CN116240751A - 一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116240751A
CN116240751A CN202310052451.9A CN202310052451A CN116240751A CN 116240751 A CN116240751 A CN 116240751A CN 202310052451 A CN202310052451 A CN 202310052451A CN 116240751 A CN116240751 A CN 116240751A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellulose
coating
cnf
cnc
degradable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310052451.9A
Other languages
English (en)
Inventor
程峥
肖乃玉
张雪琴
颜志宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Original Assignee
Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongkai University of Agriculture and Engineering filed Critical Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Priority to CN202310052451.9A priority Critical patent/CN116240751A/zh
Publication of CN116240751A publication Critical patent/CN116240751A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/10Packing paper
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • D21H17/25Cellulose
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • D21H17/28Starch
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/10Coatings without pigments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/50Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
    • D21H21/52Additives of definite length or shape
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Landscapes

  • Wrappers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用。本发明通过将纤维素纳米纤丝溶液和纤维素纳米晶溶液混合,分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;将CNF/CNC混合溶液和玉米淀粉溶液混合,超声分散后得到CNF/CNC/CS涂料;将CNF/CNC/CS涂料均匀涂布在原纸表面,干燥,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。该包装纸可完全降解,且具有阻隔性能好、机械性能高、制备过程简易等优点,可应用于生鲜果蔬等食品包装保鲜材料领域,在现代绿色包装尤其替代塑料包装领域具有广阔的应用前景。

Description

一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域,特别涉及一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用。
背景技术
生鲜果蔬等食品在贮藏和运输过程中易受外界环境的影响,导致其发霉变质。高阻隔性包装材料可以有效保护食品品质并延长其保质期。目前使用最广泛的高阻隔包装材料主要来源于化石燃料资源合成的塑料,但存在环境污染严重、高碳等问题。随着塑料在包装制品中用量下调要求,生物基可降解材料成为研究的热点。基于现代绿色包装的可持续发展理念,研究全降解包装材料具有重要意义。
纤维素是自然界分布最广、来源丰富的天然可再生资源,具有质轻价廉、生物相容性好、生物可降解等优点,广泛应用于食品、造纸、新材料等领域。纸张是来源于纤维素的结构材料,因此具有可降解、可再生、可回收等特性,广泛应用于包装领域。但是,普通的纸张富含羟基且多孔隙,阻隔性能差,需要对其进行表面处理才能应用阻隔性要求较高的领域。提高纸张阻隔性的常见方法是纸塑复合,但难以回收利用,易造成环境污染。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的高阻隔全降解纤维素包装纸。
本发明的再一目的在于提供所述高阻隔全降解纤维素包装纸的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,包括以下步骤:
(1)纳米纤维素混合液制备:将纤维素纳米纤丝(CNF)溶液和纤维素纳米晶(CNC)溶液混合,分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加玉米淀粉(CS)溶液,超声分散后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料均匀涂布在原纸表面,然后将样品进行干燥处理,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝优选直径为30~80nm、长度为100~500nm的纤维素纳米纤丝;更优选为以漂白硫酸盐针叶木浆为原料,通过机械研磨制备得到的纤维素纳米纤丝。
步骤(1)中所述的纤维素纳米晶优选直径为10~20nm、长度为100~200nm的纤维素纳米晶;更优选为以漂白硫酸盐针叶木浆为原料,通过酸水解制备得到的纤维素纳米晶。
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝和所述的纤维素纳米晶优选按质量比8~30:70~128配比。
