CN116876261A - 一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物纤维涂料技术领域，具体地说，涉及一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法。其包括天然粉状物；天然乳胶；蒙脱土；竹炭粉；滑石粉和清水。本发明中，用纯植物纤维提取物制做的涂料，可与普通纸张无缝覆合，形成一种可以防油防渗的无塑纸张，更环保，而且具备更好的高阻隔性能；其主要成份是CA植物纤维素，该成份来源于植物，和纸张可完全融为一体，该涂料每平米用量仅5克‑8克，相比传统PE阻隔层的用量为每平米15克‑18克，PLA阻隔层的用量为每平米30克左右而言，只有传统材料的3分之一都不到，同样性能用料更少；而且因为不含塑料成份，在末端垃圾回收环节可与原纸一起加工处理，二次利用成本要对较低。
Description
技术领域
本发明涉及植物纤维涂料技术领域，具体地说，涉及一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法。
背景技术
一般传统的包装用纸表面都有覆盖有一层抗渗透的薄膜一般为PE膜，广泛用于制做成为一次性纸杯、纸碗、纸盒、纸袋等包装容器，因该类薄膜主要成分为塑料，如果用来做食品包装容器，会有微塑料进入食物中，不利于环境保护和人体健康。
同类技术如PLA涂料(一种淀粉基改性材料)被提出作为替代方案。然而，PLA涂料存在一些缺点：
1、PLA涂料的生产原料主要是淀粉，而全球淀粉类食物已经相对紧张，使用淀粉材料制作包装产品将会更加奢侈；
2、PLA涂料与普通纸张覆合时，所需用量比传统PE涂层多一倍左右才能达到相同的物理性能；
3、PLA涂料制作的纸张在垃圾末端回收时，由于淀粉层与纸张不易分离，因此二次回收利用需要进行更多的提纯处理，增加了利用难度，一般的废纸回收企业不会收取此类废品。
因此，为了解决传统技术的不足，现有技术需要一种无塑防油纸张的新型涂料，该涂料应该不含塑料成分，具备环保、健康的特性，并且能够与纸张完全融为一体，拥有较好的高阻隔性能；此外，新型涂料的使用量应该更少，以符合降低碳足迹的趋势，并且在末端回收环节具备较低的二次利用成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，包括以下原料：
天然粉状物，20-30重量份；
天然乳胶，8-10重量份；
蒙脱土，3-4重量份；
竹炭粉，7-8重量份；
滑石粉，4-5重量份；
清水，余量；
所述天然粉状物的制备原料包括棉花秸秆、麦草秸秆、稻草、芦苇、麻皮和桑皮。
作为本技术方案的进一步改进，所述天然粉状物的制备方法如下：
S1.1、将棉花秸秆、麦草秸秆、稻草、芦苇、麻皮、和桑皮粉碎打磨成粉后，用亚硫酸盐溶液和碱溶液高压高温蒸煮，温度达到130-150℃时，加入特殊氧化剂，得到纤维素氧化物。
S1.2、在纤维素氧化物中加入无机酸溶液，混合搅拌均匀后放入反应釜进行升温水解制得混合液，然后再加入盐酸，再次用反应釜进行升温水解，反应结束后经冷却送入中和槽，用液碱调至中性，过滤后固态物干燥，最后经粉碎精磨得天然粉状物。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，特殊氧化剂采用过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、硝基雀稗酮氧化剂、五氧化二磷和二氧化锰中的一种。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，第一次水解温度为95-100℃，水解时间1-1.5h。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，盐酸与混合液的比例为1：10000。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，第二次水解温度为95-100℃，水解时间2-3h。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，干燥温度为80-100℃。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，无机酸溶液采用盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、硝酸、氯酸和醋酸中的一种。
另一方面，本发明提供了一种用于上述中任意一项所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料的制备方法，包括以下步骤：
S2.1、将天然粉状物、天然乳胶、蒙脱土、竹炭粉和滑石粉加入清水中，加热至90-95℃，搅拌30-35min，得到反应液；
