一种纸制品用涂覆材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种纸制品用涂覆材料，用埃洛石、坡缕缟石和高岭石作为填料，利用其多孔性将植物精油浸渍在其中，能够使植物精油缓慢释放；且它们湿时具有粘性、可塑性和较好的悬浮性好，能有效防止涂料沉淀、分层；本发明中通过对大豆蛋白改性使它由亲水性变成疏水性，从而增强涂料的防水性能，然后通过和戊二醛发生交联，通过加入扩链剂进行扩链，使得大豆蛋白内部形成更复杂的网状结构，增加大豆蛋白的内聚力和韧性，得到的改性大豆蛋白和改性聚乳酸混合后能增强纸制品的阻隔性能。
【专利说明】
一种纸制品用涂覆材料
技术领域
[0001] 本发明涉及一种涂覆材料，更具体的说是涉及一种用于纸制品以增强纸制品的阻 隔性的涂覆材料。
【背景技术】
[0002] 包装材料一般需要具有良好的机械性能、阻隔性能、可回收性或可生物降解性。目 前，最主要的包装材料是纸和塑料，但纸具有吸湿性和多孔性，受潮后强度降低，阻隔性差。 这些缺点限制了纸材料在一些食品包装、阻隔性包装上的应用。包装纸的阻水性能不好，干 燥产品便会吸收环境中水分会导致失去脆性，而蔬菜和水果失去水分会导致干瘪、萎缩，冷 冻或冷藏食品失去水分还会引起质量问题;包装纸的阻气性能不好，食品会不可逆转地吸 收氧气造成食品质量永久性的变化，暴露在氧气中会导致脂肪氧化酸败或者水果、蔬菜酶 促褐变，某些包装纸在高湿度环境中会吸收水分并膨胀，导致形成更多的多孔结构，从而进 一步失去氧气阻隔，另外，纸基材料通常需要具有一定的防油性，以防止食品中的油脂向外 迀移，影响包装外观;通常为了保护被包装的物品，延长食品的保质期，防止包装工程中物 品损失，可以通过使用特定的涂料、添加剂或者施胶剂来提高包装纸阻隔性能。
[0003] 天然蛋白质胶黏剂具有原料丰富、价格便宜、热压、无异味等特点，适合制造食品 用的包装材料，作为一种胶黏剂，大豆蛋白中含有大量的羟基和氨基，这两类基团特别溶于 水，使得大豆蛋白胶黏剂具有耐水性差的缺点，而且传统大豆蛋白胶黏剂的配方中使用氢 氧化钙、硅酸钠，这些物质改性大豆蛋白只会提高干强度，大量的羟基和氨基没有被破坏， 在水的作用下羟基和氨基基团溶出，从而影响了产品的质量，传统方法制备改性大豆蛋白 胶，是单纯对大豆蛋白进行改性并分离，采用该方法制备的胶黏剂，耐水性能仍不理想，存 在湿强度低和不耐腐等问题。
[0004] 聚乳酸是一种生物聚合物，具有可再生、可生物降解、无刺激性，良好耐水性，可塑 性好和易加工成型等特点，通过在纸或纸板上涂覆聚乳酸材料可替代目前广泛使用的不能 完全降解的聚乙烯涂层纸。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种纸制品用涂覆材料，可增 强纸制品的阻隔性能且具有抗菌功能。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种纸制品用涂覆材料，其特征在 于:所述材料包括以下重量组分：
[0007] 改性聚乳酸:30-50份，
[0008] 填料：15-20 份，
[0009] 粘合剂:5-15份，
[0010]改性剂:0.01-3 份，
[0011]分散剂:0.5-0.8份，
[0012] 消泡剂:〇」-〇. 6份，
[0013] 植物精油:0.5-0.8份，
[0014] 所述填料为埃洛石、坡缕缟石或高岭石中的至少一种；
[0015] 所述改性剂为聚醚改性的聚二甲基硅氧烷；
[0016] 所述粘合剂制备方法如下：
[0017] (1)改性:往100重量份浓度为0.1-lmol/L的盐酸溶液中加入10-25重量份的甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在300-600r/min的速度下搅拌均匀，加入20-40重量份的 大豆蛋白，搅拌均匀后，升温至l〇〇°C，恒温反应2-4h，得到改性大豆蛋白溶液；
[0018] (2)交联:在前述（1)溶液中加入质量百分比为1.5-5.5 %的戊二醛溶液0.4-4重量 份，在50-80°C 反应 2-3h;