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝溶液的浓度优选为质量百分比8%~10%。
步骤(1)中所述的纤维素纳米晶溶液的浓度优选为质量百分比14%~16%。
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝溶液和所述的纤维素纳米晶溶液优选按质量比(1~3):(5~8)配比。
步骤(1)中所述的分散的方式包括搅拌和超声;优选为搅拌;更优选为电动搅拌。
所述的搅拌的转速优选为500~800rpm。
步骤(2)中所述的玉米淀粉优选为糯玉米淀粉。
步骤(2)中所述的玉米淀粉溶液的浓度优选为质量百分比10%~15%。
步骤(2)中所述的玉米淀粉的用量优选按玉米淀粉质量:纤维素纳米纤丝和纤维素纳米晶总质量=(1~2):(6~9)配比计算。
步骤(2)中所述的超声分散的条件优选为功率400~500W,温度控制在25~35℃,处理时间20~30min。
步骤(3)中所述的CNF/CNC/CS涂料优选为固含量是0.6~1.0%,粘度是70~90mPa·s的CNF/CNC/CS涂料。
步骤(3)中所述的原纸优选为牛皮纸;更优选定量为40~50g/m2的牛皮纸。
步骤(3)中所述的涂布的条件优选如下:速度为10~28m/min,涂布量为2.0~3.0g/m2
步骤(3)中所述的干燥为红外线干燥。
所述的红外线干燥的具体操作优选为:利用电红外线发生器在75~85℃下对涂布纸样进行红外线干燥10~20min。
一种高阻隔全降解纤维素包装纸,通过上述制备方法制备得到。
所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标如下:抗张强度:2.58~3.12kN/m;撕裂强度:613~645mN;氧气透过率:6.2~11.7cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:148~196g/m2·day。
所述的高阻隔全降解纤维素包装纸在生鲜果蔬等食品包装保鲜材料中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明所用纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶、玉米淀粉以及牛皮纸都属于生物可降解的环保材料,制备得到的纤维素包装纸绿色可完全降解,可以代替传统塑料材料,用于生鲜果蔬等食品包装保鲜材料,缓解环境污染问题。
(2)CNF/CNC/CS涂料具有很好的氧气和水蒸气阻隔性能,在原纸表面涂布涂料后,使牛皮纸表现出较好的阻隔性能。红外线干燥技术有利于控制干燥速率,提高牛皮纸的紧度和表面光滑度,进一步提高阻隔性能。
(3)本发明所用糯玉米淀粉与纳米纤维素之间既存在氢键结合,而且糯玉米淀粉具有一定的黏性,均匀涂布过程有利于使牛皮纸表面更加平滑,使涂布牛皮纸展现出良好的机械强度和韧性,是一种具有良好加工适性的纸基阻隔包装材料。
本发明通过开发阻隔涂层,设计涂布工艺赋予牛皮纸良好阻隔性能,为植物纤维纸基材料在绿色包装尤其是在以纸代塑包装领域的应用提供新思路。因此,开发一种全降解的高阻隔纤维素包装纸将推动绿色包装产业发展,减少塑料在包装材料中用量,走的是低碳可持续发展道路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。下列实施例中未注明具体实验条件的试验方法,通常按照常规实验条件或按照制造厂所建议的实验条件。除非特别说明,本发明所用试剂和原材料均可通过市售获得。
1、本发明实施例中涉及的试剂药品均可从市场购买或按照现有技术方法制得。
CNF以漂白硫酸盐针叶木浆为原料,通过机械研磨制备得到。研磨后通过环境扫描电子显微镜观察CNF的形态。将CNF样品滴在云母片上,待干燥后进行表面喷金处理,然后在20kV电压条件下进行观察并拍摄CNF的形态图,使用Nano Measurer软件对CNF样品的直径和长度进行统计分析。
CNC以漂白硫酸盐针叶木浆为原料,通过酸水解方法制备,具体过程如下:将50mL浓度为64%的H2SO4溶液放在水浴锅中(水浴温度:45℃)。准确称取3.0g漂白硫酸盐针叶木浆,并将其缓慢的加入到64%的H2SO4溶液中,在45℃条件下搅拌水解50min。再加入前述反应体系10倍体积量的去离子水终止酸水解反应。然后采用离心分离的方法来洗涤固体物,上层溶液去掉,下层的固体沉降物继续加水洗涤,此离心洗涤过程重复若干次,直至上层溶液变浑浊。收集下层的固体物,将其装入透析袋中并放置于清水中进行透析,最后将透析袋中的固液再次进行离心分离处理,收集上层淡蓝色的溶液。进行旋转蒸发浓缩,可以得到不同浓度的CNC悬浮液,备用。
2、本发明实施例中涉及的各种参数的检测依据国家标准检测方法以及行业标准进行,具体为:
①抗张强度(GB/T 453-2002);
②撕裂强度(GB/T 455-2002);
③氧气透过率(GB/T 19789-2005);
④水蒸气透过率(GB/T 22921-2008)。
实施例1
本实施例提供一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素混合液制备:将质量浓度为8.0%的CNF(直径:30~62nm,长度:153~474nm)溶液和质量浓度为14%的CNC(直径:10~16nm,长度:123~174nm)溶液以质量比为1:5混合,电动搅拌(500rpm)使CNF/CNC混合溶液分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加质量浓度为10%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-AT0170)溶液,其中CS与CNF/CNC的质量比为1:6,超声(功率400W,温度控制在25℃,处理时间20min)分散后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料进行稀释处理,得到的涂料固含量为0.6%,粘度为70mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:40g/m2)进行涂布处理,涂布速度为10m/min,涂布量为2.0g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在75℃下对涂布纸样进行红外线干燥10min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本实施例的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:2.58kN/m;撕裂强度:613mN;氧气透过率:6.2cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:148g/m2·day。
