CN110453526B - 一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,它属于造纸技术领域,具体涉及一种利用绿色助剂构建纸基功能材料的方法。本发明提出一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法。方法:所述可食用助剂包括可食用复合物和可食用粘接剂;利用可食用粘接剂对纸和可食用复合物产生双向粘接作用,经热致重组处理,得到自清洁与超疏水功能纸。优点:具有自清洁与超疏水功能,与水的接触角大于150°。本发明主要用于利用可食用助剂构建具有自清洁与超疏水功能的纸基功能材料。
Description
技术领域
本发明属于造纸技术领域,具体涉及一种利用绿色助剂构建纸基功能材料的方法。
背景技术
造纸工业是利用可再生植物纤维资源创制生物基产品的典型范例,拥有极为成熟的大型工业平台及其综合配套体系,在绿色经济与可持续发展大潮中具有巨大潜力。
绿色造纸助剂的高效利用是实现造纸过程绿色化的必然要求。尽管阳离子淀粉等生物基造纸助剂已得到广泛应用,绿色造纸助剂仍亟待深入发展。
在纸的功能化方面,现有技术的绿色化程度有待于提高。以纸为原料,利用可食用助剂创制功能纸仍属技术空白。
发明内容
本发明提出一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,使纸表面具有与与稻叶相似的结构,具有自清洁与超疏水特性。
一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,所述可食用助剂包括可食用复合物和可食用粘接剂;利用其构建自清洁与超疏水功能纸的方法如下:①、先将可食用粘接剂加入溶剂中,进行分散处理,得到可食用粘接剂分散液,然后将可食用粘接剂分散液添加于纸的表面,得到经可食用粘接剂处理的纸;②、将可食用复合物分散于溶液中,得到可食用复合物分散液,再将可食用复合物分散液添加于经可食用粘接剂处理的纸上,经热致重组处理,得到自清洁与超疏水功能纸。
本发明原理及优点:一、以可食用助剂(绿色造纸助剂)为原料,利用热致重组处理技术,使可食用助剂中各种组分发生分子重排与结构重组,形成微纳粗糙结构,进而构建结构稳定、具有自清洁与超疏水功能的纸基功能材料;二、可食用助剂在纸的表面形成透明涂层,可实现纸的透明化修饰。三、本发明制备的自清洁与超疏水功能纸的接触角大于150°,具备超疏水特性;四、可口可乐饮料液滴在本发明制备的自清洁与超疏水功能纸表面易于滚动,液体无残留;乳酸菌饮料液滴在本发明制备的自清洁与超疏水功能纸表面易于滚动,液体无残留;酸奶液滴在本发明制备的自清洁与超疏水功能纸表面易于滚动,液体无残留;被凹凸棒土污染的本发明制备的自清洁与超疏水功能纸可被水清洗,颗粒和液体均无残留。
附图说明
图1是实施例1至4中二氧化硅用量与接触角的关系曲线;
图2是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与可口可乐饮料相互作用的实验照片,图中1表示滴可口可乐前,2表示滴可口可乐中,3表示滴可口可乐后;
图3是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与乳酸菌饮料相互作用的实验照片,图中1表示滴乳酸菌饮料前,2表示滴乳酸菌饮料中,3表示滴乳酸菌饮料后;
图4是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与酸奶相互作用的实验照片,图中1表示滴酸奶前,2表示滴酸奶中,3表示滴酸奶后;
图5是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸被凹凸棒土污染后清洗的实验照片,图中1表示清洗前,2表示清洗中,3表示清洗后;
图6是实施例1热致重组处理前照片;
图7是实施例1热致重组处理后照片。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式是一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,所述可食用助剂包括可食用复合物和可食用粘接剂;利用其构建自清洁与超疏水功能纸的方法如下:①、先将可食用粘接剂加入溶剂中,进行分散处理,得到可食用粘接剂分散液,然后将可食用粘接剂分散液添加于纸的表面,得到经可食用粘接剂处理的纸;②、将可食用复合物分散于溶液中,得到可食用复合物分散液,再将可食用复合物分散液添加于经可食用粘接剂处理的纸上,经热致重组处理,得到自清洁与超疏水功能纸。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一的不同点是:所述可食用复合物由可食用疏水物质和可食用颗粒构成。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二的不同点是:所述可食用复合物中可食用疏水物质与可食用颗粒的质量比为(1~1000):(1~1000)。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:步骤②中所述可食用复合物分散液的构建过程如下:将可食用颗粒加入至溶液中,搅拌至分散均匀,得到可食用颗粒分散液,将其与可食用疏水物质混合,在搅拌条件下升温至20~180℃,并在温度为20~180℃下搅拌混匀,得到可食用复合物分散液;所述可食用颗粒质量与溶液体积比为(1~100)g:1L;所述溶液为水或无水乙醇。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:所述可食用疏水物质为任何可食用且具有疏水性的物质,包括植物油、动物油、脂肪酸、蜂蜡、棕榈蜡、壳聚糖和蛋白质中的一种或几种的混合物。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:所述可食用颗粒为任何可食用的颗粒状物质,包括微晶纤维素、纳米纤维素、二氧化钛、蒙脱石、碳酸钙和二氧化硅中的一种或几种的混合物。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:所述可食用粘接剂为任何可食用且具有粘接功能的助剂,包括阿拉伯胶、黄蓍胶、琼脂、海藻酸盐、卡拉胶、果胶、阿拉伯半乳聚糖、明胶、刺梧桐胶瓜尔豆胶、刺槐豆胶、淀粉、黄原胶、茁霉多糖、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、低甲基果胶、海藻酸丙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚环氧乙烷中的一种或几种的混合物。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是:步骤②中所述热致重组处理的相关参数如下:热致重组处理的温度为60~200℃,热致重组处理时间为1min~1000min。其他与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是:步骤①中所述可食用粘接剂与溶剂的质量比为(1~60):100;所述可食用粘接剂在纸表面的添加量为0.01g/m2~60g/m2。其他与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是:步骤②中所述可食用复合物在经可食用粘接剂处理的纸表面的添加量为0.01g/m2~60g/m2。其他与具体实施方式一至九相同。