[0019] (3)扩链:在前述(2)溶液中加入过硫酸钾0.3-3份，亚硫酸氢钠0.2-2份，乙酸乙酯 0 · 6-6 份，45-60 °C 反应 3-5h。
[0020] 作为本发明的进一步改进，所述改性聚乳酸的制备方法如下：称取聚乳酸颗粒溶 解在有机溶剂中，所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷或丙酮中的一种或几种，得到浓度0.05-0.08g/mL的溶液，加入PVP，所述聚乳酸颗粒:PVP质量比为2:1-1.2:1，摇匀后静置至聚乳酸 固体溶解，然后加入蒙脱土，所述聚乳酸颗粒:蒙脱土质量比为35:1-20:1，在30-40°C下超 声分散30_50min，得到油相混合物;取0.01g/mL聚乙烯醇水溶液，加入月桂酸单甘油酯，使 月桂酸单甘油酯浓度为0.002g/ml，搅拌溶解，得到水相混合物;将水相混合物放在磁力搅 拌器上搅拌，用注射器将油相混合物滴入，所述油相混合物:水相混合物体积比=2:1-3:1， 滴加完毕，继续搅拌至有机溶剂完全挥发，将得到的含聚乳酸微粒的混合物通过离心机进 行离心15-20min，转速10000r/min，将上层清液倒掉，将下层固体颗粒取出置于干燥皿中， 在45 °C下真空干燥得到改性聚乳酸微粒。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述植物精油为大蒜油、牛至油或茶树精油中的一种 或几种。
[0022] 作为本发明的进一步改进，所述分散剂为烷基糖苷。
[0023] 作为本发明的进一步改进，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油 醚中的一种或几种。
[0024]本发明中的填料埃洛石、坡缕缟石和高岭石结构均非常稀松，内部含有无数小孔， 比表面积较大，具有较强选择性吸附性能，利用其多孔性将植物精油浸渍在其中，能够使植 物精油缓慢释放，保证挥发量在合适的范围，以达到长效抗菌效果;且它们湿时具有粘性、 可塑性和较好的悬浮性好，能有效防止涂料沉淀、分层;本发明中粘合剂通过甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷在盐酸溶液中水解产生羟基，与大豆蛋白表面的游离氨基或羧基发生 脱水反应，把不饱和双键引入大豆蛋白分子结构中，从而使大豆蛋白由亲水性变成疏水性， 由于埃洛石，坡缕缟石，高岭石具有一定的吸湿性，通过和这种大豆蛋白混合，可抑制它们 的吸湿性，然后通过和戊二醛发生交联，通过加入扩链剂进行扩链，使得大豆蛋白内部形成 更复杂的网状结构，增加大豆蛋白的内聚力和韧性，得到的改性大豆蛋白和改性聚乳酸混 合后能增强纸制品的阻隔性能。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合实施例对本发明做进一步的详述。
[0026] 粘合剂A制备方法如下：
[0027] (1)改性:往100重量份浓度为0.1mol/L盐酸溶液中加入10重量份的甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷，并在300r/min的速度下搅拌均匀，加入20重量份的大豆蛋白，搅拌均 匀后，升温至100°C，恒温反应2h，得到改性大豆蛋白溶液；
[0028] (2)交联:在前述(1)溶液中加入1.5 %戊二醛溶液0.4重量份，在60 °C反应2-3h;
[0029] (3)扩链:在前述⑵溶液中加入过硫酸钾0.3份，亚硫酸氢钠0.2份，乙酸乙酯0.6 份，50°C反应3h。
[0030] 粘合剂B制备方法如下：
[0031] (1)改性:往100重量份浓度为lmol/L的盐酸溶液中加入25重量份的甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷，并在600r/min的速度下搅拌均匀，加入40重量份的大豆蛋白，搅拌均 匀后，升温至100°C，恒温反应4h，得到改性大豆蛋白溶液；
[0032] (2)交联:在前述(1)溶液中加入5.5 %戊二醛溶液4重量份，在80 °C反应3h;
