CN116356603A - 一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法及应用，属于食品包装和涂料技术领域。本发明方法具体包括如下步骤：按配比将壳聚糖加入到乙酸溶液中，加热搅拌至澄清，得到酸性壳聚糖溶液；然后按配比将棕榈蜡加入到所述酸性壳聚糖溶液中，将所得混合液升温至80‑100℃恒温高速搅拌乳化5‑15min；乳化结束后，将所得乳化液迅速放入冷水中冷却至室温，得到所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。本发明采用单层涂布制备防水防油食品卡纸，简化了操作，用较低的涂布量达到较好的防水、防油和抑菌效果，降低了生产成本。涂布量在5‑10g/m2时，Cobb60值可达5‑9g/m2，防油等级可达11～12级，水接触角可达130°以上，抑菌率达到90％以上。
Description
技术领域
本发明属于食品包装和涂料技术领域，具体涉及一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法及应用。
背景技术
食品包装是影响食品质量和安全的重要因素，其中具有防水防油以及抑菌性能的食品包装纸，不仅可以防止内部液体物质的渗漏，还可以抑制细菌的繁殖，达到延长食品保质期的效果。目前在防水防油食品包装纸领域主要通过在纸基表面淋覆一层塑料薄膜或施胶涂布含氟类防水防油剂来实现对水和油的阻隔。然而淋膜产品一直存在难降解、难回收等问题，而含氟类防水防油剂又存在对人体有害物质，难以满足绿色环保的要求。因此可再生、可降解且无毒的生物质材料被越来越广泛地用于制备纸张的防水防油涂料。一些多糖、蛋白质、脂质等生物质材料，因其具有很好的成膜性或具有极性基团，对液体和气体都具有很好的阻隔性能。然而单一物质或单一涂层都不能同时达到很好的防水防油效果，所以很多研究都致力于构建疏水和防油双涂层，但双层涂布相比于单层涂布操作难度和生产成本都明显增加，更难形成规模化生产。
本发明要解决的技术问题有以下几点：
1、解决防水防油纸含氟、难降解问题
目前在防水防油食品包装纸领域主要通过在纸基表面淋覆一层塑料薄膜或施胶涂布含氟类防水防油剂来实现纸张对液体的阻隔。然而淋膜的塑料包括可降解的高分子材料PLA，一直存在常温难降解、难回收等问题，而含氟类防水防油剂不仅价格昂贵，而且具有潜在的健康危害和环境风险。因此可再生、可降解且无毒的生物质材料被广泛用于制备纸张的防水防油涂料是必然的趋势。
2、解决棕榈蜡乳化问题
蜡和油的乳化剂大致分为离子型和非离子型表面活性剂、天然乳化剂、固体微粒乳化剂、辅助乳化剂等，然而其中传统常用来乳化蜡的SDS、Tween80、Span80等表面活性剂通常都具有用量较大，成本较高，环境友好性和生物相容性相对较差等缺点。
3、解决单层涂布难以同时具有较高防水、防油和抗菌性能问题
目前很多研究都致力于分别构建疏水和防油涂层来制备纸张的防水防油涂层，但双层涂布相比于单层涂布操作难度和生产成本都明显增加，更难形成规模化生产。而现阶段很少有单层涂布同时具有较高防水、防油和抗菌性能的多功能涂料来制备防水防油食品包装纸。
基于上述理由，提出本申请。
发明内容
基于上述理由，针对现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法及应用，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。
为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：
一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法，所述方法具体包括如下步骤：
按配比将壳聚糖加入到乙酸溶液中，加热搅拌至澄清，得到酸性壳聚糖溶液；然后按配比将棕榈蜡加入到所述酸性壳聚糖溶液中，将所得混合液升温至80-100℃恒温高速搅拌乳化5-15min；乳化结束后，将所得乳化液迅速放入冷水中冷却至室温，得到所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。
进一步地，上述技术方案，所述乙酸溶液中无水乙酸的质量分数优选为1-3wt％。
进一步地，上述技术方案，所述乙酸溶液由无水乙酸与去离子水配制而成，具体配制方法如下：将适量去离子水加入到1-3g无水乙酸中，磁力搅拌3-5min，得到质量分数约为1-3wt％的乙酸溶液。
进一步地，上述技术方案，所述壳聚糖与无水乙酸的质量比为1：1，也就是说，在所述酸性壳聚糖溶液中，壳聚糖的质量分数与无水乙酸的质量分数相同。
进一步地，上述技术方案，所述加热搅拌的温度优选为40-50℃。
进一步地，上述技术方案，所述棕榈蜡与壳聚糖的质量比为3:7-9:1。
进一步地，上述技术方案，所述乳化的温度优选为90℃，乳化的时间优选为10min。
进一步地，上述技术方案，所述高速搅拌乳化采用的是高速分散机乳化，高速分散机的转速为8000-12000r/min，较优选为10000r/min的转速。
进一步地，上述技术方案，所述冷水优选为冰水混合物，且水浴用水温度为0℃。