本发明内容不限于上述各实施方式的内容,其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1:一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,所述可食用助剂包括可食用复合物和可食用粘接剂;所述可食用复合物由二氧化硅和蜂蜡构成;所述可食用粘接剂为明胶;
利用其构建自清洁与超疏水功能纸的方法如下:
①、先将1g明胶加入97g水中,在温度为100℃和搅拌速度为700rpm条件下分散处理2h,得到明胶分散液,按照明胶添加量为0.5g/m2利用自动涂布机将明胶分散液涂布于纸的表面,得到经可食用粘接剂处理的纸,所述经可食用粘接剂处理的纸表面明胶分散液的厚度为30μm;②、将0.5g二氧化硅加入至50mL无水乙醇中,在搅拌速度为700rpm下混合30min,得到二氧化硅分散液,将其与5g蜂蜡混合,在搅拌速度为700rpm下升温至80℃,并在温度为80℃和搅拌速度为700rpm条件下混合30min,得到蜂蜡-二氧化硅复合物分散液,按照可食用复合物添加量为9g/m2利用经预热处理的喷雾器将蜂蜡-二氧化硅复合物分散液涂布于经可食用粘接剂处理的纸上(喷嘴与纸间距为22cm;喷枪压力为0.7MPa),然后在温度为150℃下热致重组处理1h,得到自清洁与超疏水功能纸。
实施例2:本实施例与实施例1的不同点是:步骤②中将1g二氧化硅加入至50mL无水乙醇中。其他与实施例1相同。
实施例3:本实施例与实施例1的不同点是:步骤②中将1.5g二氧化硅加入至50mL无水乙醇中。其他与实施例1相同。
实施例4:本实施例与实施例1的不同点是:步骤②中将2g二氧化硅加入至50mL无水乙醇中。其他与实施例1相同。
对实施例1至4制备的自清洁与超疏水功能纸进行接触角检测,如图1所示,图1是实施例1至4中二氧化硅用量与接触角的关系曲线;由图1可知,实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与水的接触角为152°,具备超疏水特性。
对实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸进行可口可乐、乳酸菌饮料和酸奶滴加检测,如图2至4所示。图2是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与可口可乐饮料相互作用的实验照片,图中1表示滴可口可乐前,2表示滴可口可乐中,3表示滴可口可乐后;图3是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与乳酸菌饮料相互作用的实验照片,图中1表示滴乳酸菌饮料前,2表示滴乳酸菌饮料中,3表示滴乳酸菌饮料后;图4是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸与酸奶相互作用的实验照片,图中1表示滴酸奶前,2表示滴酸奶中,3表示滴酸奶后。由图2至4可知,实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸具有极强的抗粘附特性,液体可实现无残留。
对实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸进行自清洁测试,如图5所示。图5是实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸被凹凸棒土污染后清洗的实验照片,图中1表示清洗前,2表示清洗中,3表示清洗后。由图5可知,实施例1制备的自清洁与超疏水功能纸具有自清洁特性。
对实施例1中热致重组处理前后的纸进行拍照,如图6和7所示。图6是实施例1热致重组处理前照片;图7是实施例1热致重组处理后照片;纸上的透明点表示液滴,证明具有疏水特性。通过图6和图7对比可知,热致重组处理实现了纸的透明化修饰。
Claims (5)
1.一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,其特征在于:所述可食用助剂包括可食用复合物和可食用粘接剂;利用其构建自清洁与超疏水功能纸的方法如下:①、先将可食用粘接剂加入溶剂中,进行分散处理,得到可食用粘接剂分散液,然后将可食用粘接剂分散液添加于纸的表面,得到经可食用粘接剂处理的纸;②、将可食用复合物分散于溶液中,得到可食用复合物分散液,再将可食用复合物分散液添加于经可食用粘接剂处理的纸上,经热致重组处理,得到自清洁与超疏水功能纸;
其中所述可食用复合物由可食用疏水物质和可食用颗粒构成;
所述可食用疏水物质为蜂蜡;
所述可食用颗粒为二氧化硅;
所述可食用粘接剂为明胶;
步骤②中所述热致重组处理的相关参数如下:热致重组处理温度为150℃,热致重组处理时间为1h。
2.根据权利要求1所述的一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,其特征在于:所述可食用复合物中可食用疏水物质与可食用颗粒的质量比为(1~1000):(1~1000)。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,其特征在于:步骤②中所述可食用复合物分散液的构建过程如下:将可食用颗粒加入至溶液中,搅拌至分散均匀,得到可食用颗粒分散液,将其与可食用疏水物质混合,在搅拌条件下升温至20~180℃,并在温度为20~180℃下搅拌混匀,得到可食用复合物分散液;所述可食用颗粒质量与溶液体积比为(1~100)g:1L;所述溶液为水或无水乙醇。
4.根据权利要求1所述的一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,其特征在于:步骤①中所述可食用粘接剂与溶剂的质量比为(1~60):100;所述可食用粘接剂在纸表面的添加量为0.01g/m2~60g/m2。
5.根据权利要求1所述的一种利用可食用助剂构建自清洁与超疏水功能纸的方法,其特征在于:步骤②中所述可食用复合物在经可食用粘接剂处理的纸表面的添加量为0.01g/m2~60g/m2。
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