[0033] (3)扩链:在前述(2)溶液中加入过硫酸钾3份，亚硫酸氢钠2份，乙酸乙酯6份，60 °C 反应5h。
[0034] 改性聚乳酸的制备方法如下：
[0035] 称5g取聚乳酸颗粒溶解在100mL乙腈中，得到浓度0.05g/mL的溶液，加入2.5gPVP， 摇匀后静置至聚乳酸固体溶解，然后加入〇.25g蒙脱土，在30°C下超声分散30min，得到油相 混合物;取〇.〇lg/mL聚乙烯醇水溶液50mL，加入O.lg月桂酸单甘油酯，搅拌溶解，得到水相 混合物;将水相混合物放在磁力搅拌器上搅拌，用注射器将油相混合物滴入，滴加完毕，继 续搅拌至有机溶剂完全挥发，将得到的含聚乳酸微粒的混合物通过离心机进行离心20min， 转速lOOOOr/min，将上层清液倒掉，将下层固体颗粒取出置于干燥皿中，在45°C下真空干燥 得到改性聚乳酸微粒。
[0036] 实施例1 [0037] 改性聚乳酸:30份
[0038]坡缕缟石：15份
[0039] 粘合剂A: 5份
[0040] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:0.05份 [00411烷基糖苷:0.5份
[0042]聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚:0.1份 [0043]大蒜油:0.5份
[0044] 实施例2
[0045] 改性聚乳酸:50份
[0046] 坡缕缟石:20份
[0047] 粘合剂A: 15份
[0048] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:2份
[0049]烷基糖苷:0.8份 [0050]聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚:0.6份 [0051 ]大蒜油:0.8份
[0052] 实施例3
[0053] 改性聚乳酸:40份 [0054]坡缕缟石：18份 [0055]粘合剂A: 10份
[0056] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:1份
[0057]烷基糖苷:0.7份
[0058]聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚:0.2份
[0059] 牛至油：0.6份
[0060] 实施例4
[0061] 改性聚乳酸:45份
[0062] 埃洛石:20份
[0063] 粘合剂B: 15份
[0064] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:0.08份
[0065]烷基糖苷:0.5份
[0066]聚氧丙烯甘油醚:0.1份
[0067]茶树精油:0.8份
[0068] 实施例5
[0069] 改性聚乳酸:35份
[0070] 高岭石：15份
[0071]粘合剂B: 15份
[0072] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:1.5份
[0073]烷基糖苷：0.5份
[0074]聚氧丙烯甘油醚:0.6份
[0075]茶树精油：0.8份
[0076] 实施例6
[0077] 改性聚乳酸:50份
[0078] 高岭石：15份
[0079] 粘合剂B: 15份
[0080] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:2份
[00811烷基糖苷:0.8份 [0082]聚氧丙烯甘油醚:0.6份 [0083] 植物精油：0.5份
[0084] 将原纸和涂布后的纸张按照GB/T 10739-2002处理。在ZAA2300(德国ZEHNTNER公 司）涂布机上使用以上各实施例所得涂料对纸张进行涂布，涂布机速度设定为3m/min，涂布 后用鼓风干燥箱干燥纸张，干燥温度设置为60°C。
[0085] 透湿性能测试