实施例2
本实施例提供一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素混合液制备:将质量浓度为9.0%的CNF(直径:35~71nm,长度:100~426nm)溶液和质量浓度为15%的CNC(直径:13~18nm,长度:100~162nm)溶液以质量比为2:5混合,电动搅拌(600rpm)使CNF/CNC混合溶液分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加质量浓度为12%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-AT0170)溶液,其中CS与CNF/CNC的质量比为2:7,超声分散(功率400W,温度控制在30℃,处理时间25min)后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料进行稀释处理,得到涂料固含量为0.7%,粘度为75mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:45g/m2)进行涂布处理,涂布速度为16m/min,涂布量为2.4g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在80℃下对涂布纸样进行红外线干燥14min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本实施例的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:2.76kN/m;撕裂强度:634mN;氧气透过率:8.9cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:161g/m2·day。
实施例3
本实施例提供一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素混合液制备:将质量浓度为10%的CNF(直径:37~76nm,长度:180~500nm)溶液和质量浓度为15%的CNC(直径:15~20nm,长度:108~181nm)溶液以质量比为3:7混合,电动搅拌(700rpm)使CNF/CNC混合溶液分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加质量浓度为14%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-AT0170)溶液,其中CS与CNF/CNC的质量比为1:8,超声分散(功率500W,温度控制在30℃,处理时间25min)后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料进行稀释处理,得到涂料固含量为0.8%,粘度为85mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:50g/m2)进行涂布处理,涂布速度为22m/min,涂布量为2.8g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在85℃下对涂布纸样进行红外线干燥18min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本实施例的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:3.01kN/m;撕裂强度:638mN;氧气透过率:10.4cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:183g/m2·day。
实施例4
本实施例提供一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素混合液制备:将质量浓度为10%的CNF(直径:42~80nm,长度:125~436nm)溶液和质量浓度为16%的CNC(直径:12~17nm,长度:135~200nm)溶液以质量比为3:8混合,电动搅拌(800rpm)使CNF/CNC混合溶液分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加质量浓度为15%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-AT0170)溶液,其中CS与CNF/CNC的质量比为2:9,超声分散(功率500W,温度控制在35℃,处理时间30min)后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料进行稀释处理,得到涂料固含量为1.0%,粘度为90mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:50g/m2)进行涂布处理,涂布速度为28m/min,涂布量为3.0g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在85℃下对涂布纸样进行红外线干燥20min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本实施例的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:3.12kN/m;撕裂强度:645mN;氧气透过率:11.7cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:196g/m2·day。
对比例1与实施例1的区别在于省略步骤(2),即不使用玉米淀粉
本对比例提供一种全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素混合液涂料制备:将质量浓度为8.0%的CNF(直径:30~62nm,长度:153~474nm)溶液和质量浓度为14%的CNC(直径:10~16nm,长度:123~174nm)溶液以质量比为1:5混合,电动搅拌(500rpm)使CNF/CNC混合溶液分散均匀,得到CNF/CNC涂料;
