶解在热水中以获得10%的溶液。将该溶液涂布在上述相同的#50纸上,并且在150磅/吨涂层重量下具有225的平均hst。使用该相同溶液,加入s-370以获得其中含有90%pvoh/10%s-370(基于干重计)(即90ml水、9克pvoh、1克s-370)的混合物:平均hst增加到380秒。饱和sfae与醇溶谷蛋白(特别是玉米醇溶蛋白;参见美国专利号7,737,200,其全文以引用方式纳入本文)相容。由于所述专利的主题的商业生产的主要障碍之一是制剂是水溶性的:添加饱和sfae有助于此。实施例14.其他饱和sfae基于饱和sfae的涂层的施胶压榨评估是在漂白的轻质薄片(约35#)上进行的,其未施胶并具有相对差的形成。使用经过蒸煮以乳化饱和sfae的excevalhr3010pvoh进行所有评估。加入足够的饱和sfae以占总固体的20%。重点在于评估s-370与c-1800样品(可从mitsubishifoods,japan获得)。这两种酯的性能均优于对照组,一些关键数据如表14所示:表14平均hstkit值单独的10%聚乙烯醇38秒2pvoh与s-37085秒3pvoh与c-180082秒5注意,饱和化合物似乎使kit增加,s-370和c-1800均使hst增加~100%。实施例15.湿强度添加剂实验室测试表明,可调节蔗糖酯的化学性质以获得各种性质,包括用作湿强度添加剂。当通过将饱和基团连接到蔗糖(或其他多元醇)上的各醇官能团来制备蔗糖酯时,得到在水中具有低溶混性/溶解性的疏水性蜡状物质。然而,可将这些化合物加入到纤维质材料中以内在地或作为涂层赋予耐水性;这是因为它们不与彼此或样品基质的任何部分起化学反应,它们易于通过溶剂、热和压力除去。在需要防水和更高水平的耐水性的情况下,可以制备含有不饱和官能团的蔗糖酯并将其添加到纤维质材料中,以实现氧化和/或交联,这有助于将蔗糖酯固定在基质中并且使其对通过物理方式的去除高度耐受。通过调节不饱和基团的数量以及蔗糖酯的大小,获得了用于交联以赋予强度的方法,但是利用了对于赋予耐水性不是最佳的分子。这里显示的数据是通过将以不同水平加入漂白的牛皮纸薄片中并获得湿拉伸数据而获得的。表中所示的百分比表示经处理的70#漂白纸的蔗糖酯百分比(参见表15)。表15数据说明了一种趋势,即向纸中添加不饱和蔗糖酯会随着负载水平增加而增加湿强度。干拉伸显示纸片的最大强度,作为参考点。实施例16.使用酰氯制备蔗糖酯的方法。除了通过酯交换制备疏水性蔗糖酯之外,通过使酰氯与含有类似于蔗糖的环结构的多元醇直接反应,可在纤维制品中实现类似的疏水性。例如,将200克棕榈酰氯(cas112-67-4)与50克蔗糖混合并在室温下混合。混合后,将混合物升温至100°f并在该温度下保持过夜(环境压力)。用丙酮和去离子水洗涤所得材料,以除去任何未反应的或亲水的物质。使用c-13nmr分析剩余物质,显示已制备了显著量的疏水性蔗糖酯。虽然(通过bt3及其他)已经显示向纤维质材料中添加脂肪酰氯(fattyacidchloride)可赋予疏水性,但不期望反应本身在原位发生,因为释放的副产物——气态hcl——产生了包括腐蚀周围材料在内的许多问题,并且对工人和周围环境有害。由盐酸生成而产生的另一个问题是,随着更多盐酸形成,即更多的多元醇位点反应,纤维组合物变得更弱。更大量的棕榈酰氯与纤维素和棉材料反应,并且随着疏水性的增加,制品的强度降低。使用200克r-co-氯化物与50克每一种其他类似多元醇(包括玉米淀粉、来自桦木的木聚糖、羧甲基纤维素、葡萄糖和提取的半纤维素)反应,重复上述反应数次。实施例17.剥离测试剥离测试利用拉伸测试仪的两个夹爪之间的轮来测量从纸表面剥离胶带所需的力,作为可再现的角度(astmd1876;例如,100系列模块化剥离测试仪,testresources,shakopee,mn)。对于这项工作,使用购自turnerfallspaper(turner'sfalls,ma)的具有高gurley(600秒)的漂白牛皮纸薄片。这张#50磅的薄片代表了一种相当紧密但吸收性很强的薄片。当将#50磅纸用15%ethylex淀粉作为对照组涂覆时,所需的平均力(超过5个样品)为0.55磅/英寸。当使用相同的涂层处理但使用代替25%的ethylex淀粉(因此25%拾取率为75%仍然为ethylex)时,平均力降至0.081磅/英寸。使用替代50%的ethylex,所需的力降至小于0.03磅/英寸。该纸的制备符合用于确定纸的拉伸强度的tappi标准方法404。最后,使用相同的纸,其具有负载率为750磅/吨的s-370——其有效地填充了薄片中的所有孔(pour),从而形成完整的物理障碍。这确实通过了平面上的tappikit12。这个简短的实验显示,使用饱和sfae品种可获得耐油脂性。其他用途发现将纸杯原纸用松香高度处理以增加耐水性。然而,该板上的gurley被发现是50秒,表明是相当多孔的板。该材料可再浆化,蒸汽快速渗透使其软化。将纯的施用至该板,并在100℃的烘箱中干燥过夜。所得材料具有塑料状触感并且完全防水。按质量计,其为50%(重量/重量)纤维素/50%(重量/重量)gurley太高无法测量。将样品浸没在水中7天并没有显著软化该材料,但是,从温室数据来看,其似乎在大约150天内生物降解。常规胶带和胶水不会粘在该复合材料上。进行了使用饱和sfae和玉米醇溶蛋白的实验,因为玉米醇溶蛋白显示赋予纸耐油脂性。产生其中加入了2至5%的饱和sfae的稳定的玉米醇溶蛋白(在水中至多25%)的水分散体。观察结果证明,饱和sfae通过(除了耐油脂性外还)赋予制剂耐水性而“锁定”纸上的玉米醇溶蛋白。尽管参考上述实施例描述了本发明,但应理解,修改和变化包含在本发明的精神和范围内。因此,本发明仅受以下权利要求的限制。本文公开的所有参考文献都通过引用方式整体纳入本文。当前第1页12
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