一种纳米细菌纤维素疏水防油纸及其制备方法与流程

本发明属于防油纸，尤其是一种纳米细菌纤维素疏水防油纸及其制备方法。

背景技术：

1、传统纸为做到防水防油，将合成化学物质直接添加在纸浆中，或是合成化学物质添加到由pe或pla制成的涂层中，通常两者都会使用，这些塑料和合成化学物质使包装无法分解或回收。相对塑料薄膜紧密的结构，纸张由内到外具有疏松多孔的结构。在纸张内部，纤维结构疏松，纤维本身和纤维之间间隙较多，油脂通过毛细管作用向纸张内部渗透。同时由于纤维表面含有大量极性羟基，导致表面能较高，亲油性强。故未经防油处理的纸张吸油性较强。纸张表面的孔隙率高低直接影响纸张防油性能。孔隙率高的纸张表面，油脂渗人容易，吸油性强。为了阻止油脂渗入，必须降低纸张表面孔隙率，提高纸张表面的紧致程度。降低孔隙率的方式有两种：在纸张表面添加施胶单体和胶黏剂：提高纸张内部打浆度。例如cn201610454937.5公开了一种纸张防水防油用含氟共聚物及其分散液制备方法，纸张防水防油用含氟共聚物，防水防油效果优良。但防油纸张表面处理剂一般原材料污染性重，含氟化合物制备成本高昂，严重制约着拒油纸张表面的应用扩展。防油剂在纤维表面的吸附属于物理吸附，作用力是范德华力，具有吸附速率快、无选择性、可逆等特点。根据表面物理化学的理论，在油脂润湿及渗入纸张表面的过程中，只有纤维素的表面张力高于油脂的表面张力时，油脂才容易湿润纸张表面及渗入纸张内部。故降低纸张表面张力、减少纸张表面孔隙率可以达到降低油脂渗透，提高纸张防油性的目的。在使用过程中，防油剂亲水基部分吸附或结合在纸张表面，含氟基团朝外排列成疏水疏油膜，降低了纸张表面张力，使纸张不能被油脂润湿。张斌等在聚乙烯醇中，添加纤维素纳米纤丝和微纳化竹粉，制备了防油性能更高的pva/cnf/mbp复合涂布液，探究了对纸张疏水防油性能。周丹丹等人以一种多羟基高分子材料为表面施胶剂对纸张表面进行处理，并喷涂硬脂酰氯溶液，制备疏水防油性能纸张，通过接触角测定检测其疏水性。但是目前以硅氟类为主，研究表明硅氟类防油剂内微量的pfoa会转移到食品内部，对人体有致癌风险1，无硅无氟型食品防油纸是未来的发展趋势。因此，本领域技术人员亟待开发一种纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，来满足市场需求和性能要求。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种纳米细菌纤维素疏水防油纸及其制备方法。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，第一步、酸性条件下，将纳米细菌纤维素高压均质成均匀的纳米细菌纤维素分散液，再与甲壳素纳米晶分散液混合均匀，得到混合溶液；第二步、复配防油剂：将淀粉糊化后的悬浮液与漆酶溶液按质量比1～2:1混合，得复配防油剂；第三步，在第二步得到的混合溶液中再加入其体积比例25～35%的多巴胺溶液，超声分散均匀后，在25℃～30℃下机械搅拌，得涂布液；第四步、将第三步得到的涂布液涂布在基纸上，干燥，然后将复配防油剂再次喷涂在基纸上，再次干燥，即得纳米细菌纤维素防油纸。

4、进一步的，所述第一步在酸性的条件下指酸性溶液，酸性溶液的ph为4～6，所述酸性溶液为醋酸-醋酸钠缓冲溶液，甲壳素纳米晶分散液含甲壳素纳米晶质量分数为1.5～2.5％的醋酸溶液，甲壳素纳米晶分散液与纳米细菌纤维素分散液的体积比为0.6∶1～1.5，纳米细菌纤维素分散液的质量浓度为2～3%。

5、进一步的，第二步所述淀粉糊化后的悬浮液的质量百分比浓度的1%～2%，淀粉为阳离子淀粉，漆酶溶液为6～8u/ml的漆酶溶液，糊化反应的温度为90～95℃，糊化反应时间为20～25min。