(2)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC涂料进行稀释处理,得到涂料固含量为0.6%,粘度为70mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:40g/m2)进行涂布处理,涂布速度为10m/min,涂布量为2.0g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在75℃下对涂布纸样进行红外线干燥10min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本对比例的全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:2.13kN/m;撕裂强度:553mN;氧气透过率:26.4cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:287g/m2·day。
对比例2与实施例1的区别在于不使用CNC
本对比例提供一种全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素溶液制备:以漂白硫酸盐针叶木浆为原料,通过机械研磨制备得到CNF溶液,经电动搅拌(500rpm)分散均匀,得到质量浓度为8.0%的CNF(直径:30~62nm,长度:153~474nm)溶液,待用;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF溶液中添加质量浓度为10%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-A T0170)溶液,其中CS与CNF的质量比为1:6,超声分散(功率400W,温度控制在25℃,处理时间20min)后得到CNF/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CS涂料进行稀释处理,得到涂料固含量为0.6%,粘度为70mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:40g/m2)进行涂布处理,涂布速度为10m/min,涂布量为2.0g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在75℃下对涂布纸样进行红外线干燥10min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本对比例的全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:1.97kN/m;撕裂强度:569mN;氧气透过率:24.5cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:263g/m2·day。
对比例3与实施例1的区别在于不使用红外线干燥
本对比例提供一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素混合液制备:将质量浓度为8.0%的CNF(直径:30~62nm,长度:153~474nm)溶液和质量浓度为14%的CNC(直径:10~16nm,长度:123~174nm)溶液以质量比为1:5混合,电动搅拌(500rpm)使CNF/CNC混合溶液分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加质量浓度为10%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-AT0170)溶液,其中CS与CNF/CNC的质量比为1:6,超声分散(功率400W,温度控制在25℃,处理时间20min)后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料进行稀释处理,得到涂料固含量为0.6%,粘度为70mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:40g/m2)进行涂布处理,涂布速度为10m/min,涂布量为2.0g/m2。待涂布完成后,利用烘箱在75℃下对涂布纸样进行干燥10min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本对比例的全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:2.05kN/m;撕裂强度:563mN;氧气透过率:23.8cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:277g/m2·day。
对比例4与实施例1的区别在于不使用CNF
本对比例提供一种全降解纤维素包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)纳米纤维素溶液制备:以漂白硫酸盐针叶木浆为原料,通过酸水解制备得到的CNC溶液,经电动搅拌(500rpm)分散均匀,得到质量浓度为14%的CNC(直径:10~16nm,长度:123~174nm)溶液,待用;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNC溶液中添加质量浓度为10%的CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-A T0170)溶液,其中CS与CNC的质量比为1:6(干物质的配比),超声(功率400W,温度控制在25℃,处理时间20min)分散后得到CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNC/CS涂料进行稀释处理,得到的涂料固含量为0.6%,粘度为70mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:40g/m2)进行涂布处理,涂布速度为10m/min,涂布量为2.0g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在75℃下对涂布纸样进行红外线干燥10min,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
本对比例的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标:抗张强度:1.76kN/m;撕裂强度:532mN;氧气透过率:23.7cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:270g/m2·day。
对比例5与实施例1的区别在于不使用CNF/CNC