S2.2、将以上反应液混合，搅拌均匀，加热至65℃进行磨浆，搅拌时长为45-55min得到涂料，冷却后制得纯植物纤维涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法中，制备的涂料为纯植物纤维提取，主要成份是CA植物纤维素，通过高压涂布的方式作用于原纸表面，在原纸表面可快速形成阻隔层，可起到防油防渗的功能。用于制作不含塑料的一次性纸杯、餐盒、纸碗、纸盘等食品包装容器，不含塑料成份，更环保更健康。
2、该用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法中，制备的涂料主要与原纸结合后使用，本身涂料成份为CA植物纤维素，和纸张成份大体一致，在末端回收利用环节，不存在膜纸分离，只需要按照处理纸张的正常流程即可，及大的降低了回收成本。
3、该用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料及其制备方法中，制备的涂料如果用在食品包装容器的纸张时(原纸g重：190g-350g)，每平米只需要5g-8g的用量，就可以在挺度和阻隔性能方面达到物理性能。相比传统PE淋膜纸，其阻隔层用量为每平米15g到18g，PLA淋膜纸阻隔层用量为每平米30g，该发明在纸张表面的使用量不到传统材料的3分之一。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，包括以下原料：
天然粉状物，20-30重量份；
天然乳胶，8-10重量份；
蒙脱土，3-4重量份；
竹炭粉，7-8重量份；
滑石粉，4-5重量份；
清水，余量。
天然粉状物的制备原料包括棉花秸秆、麦草秸秆、稻草、芦苇、麻皮和桑皮；根据图1所示，天然粉状物的制备方法如下：
1、将棉花秸秆、麦草秸秆、稻草、芦苇、麻皮、和桑皮粉碎打磨成粉后，用亚硫酸盐溶液和碱溶液高压高温蒸煮，温度达到130-150℃时，加入特殊氧化剂，得到纤维素氧化物。
2、在纤维素氧化物中加入无机酸溶液，混合搅拌均匀后放入反应釜进行升温水解制得混合液，温度为95-100℃，水解时间1-1.5h，然后再加入盐酸，盐酸与混合液的比例为1：10000，再次用反应釜进行升温水解，温度为95-100℃，水解时间2-3h，反应结束后经冷却送入中和槽，用液碱调至中性，过滤后固态物在80-100℃下干燥，最后经粉碎精磨得天然粉状物。
上述中，特殊氧化剂采用过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、硝基雀稗酮氧化剂、五氧化二磷和二氧化锰中的一种。
无机酸溶液采用盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、硝酸、氯酸和醋酸中的一种。
本发明实施例还提供了用于制备上述用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料的制备方法，具体步骤如下：
1、将天然粉状物、天然乳胶、蒙脱土、竹炭粉和滑石粉加入清水中，加热至90-95℃，搅拌30-35min，得到反应液；
2、将以上反应液混合，搅拌均匀，加热至65℃进行磨浆，搅拌时长为45-55min得到涂料，冷却后制得纯植物纤维涂料。
本发明制备的涂料为纯植物纤维提取，主要成份是CA植物纤维素，通过高压涂布的方式作用于原纸表面，在原纸表面可快速形成阻隔层，可起到防油防渗的功能。用于制作不含塑料的一次性纸杯、餐盒、纸碗、纸盘等食品包装容器，不含塑料成份，更环保更健康。
该涂料主要与原纸结合后使用，本身涂料成份为CA植物纤维素，和纸张成份大体一致，在末端回收利用环节，不存在膜纸分离，只需要按照处理纸张的正常流程即可，及大的降低了回收成本。
该涂料如果用在食品包装容器的纸张时(原纸g重：190g-350g)，每平米只需要5g-8g的用量，就可以在挺度和阻隔性能方面达到物理性能。相比传统PE淋膜纸，其阻隔层用量为每平米15g到18g，PLA淋膜纸阻隔层用量为每平米30g，该发明在纸张表面的使用量不到传统材料的3分之一。
根据不同的原料用量，通过以下具体的实施例来对本发明提供的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料进一步说明。
实施例1
1、将20重量份的天然粉状物、8重量份的天然乳胶、4重量份的蒙脱土、8重量份的竹炭粉和5重量份的滑石粉加入清水中，加热至90℃，搅拌35min，得到反应液；
2、将以上反应液混合，搅拌均匀，加热至60℃进行磨浆，搅拌时长为55min得到涂料，冷却后制得纯植物纤维涂料。
实施例2
1、将25重量份的天然粉状物、9重量份的天然乳胶、3.5重量份的蒙脱土、7.5重量份的竹炭粉和4.5重量份的滑石粉加入清水中，加热至93℃，搅拌32min，得到反应液；
2、将以上反应液混合，搅拌均匀，加热至63℃进行磨浆，搅拌时长为50min得到涂料，冷却后制得纯植物纤维涂料。
实施例3
1、将30重量份的天然粉状物、10重量份的天然乳胶、3重量份的蒙脱土、7重量份的竹炭粉和4重量份的滑石粉加入清水中，加热至95℃，搅拌30min，得到反应液；
2、将以上反应液混合，搅拌均匀，加热至65℃进行磨浆，搅拌时长为45min得到涂料，冷却后制得纯植物纤维涂料。