[0086] 纸和纸板对水蒸气的阻隔性能用水蒸气透过率来评价，按照GB/T1037-1988塑料 薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法使用TSY-T1H透湿性测试仪对纸张的水蒸气透过率 进行测试，测试温度38 土 1°C，相对湿度为90 ± 2%。透氧性能测试
[0087]透氧性能用氧气透过率来评价，按照GB/T 1038-2000塑料薄膜和薄片气体透过性 试验方法使用VAC-V1压差法气体渗透仪对纸张的氧气透过率进行测试。
[0088]防油性测试
[0089] 根据TAPPI T-559cm-02法测量防油性。将蓖麻油置于纸张上，然后，在15秒之后观 察油的渗透状态，油没有渗透所给出的防油性最大点指定为纸张的防油性。
[0091]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种纸制品用涂覆材料，其特征在于:所述材料包括以下重量组分： 改性聚乳酸:30-50份， 填料：15-20份， 粘合剂:5-15份， 改性剂:0.01-3份， 分散剂:0.5-0.8份， 消泡剂:0.1-0.6份， 植物精油:0.5-0.8份， 所述填料为埃洛石、坡缕缟石或高岭石中的至少一种； 所述改性剂为聚醚改性的聚二甲基硅氧烷； 所述粘合剂制备方法如下： (1) 改性:往100重量份浓度为0.1-lmol/L的盐酸溶液中加入10-25重量份的甲基丙烯 酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在300-600r/min的速度下搅拌均匀，加入20-40重量份的大豆 蛋白，搅拌均匀后，升温至l〇〇°C，恒温反应2-4h，得到改性大豆蛋白溶液； (2) 交联:在前述（1)溶液中加入质量百分比为1.5-5.5 %的戊二醛溶液0.4-4重量份， 在 50-80°C 反应 2-3h; (3) 扩链:在前述⑵溶液中加入过硫酸钾0.3-3份，亚硫酸氢钠0.2-2份，乙酸乙酯0.6-6份，45-60°C 反应3-5h。2. 根据权利要求1所述的一种纸制品用涂覆材料，其特征在于:所述改性聚乳酸的制备 方法如下:称取聚乳酸颗粒溶解在有机溶剂中，所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷或丙酮中的 一种或几种，得到浓度〇. 05-0.08g/mL的溶液，加入PVP，所述聚乳酸颗粒:PVP质量比为2:1-1.2:1，摇匀后静置至聚乳酸固体溶解，然后加入蒙脱土，所述聚乳酸颗粒:蒙脱土质量比为 35:1-20:1，在30-40 °C下超声分散30-50min，得到油相混合物；取0.0 lg/mL聚乙烯醇水溶 液，加入月桂酸单甘油酯，使月桂酸单甘油酯浓度为0.002g/ml，搅拌溶解，得到水相混合 物;将水相混合物放在磁力搅拌器上搅拌，用注射器将油相混合物滴入，所述油相混合物： 水相混合物体积比=2:1-3:1，滴加完毕，继续搅拌至有机溶剂完全挥发，将得到的含聚乳 酸微粒的混合物通过离心机进行离心15_20min，转速10000r/min，将上层清液倒掉，将下层 固体颗粒取出置于干燥皿中，在45°C下真空干燥得到改性聚乳酸微粒。3. 根据权利要求1所述的一种纸制品用涂覆材料，其特征在于：所述植物精油为大蒜 油、牛至油或茶树精油中的一种或几种。4. 根据权利要求3所述的一种纸制品用涂覆材料，其特征在于：所述分散剂为烷基糖 苷。5. 根据权利要求4所述的一种纸制品用涂覆材料，其特征在于:所述消泡剂为聚氧乙烯 聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油醚中的一种或几种。
【文档编号】C08L89/00GK106065544SQ201610435355
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月17日 公开号201610435355.2, CN 106065544 A, CN 106065544A, CN 201610435355, CN-A-106065544, CN106065544 A, CN106065544A, CN201610435355, CN201610435355.2
【发明人】林福亮
【申请人】苍南县宝丰印业有限公司