6、进一步的，所述第四步的涂布量为2.0～4g/m2。

7、进一步的，所述第四步复配防油剂的喷涂量为0.5～1.0g/m2。

8、进一步的，所述多巴胺溶液的浓度为2.5g/l～4g/l盐酸多巴胺tris-hcl缓冲液。

9、进一步的，所述第四步干燥为热风干燥 ，所述干燥的温度为80℃~90℃。

10、牛皮纸是一种高档包装用纸，可制作商品手提袋、信封、档案袋等，也可用于食品包装。

11、进一步的，所述基纸为定量40~80g/m2的牛皮纸。

12、进一步的，由如所述的方法制备而成的纳米细菌纤维素防油纸。

13、本发明公开了纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其中纳米细菌纤维素分散液和甲壳素纳米晶分散液混合涂布时，纳米细菌纤维素既可在纸张表面形成薄膜提高纸张防油性，甲壳素纳米晶分散液可以在基纸表面形成薄膜，阻隔油脂渗透，并改善防油性能，复配防油剂再次喷涂在基纸上，复配防油剂液显正电而纸浆纤维显负电，复配防油剂液与纸张表面的纤维结合提高了涂布的结合强度，从而使得甲壳素纳米晶更多的留置在基纸表面；同时漆酶可以催化多巴胺聚合，进一步提高涂布强度；干燥过程中，亲水基团会聚集在球状水滴界面，当干燥水分挥发完全后，亲水性的链端聚集在孔膜的表面，导致涂布干燥后起到防油效果。基纸经涂布后，平滑度提高，直接改善了牛皮纸的不均匀表面，填充了基纸孔隙，纳米细菌纤维素具有组织良好的纳米纤维网络结构，使得其力学性能相较于植物纤维素也更为优异，公开的制备方法工艺简便，原料来源广泛，热稳定性高，无氟硅生物可降解。

技术特征：

1.一种纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、酸性条件下，将纳米细菌纤维素高压均质成均匀的纳米细菌纤维素分散液，再与甲壳素纳米晶分散液混合均匀，得到混合溶液；第二步、复配防油剂：将淀粉糊化后的悬浮液与漆酶溶液按质量比1～2:1混合，得复配防油剂；第三步，在第二步得到的混合溶液中再加入其体积比例25~35%的盐酸多巴胺溶液，超声分散均匀后，在25℃～30℃下机械搅拌，得涂布液；第四步、将第三步得到的涂布液涂布在基纸上，干燥，然后将复配防油剂喷涂在基纸上，再次干燥，即得纳米细菌纤维素防油纸。

2.根据权利要求1所述纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，所述第一步在酸性的条件下指酸性溶液，酸性溶液的ph为4～6，所述酸性溶液为醋酸-醋酸钠缓冲溶液，甲壳素纳米晶分散液含甲壳素纳米晶质量分数为1.5～2.5％的醋酸溶液，甲壳素纳米晶分散液与纳米细菌纤维素分散液的体积比为0.6∶1～1.5，纳米细菌纤维素分散液的质量浓度为2～3%。

3.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，第二步所述淀粉糊化后的悬浮液的质量百分比浓度的1%～2%，淀粉为阳离子淀粉，漆酶溶液为6～8u/ml的漆酶溶液，糊化反应的温度为90～95℃，糊化反应时间为20～25min。

4.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，所述第四步的涂布量为2.0～4g/m2。

5.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，所述第四步复配防油剂的喷涂量为0.5～1.0g/m2。

6.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，所述盐酸多巴胺溶液的浓度为2.5g/l～4g/l多巴胺tris-hcl缓冲液。

7.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，所述第四步干燥为热风干燥，所述干燥的温度为80℃~90℃。

8.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素防油纸的制备方法，其特征在于，所述基纸为定量40~80g/m2的牛皮纸。

9.一种纳米细菌纤维素疏水防油纸，其特征在于，由如权利要求1~8任一所述的方法制备而成。

技术总结
本发明提供了一种纳米细菌纤维素疏水防油纸及其制备方法，属于防油纸技术领域，采用纳米细菌纤维素分散液和甲壳素纳米晶分散液混合涂布时，纳米细菌纤维素、甲壳素纳米晶分散液可填充基纸孔隙阻隔油脂渗透，改善防油性能，复配防油剂再次喷涂在基纸上，复配防油剂液显正电而纸浆纤维显负电，复配防油剂液与纸张表面的纤维结合从而减少了甲壳素纳米晶向纸张内部的渗透，提高涂布后的强度，同时漆酶可以催化多巴胺聚合，进一步提高涂布后的强度，干燥过程中，亲水基团会聚集在球状水滴界面，当干燥水分挥发完全后，亲水性的链端聚集在孔膜的表面，导致涂布干燥后起到防油效果。基纸经涂布后，平滑度提高，直接改善了牛皮纸的不均匀表面。

技术研发人员：钟春燕,王慧庆,钟宇光,袁开宇
受保护的技术使用者：海南椰国食品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14