表1实施例1-3各原料用量
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 天然粉状物(份) | 20 | 25 | 30 |
| 天然乳胶(份) | 8 | 9 | 10 |
| 蒙脱土(份) | 4 | 3.5 | 3 |
| 竹炭粉(份) | 8 | 7.5 | 7 |
| 滑石粉(份) | 5 | 4.5 | 4 |
为了验证本发明实施例制备的植物纤维涂料具有较好的环保性、较低的使用量和较低的回收成本，通过以下试验例来对本发明实施例提供的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料进行说明。
试验例
本试验例对实施例2提供的植物纤维涂料与传统PE涂料和PLA涂料进行测试；
纸张样品：采用同质量纸张，g重300g；
测试方法：
1、阻隔性能测试：
(1)准备含油脂的试液，采用菜油；
(2)用涂布机将纯植物纤维涂料、PE涂料和PLA涂料均匀涂布在纸张样品上；
(3)将涂布后的纸张置于装有试液的容器中，观察一定时间内液体渗透情况；
(4)比较不同涂层纸张的阻隔性能，记录观察结果。
2、用量测试：
(1)分别使用纯植物纤维涂料、PE涂料和PLA涂料在同质纸上涂布；
(2)称量涂布前后纸张的质量差异，计算用量(g/m2)；
(3)比较不同涂层的用量差异，分析并记录观察结果。
具体检测指标件表2。
表2
根据表2所示，本发明提供的纯植物纤维涂料相较于传统PE涂料和PLA涂料，不仅具备较好的阻隔性能，还能通过减少用量来降低资源消耗，相较于传统的PE涂层和PLA涂层在能源和环境方面具备更好的可持续性和环保性，因此可以知道，本发明提供的纯植物纤维涂料更环保、使用量更少、回收成本更低。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于，包括以下原料：
天然粉状物，20-30重量份；
天然乳胶，8-10重量份；
蒙脱土，3-4重量份；
竹炭粉，7-8重量份；
滑石粉，4-5重量份；
清水，余量；
所述天然粉状物的制备原料包括棉花秸秆、麦草秸秆、稻草、芦苇、麻皮和桑皮。
2.根据权利要求1所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于，所述天然粉状物的制备方法如下：
S1.1、将棉花秸秆、麦草秸秆、稻草、芦苇、麻皮、和桑皮粉碎打磨成粉后，用亚硫酸盐溶液和碱溶液高压高温蒸煮，温度达到130-150℃时，加入特殊氧化剂，得到纤维素氧化物；
S1.2、在纤维素氧化物中加入无机酸溶液，混合搅拌均匀后放入反应釜进行升温水解制得混合液，然后再加入盐酸，再次用反应釜进行升温水解，反应结束后经冷却送入中和槽，用液碱调至中性，过滤后固态物干燥，最后经粉碎精磨得天然粉状物。
3.根据权利要求2所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于：所述S1.1中，特殊氧化剂采用过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、硝基雀稗酮氧化剂、五氧化二磷和二氧化锰中的一种。
4.根据权利要求2所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于：所述S1.2中，第一次水解温度为95-100℃，水解时间1-1.5h。
5.根据权利要求2所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于：所述S1.2中，盐酸与混合液的比例为1：10000。
6.根据权利要求2所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于：所述S1.2中，第二次水解温度为95-100℃，水解时间2-3h。
7.根据权利要求2所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于：所述S1.2中，干燥温度为80-100℃。
8.根据权利要求2所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料，其特征在于：所述S1.2中，无机酸溶液采用盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、硝酸、氯酸和醋酸中的一种。
9.一种用于权利要求1-8中任意一项所述的用于制备无塑防油纸张纯植物纤维涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S2.1、将天然粉状物、天然乳胶、蒙脱土、竹炭粉和滑石粉加入清水中，加热至90-95℃，搅拌30-35min，得到反应液；
S2.2、将以上反应液混合，搅拌均匀，加热至65℃进行磨浆，搅拌时长为45-55min得到涂料，冷却后制得纯植物纤维涂料。
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