本对比例提供一种全降解包装纸的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)玉米淀粉涂料制备:将CS(糯玉米淀粉,市售,杭州普罗星淀粉有限公司,产品编号:STABI-AT0170)配置成质量浓度为10%的CS溶液,经超声(功率400W,温度控制在25℃,处理时间20min)分散后得到CS涂料;
(2)涂布处理:将步骤(1)中得到的CS涂料进行稀释处理,得到的涂料固含量为0.6%,粘度为70mPa·s,使用涂布机对牛皮纸(定量:40g/m2)进行涂布处理,涂布速度为10m/min,涂布量为2.0g/m2。待涂布完成后,利用电红外线发生器在75℃下对涂布纸样进行红外线干燥10min,得到全降解包装纸。
本对比例的全降解包装纸的性能指标:抗张强度:1.18kN/m;撕裂强度:362mN;氧气透过率:29.4cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:303g/m2·day。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)纳米纤维素混合液制备:将纤维素纳米纤丝溶液和纤维素纳米晶溶液混合,分散均匀,得到CNF/CNC混合溶液;
(2)玉米淀粉/纳米纤维素涂料制备:向步骤(1)中得到的CNF/CNC混合溶液中添加玉米淀粉溶液,超声分散后得到CNF/CNC/CS涂料;
(3)涂布处理:将步骤(2)中得到的CNF/CNC/CS涂料均匀涂布在原纸表面,然后将样品进行干燥处理,得到高阻隔全降解纤维素包装纸。
2.根据权利要求1所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝是直径为30~80nm、长度为100~500nm的纤维素纳米纤丝;
步骤(1)中所述的纤维素纳米晶是直径为10~20nm、长度为100~200nm的纤维素纳米晶;
步骤(2)中所述的玉米淀粉为糯玉米淀粉。
3.根据权利要求1所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝溶液的浓度为质量百分比8%~10%;
步骤(1)中所述的纤维素纳米晶溶液的浓度为质量百分比14%~16%;
步骤(2)中所述的玉米淀粉溶液的浓度为质量百分比10%~15%。
4.根据权利要求1所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的纤维素纳米纤丝和所述的纤维素纳米晶按质量比8~30:70~128配比;
步骤(2)中所述的玉米淀粉的用量按玉米淀粉质量:纤维素纳米纤丝和纤维素纳米晶总质量=(1~2):(6~9)配比计算。
5.根据权利要求1所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的分散的方式包括搅拌和超声;
步骤(2)中所述的超声分散的条件为功率400~500W,温度控制在25~35℃,处理时间20~30min。
6.根据权利要求1所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于:
步骤(3)中所述的CNF/CNC/CS涂料为固含量是0.6~1.0%,粘度是70~90mPa·s的CNF/CNC/CS涂料;
步骤(3)中所述的原纸为牛皮纸;
步骤(3)中所述的涂布的条件如下:速度为10~28m/min,涂布量为2.0~3.0g/m2
步骤(3)中所述的干燥为红外线干燥。
7.根据权利要求6所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的制备方法,其特征在于:
所述的牛皮纸是定量为40~50g/m2的牛皮纸;
所述的红外线干燥的具体操作为:利用电红外线发生器在75~85℃下对涂布纸样进行红外线干燥10~20min。
8.一种高阻隔全降解纤维素包装纸,其特征在于:通过权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的高阻隔全降解纤维素包装纸,其特征在于:所述的高阻隔全降解纤维素包装纸的性能指标如下:抗张强度:2.58~3.12kN/m;撕裂强度:613~645mN;氧气透过率:6.2~11.7cm3/m2·day·0.1Mpa;水蒸气透过率:148~196g/m2·day。
10.权利要求8或9所述的高阻隔全降解纤维素包装纸在食品包装保鲜材料中的应用。
CN202310052451.9A 2023-02-02 2023-02-02 一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用 Pending CN116240751A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310052451.9A CN116240751A (zh) 2023-02-02 2023-02-02 一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310052451.9A CN116240751A (zh) 2023-02-02 2023-02-02 一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116240751A true CN116240751A (zh) 2023-06-09

Family

ID=86623565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310052451.9A Pending CN116240751A (zh) 2023-02-02 2023-02-02 一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116240751A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105461971A (zh) * 2015-12-17 2016-04-06 华南理工大学 纳米纤维素基氧化淀粉复合生物胶乳及其制备与应用
CN109749108A (zh) * 2019-02-28 2019-05-14 华南理工大学 一种可食木薯淀粉复合包装膜及其制备方法和应用
CN111172805A (zh) * 2020-01-10 2020-05-19 中国制浆造纸研究院有限公司 一种生物质基阻隔涂层的制备方法
CN113152150A (zh) * 2021-04-09 2021-07-23 阿尔诺维根斯(衢州)特种纸有限公司 一种高透明高阻隔纤维素纸的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105461971A (zh) * 2015-12-17 2016-04-06 华南理工大学 纳米纤维素基氧化淀粉复合生物胶乳及其制备与应用