本发明的第二个目的在于提供上述所述方法制备得到的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料。
本发明的第二个目的在于提供上述所述防水防油食品包装纸用多功能环保涂料在制备防水防油食品包装纸中的应用。
一种防水防油食品包装纸，包括纸张本体(原纸)，所述纸张本体一面涂有防水防油层，所述防水防油层是利用上述所述防水防油食品包装纸用多功能环保涂料涂覆后干燥制得。
进一步地，上述技术方案，所述防水防油层定量为5-10g/m2。
进一步地，上述技术方案，所述纸张本体优选为白色卡纸。
进一步地，上述技术方案，所述干燥的温度为90-100℃，干燥的时间为5-15min。
本发明采用的各原料所起的作用以及涉及的反应机理如下：
壳聚糖在酸性环境中由于氨基的存在而带有一定的正电性，而棕榈蜡的成分中含有高级脂肪酸。在高速分散的状态下，壳聚糖可以有效吸附在棕榈蜡液滴表面，在水和蜡的界面上稳定存在，使其无法凝结和团聚在一起，在冷水中快速冷却后形成微米级的棕榈蜡颗粒。此外，壳聚糖不仅是一种天然高分子抗菌材料，其溶液具有一定的粘度和抗菌性能，因此在乳液中还可以充当稳定剂、抗菌剂，提高了乳液的稳定性以及延长了乳液的储存时间。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明仅以天然可再生、可降解、无毒的生物质材料壳聚糖和棕榈蜡为主要原料制备防水防油乳液，原料种类少且绿色环保，在使用过程中不会对人体造成危害，在自然环境中易降解、无残留，不会引起环境污染。
(2)本发明采用的壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，其分子上含有亲水的氨基及羟基基团又含有疏水的乙酰基，在酸性体系中氨基带正电，使其不仅有良好的防油、抗菌性能，还能作为表面活性剂吸附在油水界面。本发明直接以作为防油抗菌剂的壳聚糖作为乳化剂乳化棕榈蜡，不需要额外添加乳化剂，节省了原料，而且减少了操作步骤，最终降低了生产成本，而且所制得的乳液粒径小、稳定性好。
(3)本发明采用一定量的壳聚糖乳化棕榈蜡得到的乳液，棕榈蜡颗粒呈多分散性地分布在壳聚糖乳液中。涂布后较高的干燥温度使得乳液发生了相分离，棕榈蜡颗粒在涂层上表面发生了凝聚和团聚，致使单次涂布后的涂层高温干燥后具有比双层涂布更好的效果。位于涂层下层的壳聚糖形成了均匀连续的薄膜为涂层提供良好的防油性能，其中有一部分渗入纸张提高了涂层与纸张的结合强度。而位于涂层上层的棕榈蜡在经过鼓式干燥器干燥后形成了一层平整的蜡膜，在降低了表面能的同时提高了纸张的防水性能，其一部分渗入壳聚糖薄膜提高了与壳聚糖薄膜的结合强度。
(4)本发明采用单层涂布制备防水防油食品卡纸，简化了操作，用较低的涂布量达到较好的防水、防油和抑菌效果，降低了生产成本。涂布量在5-10g/m2时，Cobb60值可达5-9g/m2，防油等级可达11～12级，水接触角可达130°以上，抑菌率达到90％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料及其应用的工艺流程图；
图2为实施例1-4制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料在放置2周后的实物照片；
图3为实施例1-4制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料中棕榈蜡颗粒在1000倍显微镜下的状态图；
图4为应用实施例1-5中采用的纸张本体(原纸)的实物图；
图5为应用实施例1-4中制备的防水防油食品包装纸的水接触角测试结果图；
图6为应用实施例5中采用的灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸在刚滴水时表面情况对照图；
图7为应用实施例5中灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸表面滴水5分钟擦除后情况对照图；
图8为应用实施例5中灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸表面滴1级防油等级测试液(蓖麻油)后情况对照图；
图9为应用实施例5中灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸表面滴12级防油等级液后情况对照图。
具体实施方式
本发明采用棕榈蜡作为疏水材料，用壳聚糖作为防油剂、表面活性剂、稳定剂和抗菌剂在弱酸性体系中乳化棕榈蜡制备防水防油涂料，将上述所得乳液单层涂布于纸张上，用鼓式干燥器高温干燥后得到具有较高接触角以及防水、防油性能的纸张。
本发明的创新点之一是：本发明原料绿色环保、无毒无害，乳液制备过程简单，且粒径小、稳定性好。采用醋酸溶液溶解壳聚糖，在弱酸性体系中不加额外的乳化剂，直接以具有防油和抗菌性能的壳聚糖为乳化剂，在90℃水浴加热中用10000r/min的高速分散机乳化棕榈蜡，完成后迅速放入冷水中冷却至室温，制得同时具备防水防油抑菌性能的乳液。
本发明的创新点之二是：本发明采用单层涂布结合鼓式干燥器90℃以上高温干燥制备防水防油食品卡纸，简化了涂布和干燥流程，且用较低的涂布量达到较好的防水、防油和抑菌效果，减少了涂料用量、人工和能耗，降低了生产成本。涂布量在5-10g/m2时，Cobb60值可达5-9g/m2，防油等级可达11～12级，水接触角可达130°以上，抑菌率达到90％以上。
其机理是利用高温状态下水相和油相发生相分离，油相浮于水相上层，凝固后在纸张表面形成类似双层涂布的涂层，为纸张表面提供防水防油性能。与双层涂布相比，此方法不仅操作简单，而且涂层之间的结合也更加稳定。同时由于涂层中壳聚糖的存在，所以纸张还具有良好的抑菌性能，用于食品包装可以延长食品的货架期。
下面通过实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。
根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。
为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
本发明中所采用的设备和原料等均可从市场购得，或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
下述应用实施例中涉及的防水防油卡纸的制备及检测方法具体如下：
(1)防水防油卡纸的制备：取一张待涂卡纸，在一面用K303电动涂布机六号刮棒单层涂布，涂布速度1m/min，涂布量通过乳液浓度控制在10以内，放入90-100℃的鼓式干燥器中干燥5min-15min，随后对其防水防油性能进行表征。
(2)Cobb值检测：按照国家标准GB/T1540-2002《纸和纸板吸水性的测定(可勃法)》测定纸板的吸水性。测试方法按照如下公式计算涂布后的重量m2与涂布前的重量m1的差值，选择测试时间为60s。
C＝(m2-m1)×100
(3)防油性能检测：采用造纸行业普遍使用的标准Oil Kit Test-TAPPI T559pm-12国际通用测试法测定纸张防油等级，按要求配比防油性能等级测试溶液如下表1所示。
表1
(4)水接触角测试：利用接触角测试仪(DSA25，Kruss GmbH，德国)测试水接触角。
(5)抑菌率测试：称取纸张样品，剪成1.0cm×1.0cm大小，置于250mL的锥形瓶中，加入70mL的LB液体培养基，使用高压灭菌锅灭菌30min，静置24h后加入5mL大肠杆菌悬液，将锥形瓶固定于震荡摇床上以250r/min振荡1h，取1ml震荡后的菌悬液，加入9ml的液体培养基中后做10倍系列稀释，以便计算对照样品菌落数。取40μL的菌悬液均匀涂在90mm的固体培养基上，然后倒置在微生物培养箱中培养大肠杆菌，37℃温度下培养24h后拍摄培养基得出菌落数，每个稀释倍数菌悬液都进行涂平板实验以计算菌落数。空白样品组加入的是与被试样品组重量、大小一致但不未涂布的纸样。不加样品组是不加入任何纸样，其他操作均与样品组相同。
抑菌率X计算公式如下：
式中：
A：空白样品平均菌落数；
B：被试样品平均菌落数。
实施例1
本实施例的一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法，所述方法具体包括如下步骤：
将94g去离子水加入到3g无水乙酸中，磁力搅拌5min，再加入3g壳聚糖，在40-50℃加热条件下磁力搅拌至澄清，得到酸性体系下质量分数3wt％的壳聚糖溶液。将27g棕榈蜡(即按棕榈蜡和壳聚糖9:1的质量比列)加入到壳聚糖溶液中，水浴加热至90℃。在90℃水浴下用10000r/min的高速分散机乳化10min。将乳化得到的乳液迅速放入冰水中冷却至室温，得到防水防油乳液，即所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。
实施例2
本实施例的一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法，所述方法具体包括如下步骤：
将98g去离子水加入到1g无水乙酸中，磁力搅拌3min，再加入1g壳聚糖，在40-50℃加热下磁力搅拌至澄清，得到酸性体系下质量分数1wt％的壳聚糖溶液。将4g棕榈蜡(即按棕榈蜡和壳聚糖8:2的质量比列)加入到壳聚糖溶液中，水浴加热至90℃。在90℃水浴下用10000r/min的高速分散机乳化10min。将乳化得到的乳液迅速放入冰水中冷却至室温，得到防水防油乳液，即所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。
实施例3
本实施例的一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法，所述方法具体包括如下步骤：
将96g去离子水加入到2g无水乙酸中，磁力搅拌3min，再加入2g壳聚糖，在40-50℃加热下磁力搅拌至澄清，得到酸性体系下质量分数2wt％的壳聚糖溶液。将18g棕榈蜡(即按棕榈蜡和壳聚糖9:1的质量比列)加入到壳聚糖溶液中，水浴加热至90℃。在90℃水浴下用10000r/min的高速分散机乳化10min。将乳化得到的乳液迅速放入冰水中冷却至室温，得到防水防油乳液，即所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。
实施例4
本实施例的一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法，所述方法具体包括如下步骤：
将96g去离子水加入到2g无水乙酸中，磁力搅拌3min，再加入2g壳聚糖，在40-50℃加热下磁力搅拌至澄清，得到酸性体系下质量分数2wt％的壳聚糖溶液。将10g棕榈蜡(即按棕榈蜡和壳聚糖10:2的质量比列)加入到壳聚糖溶液中，水浴加热至90℃。在90℃水浴下用10000r/min的高速分散机乳化10min。将乳化得到的乳液迅速放入冰水中冷却至室温，得到防水防油乳液，即所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。
结构测试：
图2为实施例1-4制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料(乳液)在放置2周后的实物照片；由图2可以看出，各实施例制备的乳液均未有明显分层，说明乳液具有较好的稳定性。
图3为实施例1、2、3、4制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料(乳液)中棕榈蜡颗粒在1000倍显微镜下的状态图。由图3可以看出，棕榈蜡颗粒显现较规则的球形，且颗粒大小均匀，乳液状态稳定。
应用实施例1
将实施例1的防水防油乳液用于制备防水防油食品包装纸，具体应用方法如下：
取一张白卡纸，在一面用K303电动涂布机六号刮棒单层涂布，涂布速度1m/min，涂布量9.5g/m2，放入90-100℃的鼓式干燥器中干燥10min，得到所述的防水防油食品包装纸。随后对其防水防油性能进行表征。所得纸张水接触角130.9°，cobb60值为7.7g/m2，kit值为12级，抑菌率达92.7％。
应用实施例2
将实施例2的防水防油乳液用于制备防水防油食品包装纸，具体应用方法如下：
取一白卡纸，在一面用K303电动涂布机六号刮棒单层涂布，涂布速度1m/min，涂布量7.5g/m2，放入90-100℃的鼓式干燥器中干燥10min，得到所述的防水防油食品包装纸。随后对其防水防油性能进行表征。所得纸张水接触角136.3°，cobb60值为8.6g/m2,kit值为12级，抑菌率达93.4％。
应用实施例3
将实施例3的防水防油乳液用于制备防水防油食品包装纸，具体应用方法如下：
取一张白卡纸，在一面用K303电动涂布机六号刮棒单层涂布，涂布速度1m/min，涂布量8.5g/m2，放入90-100℃的鼓式干燥器中干燥10min，得到所述的防水防油食品包装纸。随后对其防水防油性能进行表征。所得纸张水接触角136.5°，Cobb60值为9.0g/m2,kit值为11级，抑菌率达92.3％。
应用实施例4
将实施例4的防水防油乳液用于制备防水防油食品包装纸，具体应用方法如下：
取一张白卡纸，在一面用K303电动涂布机六号刮棒单层涂布，涂布速度1m/min，涂布量6.5g/m2，放入90-100℃的鼓式干燥器中干燥10min，得到所述的防水防油食品包装纸。随后对其防水防油性能进行表征。所得纸张水接触角130.2°，Cobb60值为7.8g/m2,kit值为12级，抑菌率达93.1％。
应用实施例5
将实施例4的防水防油乳液用于制备防水防油食品包装纸，具体应用方法如下：
取一张灰底白卡纸，在灰的一面用K303电动涂布机六号刮棒单层涂布，涂布速度1m/min，涂布量6.5g/m2，放入90-100℃的鼓式干燥器中干燥10min，得到所述的防水防油食品包装纸。随后对其防水防油性能进行表征。所得纸张水接触角132.4°，Cobb60值为7.3g/m2，kit值为12级，抑菌率达93.0％。
图4为应用实施例所用原纸：其中左边灰底白卡纸为应用实施例5所用原纸，其中右边白卡纸为应用实施例1、2、3、4所用原纸。
图5为应用实施例1、2、3、4制备的防水防油食品包装纸的水接触角测试结果图，由图5可以看出，各实施例的水接触角都在130°以上，具有良好的疏水性能。
图6为应用实施例5中采用的灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸在刚滴水时表面情况对照图。由图6可以看出，原纸在刚滴水时，水已经开始渗透卡纸，而涂布后的灰底白卡纸未有明显被水渗透的情况。
图7为应用实施例5中灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸表面滴水5分钟擦除后情况对照图；由图7可以看出，原纸擦除后表面仍有明显的水迹，而涂布后的灰底白卡纸未有明显水迹。故涂布纸具有良好的防水效果。
图8为应用实施例5中灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸表面滴1级防油等级测试液(蓖麻油)后情况情况对照图；由图8可以看出，原纸滴下测试液后迅速渗透卡纸，而涂布后的灰底白卡纸未有明显渗透情况。故灰底白卡纸原纸防油等级为0级。
图9为应用实施例5中灰底白卡纸原纸和制备的防水防油食品包装纸表面滴12级防油等级液后情况对照图，由图9可以看出，原纸滴下测试液后迅速渗透卡纸，而涂布后的灰底白卡纸未有明显渗透情况。故涂布后灰底白卡纸防油等级为12级，具有优秀的防油效果。
Claims (10)
1.一种一步法制备防水防油食品包装纸用多功能环保涂料的方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：
按配比将壳聚糖加入到乙酸溶液中，加热搅拌至澄清，得到酸性壳聚糖溶液；然后按配比将棕榈蜡加入到所述酸性壳聚糖溶液中，将所得混合液升温至80-100℃恒温高速搅拌乳化5-15min；乳化结束后，将所得乳化液迅速放入冷水中冷却至室温，得到所述的防水防油食品包装纸用环保涂料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述乙酸溶液中无水乙酸的质量分数为1-3wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述壳聚糖与无水乙酸的质量比为1：1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述棕榈蜡与壳聚糖的质量比为3:7-9:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述乳化的温度为90℃，乳化的时间为10min。
6.权利要求1-5任一项所述的方法制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料。
7.权利要求1-5任一项所述的方法制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料在制备防水防油食品包装纸中的应用。
8.一种防水防油食品包装纸，其特征在于：包括纸张本体，所述纸张本体一面涂有防水防油层，所述防水防油层是利用权利要求1-5任一项所述方法制备的防水防油食品包装纸用多功能环保涂料涂覆后干燥制得。
9.根据权利要求8所述的防水防油食品包装纸，其特征在于：所述防水防油涂层的定量为5-10g/m2。
10.根据权利要求8所述的防水防油食品包装纸，其特征在于：所述干燥的温度为90-100℃，干燥的时间为5-15min。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4303415A1 (de) * | 1993-02-05 | 1994-08-11 | Adolf Riedl | Emulsion enthaltend Chitosan |
| US20110084421A1 (en) * | 2007-07-30 | 2011-04-14 | Soane Labs, Llc | Ultraphobic Compositions and Methods of Use |
| CN107190574A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-22 | 滁州海川印刷包装有限公司 | 一种漆酶接枝改性壳聚糖协同棕榈乳液的复合包装纸涂布液 |
| CN110792004A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-14 | 界首市天路包装材料有限公司 | 一种可降解食品包装纸的抗菌防油改性方法 |
| CN114059386A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-18 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种具有防水防油性能的水性涂料及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-05-06 CN CN202310503128.9A patent/CN116356603A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4303415A1 (de) * | 1993-02-05 | 1994-08-11 | Adolf Riedl | Emulsion enthaltend Chitosan |
| US20110084421A1 (en) * | 2007-07-30 | 2011-04-14 | Soane Labs, Llc | Ultraphobic Compositions and Methods of Use |
| CN107190574A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-09-22 | 滁州海川印刷包装有限公司 | 一种漆酶接枝改性壳聚糖协同棕榈乳液的复合包装纸涂布液 |
| CN110792004A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-14 | 界首市天路包装材料有限公司 | 一种可降解食品包装纸的抗菌防油改性方法 |
| CN114059386A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-18 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种具有防水防油性能的水性涂料及其制备方法和应用 |
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