CN109749108A (zh) * 2019-02-28 2019-05-14 华南理工大学 一种可食木薯淀粉复合包装膜及其制备方法和应用
CN111172805A (zh) * 2020-01-10 2020-05-19 中国制浆造纸研究院有限公司 一种生物质基阻隔涂层的制备方法
CN113152150A (zh) * 2021-04-09 2021-07-23 阿尔诺维根斯(衢州)特种纸有限公司 一种高透明高阻隔纤维素纸的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUYAO ZHANG ET AL.,: "The effects of cellulose nanocrystal and cellulose nanofiber on the properties of pumpkin starch-based composite films", INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES, no. 192, pages 444 - 451, XP086848703, DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.09.187 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
George et al. Surface and thermal characterization of natural fibres treated with enzymes
Diop et al. Isolation of lignocellulose nanofibrils (LCNF) and application as adhesive replacement in wood composites: example of fiberboard
Aimin et al. Influence of ultrasound treatment on accessibility and regioselective oxidation reactivity of cellulose
Jayamani et al. Comparative study of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis of natural fibres treated with chemical, physical and biological methods
CN103590281B (zh) 表胶液及应用该表胶液的施胶纸
CN109680556B (zh) 一种防油包装纸及其制备方法
Chu et al. Enzymatic conversion of newspaper and office paper to fermentable sugars
CN110195373B (zh) 一种食品防油纸及其制备方法
US11524921B2 (en) Composite materials containing hemp and nanocellulose
CN107881842B (zh) 一种利用秸秆和废纸浆制备高强度瓦楞原纸的方法
NL2033715B1 (en) Superhydrophobic heat-resistant paper-based material and a preparation method thereof
Du et al. The fluorine-free coating has excellent hydrophobic and oleophobic properties for porous cellulose-based materials
Narkchamnan et al. Thermo-molded biocomposite from cassava starch, natural fibers and lignin associated by laccase-mediator system
CN108221438A (zh) 一种漂白桉木浆纳米纤维素的制备方法
Koskela et al. An oxidative enzyme boosting mechanical and optical performance of densified wood films
CN105461971B (zh) 纳米纤维素基氧化淀粉复合生物胶乳及其制备与应用
CN115075058A (zh) 一种降解防油阻隔纸及其制备工艺
Marim et al. Environmentally friendly process based on a combination of ultrasound and peracetic acid treatment to obtain cellulose from orange bagasse
Li et al. Improved chemical reactivity of lignocellulose from high solids content micro-fibrillation by twin-screw extrusion
Kalyoncu et al. Bacterial cellulose as reinforcement in paper made from recycled office waste pulp
George et al. Improving the accessibility of hemp fibres using caustic to swell the macrostructure for enzymatic enhancement
Arslan et al. Effects of the surface morphology and conformations of lignocellulosic biomass biopolymers on their nanoscale interactions with hydrophobic self-assembled monolayers
CN102718878A (zh) 氧化淀粉的制备方法及其应用
CN116240751A (zh) 一种高阻隔全降解纤维素包装纸及其制备方法与应用
CN109096546A (zh) 一种利用纤维素纳米晶体生产高性能塑料薄膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination