CN117043240A - 屏障涂层、独立结构、相关产品和相关方法 - Google Patents

Abstract

一种包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质的溶胶，其中该蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。该溶胶可以用于固定颜料。该溶胶可以用于形成耐受流体或不透流体的屏障和/或独立的无支撑结构。

Description

屏障涂层、独立结构、相关产品和相关方法

背景技术

本发明涉及胶体溶液(被称为溶胶)，溶胶用于形成涂层、屏障、独立物体(free-standing objects)的用途，以及使用此类溶胶的方法。

许多应用中的商业产品受益于耐水性、耐油性和/或气密性和/或对水、油和/或气体的不透性(water,oil,and/or gas resistance and/or impermeability)。例如，通常用作商业产品包装的纸、纸板和其他材料通常包括壁、屏障或容器部分，此种壁、屏障或容器部分用于液体或气体必须保留在所讨论的产品内或保持在所讨论的产品外的应用。传统上，水、油、气体和其他流体的通路通过使用采用不透性塑料材料或复合材料的功能化涂层来控制。在如食品和饮料行业等的诸多行业中，塑料可以应用于其他透性介质，以促进液体产品保留在特定的包装物品内。相似的方法也可以用于防止流体进入到可能因暴露于水、空气或其他流体而受到损害的物品中。在一实施方案中，一些纸或纸板产品经受被称为内部施胶或表面施胶的工艺，其中使用烃衍生的材料(如微塑料)来对所述产品的多孔性、吸附性能、磨损抗性或其他特性进行改性。用于产生现有功能化涂层的材料通常从具有相关环境成本的原料产生。例如，塑料材料通常来源于烃原料，而金属涂层可以源于采矿活动。用于制造此类功能性涂层和相关副产品的材料或化学物质也可能是有毒的。一些材料也可能随着时间的推移而降解，从而产生如微塑料等微粒。另外，许多此类材料可能会因为使用而释放出潜在的有害物质。例如，自20世纪40年代以来，与公共健康风险有关联的全氟烷基和多氟烷基物质已经用于形成抗水材料。因此，存在持续的与发现于消费品和工业环境二者中的许多常见材料有关的健康和环境问题，这些材料用于赋予商业产品耐水性、耐油性和/或气密性和/或对水、油和/或气体的不透性。

本发明的发明人发现了一种新颖的、创新的和无毒的、替代传统的、呈溶胶形式的耐流体和/或不透流体的涂层和屏障组合物。在该背景下，术语“溶胶”是指胶体颗粒在液体溶剂中的分散体，并且可以被称为溶胶凝胶。溶胶也可以被称为溶胶混合物。由小胶体颗粒形成的许多溶胶基本上是透明的和无色的。例如，由硅基功能性材料形成的溶胶通常是透明的和无色的，因为形成该溶胶的颗粒足够小，以至于它们不会散射光。由较大颗粒形成的一些溶胶可以是有色的和/或至少部分地不透明的。例如，由钛基功能性材料形成的溶胶可以是明显白色的。溶胶可以包含容易获得的天然材料，其确保所得溶胶是不昂贵的。另外，溶胶可以直接施用于表面，即表面不需要经受特殊的制备工艺，从而确保溶胶易于使用。此外，一些溶胶已被证明可以用于提供耐用和耐热的涂层，这表明溶胶可以形成具弹性和持久的功能性涂层。本发明的发明人进一步认识到，使用一种、两种或更多种溶胶屏障或涂层可以增强与该溶胶一起使用的涂层、屏障和/或产品的一种或多种特性，其中该溶胶中的至少一种包括蛋白质。本发明的发明人进一步认识到，此类溶胶可以用于固定颜料。本发明的发明人进一步认识到，如溶胶屏障中所使用的此类溶胶可以形成独立的形状、物体等，其保留了没有支撑表面的溶胶屏障或涂层的功能性特征。

根据本发明的一个方面，提供一种包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质的溶胶，其中该蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。所述醇盐可以选自硅醇盐、金属醇盐、磷醇盐、有机改性醇盐及其任何组合。该醇盐可以选自正丙基三乙氧基硅烷、原硅酸四丙酯、叔丁醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基(辛基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙醇钛(IV)、三乙氧基甲硅烷基环戊烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、3-氨基-丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-3-(2-咪唑啉-1-基)丙基硅烷及其任何组合。所述催化剂可以是酸和/或碱中的至少一者。该催化剂选自盐酸、柠檬酸、硝酸、乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨及其任何组合。所述溶剂可以包含水、一种或多种醇和/或其任何组合。该溶剂可以包含甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇或其任何组合。所述蛋白质可以包括植物衍生的蛋白质，任选地其中该植物衍生的蛋白质包括谷醇溶蛋白。该蛋白质可以包括蔬菜蛋白质、坚果蛋白质、种子蛋白质、豆科作物蛋白质、豆类蛋白质、可食用豆子蛋白质(pulse protein)、草蛋白质或其任何组合。该蛋白质可以包括玉米蛋白质、豌豆蛋白质、大豆蛋白质、燕麦蛋白质、鹰嘴豆蛋白质、小麦蛋白质、大麦蛋白质、黑麦蛋白质、高粱蛋白质或其任何组合。该蛋白质可以包括玉米蛋白质，任选地其中该玉米蛋白质是玉米醇溶蛋白。该蛋白质可以包括动物衍生的蛋白质，任选地其中该蛋白质是乳蛋白质、蛋蛋白质、家禽蛋白质、牲畜蛋白质或其任何组合。该蛋白质可以包括乳清蛋白质。该蛋白质可以包括真菌衍生的蛋白质，任选地其中该蛋白质是壶菌门蛋白质、接合菌门蛋白质、球囊菌门蛋白质、子囊菌门蛋白质、担子菌门蛋白质或其任何组合。该溶胶可以基本上由溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质组成。该溶胶可以由溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质组成。

根据本发明的另一方面，提供一种用于形成耐水、油和/或气体和/或不透水、油和/或气体的产品的方法，该方法包括：将第一层的第一溶胶施用于透水、油和/或气体的产品，该第一溶胶包含根据本发明的第一方面的溶胶；在该产品的至少一部分上形成耐水、油和/或气体和/或不透水、油和/或气体的屏障。该方法可以进一步包括将第二层的第二溶胶施用于该产品，其中该第二溶胶包含溶剂、醇盐和催化剂。该第一溶胶和该第二溶胶可以不同。该第一溶胶和第二溶胶中仅有一种可以包含蛋白质。可替代地，该第一溶胶和该第二溶胶都可以包含蛋白质。该方法可以包括将第二层的第二溶胶施用于所述产品，其中：在将该第二溶胶施用于所述产品之前将所述第一溶胶施用于该产品；或在将该第一溶胶施用于所述产品之前将所述第二溶胶施用于所述产品。可以通过以下方式将所述第一溶胶和/或第二溶胶施用于所述产品：将该溶胶喷涂到该产品上、将该产品浸泡在该溶胶中、将该产品浸渍在该溶胶中、将该溶胶辊涂到该产品上、将该溶胶刷涂到该产品上、将该溶胶涂抹到该产品上、拉拔式涂覆(drawing down)该产品、通过填充用该溶胶浸渗该产品、将该溶胶排出在该产品上(exhausting the sol on the product)、将该溶胶流动到该产品上、使用狭缝涂布技术、使用刮刀施用技术或其任何组合。将所述第一层的第一溶胶施用于所述产品可以包括：部分地干燥该第一溶胶的至少一部分以形成中间第一溶胶层；以及将该中间第一溶胶层和该产品接触；任选地其中所述方法进一步包括在接触之后加热该溶胶层和该产品、在接触之后将该产品和该溶胶层按压在一起、或其任何组合。该中间第一溶胶层可以是可复原地变形的、可弹性地变形的、或可以其他方式变形的。

根据本发明的进一步方面，提供一种包含由基本上如本文所描述的溶胶形成的涂层的产品。

根据本发明的又另一方面，提供一种衍生自溶胶的独立物体(free-standingobject)，该溶胶包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质，其中该蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。该独立物体可以基本上是固体的。所述醇盐可以选自硅醇盐、金属醇盐、磷醇盐、有机改性醇盐及其任何组合，任选地其中该醇盐选自正丙基三乙氧基硅烷、原硅酸四丙酯、叔丁醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基(辛基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙醇钛(IV)、三乙氧基甲硅烷基环戊烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、3-氨基-丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-3-(2-咪唑啉-1-基)丙基硅烷及其任何组合。所述催化剂可以是酸和/或碱中的至少一者，任选地其中该催化剂可以选自盐酸、柠檬酸、硝酸、乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨及其任何组合。所述溶剂可以包括水、一种或多种醇和/或其任何组合，任选地其中该溶剂可以包括甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇或其任何组合。所述蛋白质可以包括植物衍生的蛋白质，任选地其中该植物衍生的蛋白包括谷醇溶蛋白。该蛋白质可以包括蔬菜蛋白质、坚果蛋白质、种子蛋白质、豆科作物蛋白质、豆类蛋白质、可食用豆子蛋白质、草蛋白质或其任何组合，任选地其中该蛋白质包括玉米蛋白质、豌豆蛋白质、大豆蛋白质、燕麦蛋白质、鹰嘴豆蛋白质、小麦蛋白质、大麦蛋白质、黑麦蛋白质、高粱蛋白质或其任何组合。该蛋白质可以包括玉米蛋白质，任选地其中该玉米蛋白质是玉米醇溶蛋白。该蛋白质可以包括动物衍生的蛋白质，任选地其中该蛋白质包括乳蛋白质、蛋蛋白质、家禽蛋白质、牲畜蛋白质或其任何组合，任选地其中该蛋白质包括乳清蛋白质。该蛋白质可以包括真菌衍生的蛋白质，任选地其中该蛋白质包括壶菌门蛋白质、接合菌门蛋白质、球囊菌门蛋白质、子囊菌门蛋白质、担子菌门蛋白质或其任何组合。该独立物体、该溶胶或其任何组合可以包括一种或多种功能性添加剂。该一种或多种功能性添加剂可以包括纤维。该一种或多种功能性添加剂可以分散在整个该独立物体中。

根据本发明的又进一步方面，提供一种形成独立物体的方法。该方法包括：提供一种包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质的溶胶，其中该蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合；将该溶胶放置到模具中；在该模具中形成成形的溶胶结构；从该模具中移出该成形的溶胶结构以形成独立物体。该方法剂可以包括在将所述溶胶引入到该模具之前、在将所述溶胶放置到该模具中之后或在该模具中形成所述成形的溶胶结构期间，将一种或多种功能性添加剂添加到该溶胶中。该方法可以包括加热该溶胶、干燥该溶胶、在该溶胶上施加压力或其任何组合。

根据本发明的其他方面，提供一种包含如本文所描述的独立物体的产品。该产品可以基本上由该独立物体组成。可替代地，该产品可以包括一种或多种额外的中间产品或组件、在制产品(work in progress product)或组件和/或半完成产品或组件。

根据本发明的又一进一步方面，提供一种包含颜料和溶胶的涂层，该溶胶包括溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质，其中该蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。该溶胶可以是如本文所描述的任何溶胶。该溶胶可以形成溶胶层，并且所述颜料可以分散在整个所述溶胶层中。该溶胶可以形成层，并且该溶胶层可以与所述颜料接触。所述涂层可以涂覆至少部分地由一种或多种植物、动物或真菌衍生的材料形成的产品。该涂层可以涂覆至少部分地由真菌衍生的材料形成的产品。该颜料可以被该溶胶固定或基本上固定。受益于本公开，这些方面和其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

将参考以下附图描述本发明，在附图中：

图1A至1G示出了涂覆有一种或多种溶胶的产品的横截面示意图；

图2A至2D示出了模制溶胶层的形成以及该模制溶胶层在成形产品中的应用；

图3A至3D示出了溶胶层的形成和空气成形以匹配成形产品的轮廓；并且

图4示出了一种高水平方法，通过该方法可以使用溶胶来形成耐流体或不透流体的产品。

图5A至5D示出了独立溶胶结构的形成及其随后在产品中的应用。

图6示出了一种高水平方法，通过该方法可以形成并任选地使用独立溶胶结构。

具体实施方式

溶胶可以通过将一种或多种具有合适小颗粒尺寸的材料分散在溶液中来形成。一些溶胶可以进一步包含额外的组分，如催化剂或一种或多种功能性组分。可以赋予耐水性、耐油性和/或气密性和/或对水、油和/或气体的不透性的本发明的溶胶通常包含醇盐、溶剂、催化剂和蛋白质。

所述醇盐可以选自硅醇盐、金属醇盐、磷醇盐、有机改性醇盐及其任何组合。术语“金属醇盐”包括包含金属的醇盐、包含金属的有机改性醇盐、包含类金属的醇盐和包含类金属的有机改性醇盐。在溶胶包含金属醇盐的情况下，醇盐通常符合通式M(OR)_x或R_C-M(OR)_x，其中“M”表示形成在合适溶剂的存在下可以水解的金属醇盐的任何金属。“R”和“R_C”表示通常具有1至30个碳原子的烷基基团，其可以采取任何合适的形式，如直链、支化、芳族或复合物。“x”通常会等于相应金属离子“M”的化合价。在一实施方案中，R可以是甲基、乙基、丙基或丁基。在金属离子“M”的化合价超过1的情况下，每个R基团可以相同。R_C表示在醇盐的水解之后将与金属“M”形成并维持共价结合的任何合适的有机基团。在一些实施方案中，R和R_C可以相同。在其他实施方案中，R和R_C可以不同。可以使用任何合适的金属醇盐。合适的金属醇盐的实例包括Si(OR)₄、Ti(OR)₄、Al(OR)₃、Zr(OR)₃和Sn(OR)₄以及R_C-Si(OR)₃、R_C-Ti(OR)₃、R_C-Al(OR)₂、R_C-Zr(OR)₂和R_C-Sn(OR)₃。在具体实施方案中，R可以是甲基、乙基、丙基或丁基。在一些具体实施方案中，R_C可以是苯基基团、环戊基基团或能够与金属维持共价结合的任何其他合适的有机基团。金属醇盐的金属可以包括硅、钛、铝、锆、锡或任何其他合适的金属。在特定的实施方案中，所述金属醇盐可以选自以下组中：Ti(异丙氧基)₄、Al(异丙氧基)₃、Al(仲丁氧基)₃、Zr(正丁氧基)₄、Zr(正丙氧基)₄、正丙基三乙氧基硅烷、原硅酸四丙酯、叔丁醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基(辛基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙醇钛(iv)、三乙氧基甲硅烷基环戊烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、3-氨基-丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-3-(2-咪唑啉-1-基)丙基硅烷及其任何组合。在所选的实施方案中，所述金属醇盐可以选自以下组中：四乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷及其任何组合。在进一步的所选实施方案中，所述金属醇盐可以选自以下组中：原硅酸四丙酯、叔丁醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基(辛基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙醇钛(iv)、三乙氧基甲硅烷基环戊烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷或其任何组合。在其他所选实施方案中，所述金属醇盐可以选自以下组中：Ti(异丙氧基)₄、Al(异丙氧基)₃、Al(仲丁氧基)₃、Zr(正丁氧基)₄、Zr(正丙氧基)₄和基于正丙基三乙氧基硅烷的醇盐及其任何组合。

用于形成所述溶胶的溶剂可以包含水、一种或多种醇、任何其他合适的溶剂或其任何组合。在存在一种或多种醇的情况下，该一种或多种醇可以包括甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、异丙醇、任何其他合适的醇及其任何组合。还可以使用生物溶剂，如生物乙醇。

用于本文描述的溶胶的合适催化剂包括酸或碱中的至少一者。酸催化剂的实例包括盐酸、柠檬酸、硝酸和乙酸。碱性催化剂的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨。

作为所述溶胶的一部分被包括的蛋白质可以包括植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质，真菌衍生的蛋白质或其任何组合。蛋白质的衍生通常指示此种蛋白质的起源或来源，这反过来又可以决定所述蛋白质的化学特性、特征和功能性。在一实施方案中，“植物衍生的蛋白质”是指可以从植物及其副产品的生物分类组中获得、提取、产生或以其他方式取得的任何蛋白质或蛋白质组合。相似地，“动物衍生的蛋白质”是指可以从动物及其副产品的生物分类组中获得、提取、产生或以其他方式取得的任何蛋白质或蛋白质组合。“真菌衍生的蛋白质”是指可以从真菌的生物分类组中获得、提取、产生或以其他方式取得的任何蛋白质或蛋白质组合。在蛋白质包括植物衍生的蛋白质的情况下，该植物衍生的蛋白质可以包括蔬菜蛋白质、坚果蛋白质、种子蛋白质、豆科作物蛋白质、豆类蛋白质、可食用豆子蛋白质、草蛋白质、任何其他合适的植物蛋白质或其任何组合。所述蛋白质可以包括玉米蛋白质、豌豆蛋白质、大豆蛋白质、燕麦蛋白质、鹰嘴豆蛋白质、小麦蛋白质、大麦蛋白质、黑麦蛋白质、高粱蛋白质或其任何组合。蛋白质可以是谷醇溶蛋白或具有高浓度氨基酸脯氨酸的蛋白质。在蛋白质包括谷醇溶蛋白的情况下，该蛋白质可以包括玉米醇溶蛋白、麦醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白、高粱醇溶蛋白、燕麦蛋白、黑麦醇溶蛋白(secalin)、任何其他合适的谷醇溶蛋白或其任何组合。在一个实施方案中，所述蛋白质可以包括玉米醇溶蛋白、由其组成或基本上由其组成。在蛋白质包括动物衍生的蛋白质的情况下，该蛋白质可以包括乳蛋白质、蛋蛋白质、家禽蛋白质、牲畜蛋白质、任何其他合适的动物衍生的蛋白质或其任何组合。在一个实施方案中，所述蛋白质可以包括乳清蛋白质、由其组成或基本上由其组成。在蛋白质包括真菌衍生的蛋白质的情况下，该蛋白质可以包括壶菌门蛋白质、接合菌门蛋白质、球囊菌门蛋白质、子囊菌门蛋白质、担子菌门蛋白质、任何其他合适的真菌衍生的蛋白质(如衍生自蘑菇菌丝体的蛋白质)或其任何组合。本文公开的蛋白质的任何合适组合都可以用于本发明的溶胶。例如，所述蛋白质可以包括豌豆蛋白质；大麻籽蛋白质；玉米醇溶蛋白玉米蛋白质；大米蛋白质；蛋蛋白质；乳清蛋白质；蘑菇蛋白质，如香菇(champignonmushroom)、虫草菇(cordyceps mushroom)和灰树花(maitake mushroom)；或其任何组合。例如，所述蛋白质可以包含玉米醇溶蛋白和乳清蛋白质。在另一实施方案中，所述蛋白质可以包含担子菌门蛋白质和豆科作物蛋白质。要使用的具体蛋白质或蛋白质组合将取决于期望被赋予到溶胶和最终产品的特性和特征。蛋白质的选择可以取决于蛋白质的化学功能性、其与溶胶的其他组分相互作用的方式和/或任何其他合适的标准。在一些实施方案中，所述蛋白质可以完全或基本上不含通常可以衍生自蛋白质来源(如植物、动物、真菌等)的其他物质。更具体地，在此类实施方案中，所述蛋白质可以不含有其他组分，如非蛋白质。在这些实施方案中，所述蛋白质可以不是粉状物，例如小麦面粉，原因在于此类粉状物的组分本身不是蛋白质。在此种实施方案中，所述蛋白质可以完全不含或基本上不含淀粉、多糖、脂质、非蛋白质生物聚合物、脂肪、以及常见于植物、动物和真菌粉状物中的其他非蛋白质物质。

用于形成所述溶胶的每种组分的比例可以是任何合适的比例范围，其足以使所得混合物形成溶胶，该溶胶随后可以用于本文描述的技术、应用和/或方法。以溶胶总重量计，所述溶胶可以包括约0.1％至约80％的醇盐组分。例如，以溶胶总重量计，所述溶胶可包含以下比例的醇盐：约0.1％至约75％、约0.1％至约70％、约0.1％至约65％、约0.1％至约60％、约0.1％至约55％、约0.1％至约50％、约0.1％至约45％、约0.1％至约40％、约0.1％至约35％、约0.1％至约30％、约0.1％至约25％、约0.1％至约20％、约0.1％至约15％、约0.1％至约10％、约0.1％至约5％、约1％至约80％,1％至约75％、约1％至约70％、约1％至约65％、约1％至约60％、约1％至约55％、约1％至约50％、约1％至约45％、约1％至约40％、约1％至约35％、约1％至约30％、约1％至约25％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约10％或约1％至约5％。相似地，以溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的醇盐：约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％或约40％直至约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％或约80％的上限范围。

按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含约1％至约98％的溶剂组分。例如，以溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的溶剂：约1％至约95％、约1％至90％、约1％至约85％、约1％至约80％、约1％至约75％、约1％至约70％、约1％至约65％、约1％至约60％、约1％至约55％、约1％至约50％、约1％至约45％、约1％至约40％、约1％至约35％、约1％至约30％、约1％至约25％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约10％、约1％至约5％、约5％至约95％、约5％至约90％、约5％至约85％、约5％至约80％、约5％至约80％,5％至约75％、约5％至约70％、约5％至约65％、约5％至约60％、约5％至约55％、约5％至约50％、约5％至约45％、约5％至约40％、约5％至约35％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、或约5％至约10％。相似地，按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的溶剂：约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％或约45％直至约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约95％或约98％的上限范围。

按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含约0.01％至约40％的催化剂。例如，按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的催化剂：约0.01％至约35％、约0.01％至约30％、约0.01％至约25％、约0.01％至约20％、约0.01％至约15％、约0.01％至约10％、约0.01％至约5％、约0.01％至约1％、约0.1％至约40％、约0.1％至约35％、约0.1％至约30％、约0.1％至约25％、约0.1％至约20％、约0.1％至约15％、约0.1％至约10％、约0.1％至约5％、约0.1％至约1％、约1％至约40％、约1％至约35％、约1％至约30％、约1％至约25％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约5％、约5％至约40％、约5％至约35％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约5％至约10％或约10％至约15％。相似地，按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的催化剂：约10％、约15％或约20％直至约25％、约30％、约35％或约40％的上限范围。

按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含约0.1％至约60％的蛋白质组分。例如，以溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的蛋白质：约0.1％至约55％、约0.1％至约50％、约0.1％至约45％、约0.1％至约40％、约0.1％至约35％、约0.1％至约30％、约0.1％至约25％、约0.1％至约20％、约0.1％至约15％、约0.1％至约10％、约0.1％至约5％、约1％至约60％、1％至约55％、约1％至约50％、约1％至约45％、约1％至约40％、约1％至约35％、约1％至约30％、约1％至约25％、约1％至约20％、约1％至约15％、约1％至约10％或约1％至约5％。相似地，按溶胶总重量计，所述溶胶可以包含以下比例的蛋白质：约5％、约10％、约15％、约20％、约25％或约30％直至约35％、约40％、约45％、约50％、约55％或约60％的上限范围。

溶胶的每种组分的重量比例可以取决于一种或多种组分的最大溶解度和/或一种或多种组分在溶胶的一种或多种组分中的另一组分中的悬浮特征。

所述溶胶可以如下形成：将具有合适小颗粒尺寸的醇盐分散在溶剂中，然后添加催化剂和蛋白质。醇盐可以是至少一个尺寸为约1nm至1μm的颗粒。制造溶胶的替代方法涉及在添加醇盐之前将溶剂和催化剂添加到蛋白质中。在形成溶胶时或在将蛋白质引入到溶胶的其他组分中之前，蛋白质通常呈液体形式。因此，可以在将蛋白质添加到溶胶中之前将蛋白质溶解或分散在溶剂中。液体溶胶组分和液体蛋白质的混合确保诸如醇盐和蛋白质的溶胶组分被很好地混合并且被均匀地分散和分布在整个溶胶中。在一些实施方案中，当形成溶胶时，所添加的蛋白质完全地或基本上完全地呈液相，并且因此可以不具有或具有极少的固相组分。在一些制备方法中，溶胶可以由溶剂、醇盐和催化剂形成，然后在添加蛋白质之前储存一段时间。

溶胶可以任选地包括一种或多种功能性添加剂。功能性添加剂包括除溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质之外的任何物质，其可以用于调节溶胶的特性。例如，功能性添加剂可以用于控制溶胶的粘度、密度或流变性；用于使溶胶适合于UV固化、可见光固化或IR固化；和/或可以用于将额外的功能性添加到使用溶胶制备的涂层中，例如颜色、pH敏感性、导电性、荧光。所使用的功能性添加剂将取决于溶胶的预期用途而变化。合适的功能性添加剂包括光引发剂、树脂、油、染料(包括pH敏感性染料和荧光染料)、盐、表面活性剂、复合颗粒、颜料、矿物质或其他无机颗粒(包括碳酸盐、碳化物、氧化物、氢氧化物、硝酸盐、溴化物等)、以及金属颗粒(包括包含一种或多种金属和一种或多种额外非金属组分的合金和颗粒)。在添加剂呈颗粒形式的情况下，该颗粒可以是任何合适的形状，如球形、基本上球形、半球形、基本上半球形、立方形、基本上立方形、纤维状、基本上纤维状、圆柱形、基本上圆柱形、平坦状、基本上平坦状、细长形、基本上细长形或任何其他合适的形状。功能性添加剂可以包括但不限于木质素、纳米纤维素、微纤维素、碳酸钙、粘土、高岭土、明胶、油酸、迷迭香油、黑种草籽油(black seed oil)、木屑、天然纤维、废纤维、沙子、纤维素、淀粉、山梨醇、增塑制剂等或其任何组合。可以在溶胶形成的任何阶段处添加一种或多种功能性添加剂。例如，可以与醇盐组分一起添加一种或多种功能性添加剂。在另一实施方案中，可以在使所述溶剂和醇盐接触之后添加一种或多种功能性添加剂。相似地，可以在将蛋白质添加到溶胶溶液中之前或之后添加功能性添加剂。也可以在不存在任何功能性添加剂的情况下形成溶胶。因此，溶胶可以完全地或基本上不含功能性添加剂。

可以在使用前不进行改性的情况下使用本发明所用的溶胶。因此，可以在使用前不对溶胶进行改性的情况下，由产品和溶胶制备使用根据本发明的溶胶制备的涂层、产品和涂覆产品。例如，可以在不对溶胶进行处理或在溶胶中不包括进一步的添加剂或组分的情况下，直接由产品和溶胶制备耐流体或不透流体的产品。可替代地，用于本发明的溶胶可以在使用前进行改性。例如，用于本发明的溶胶可以如下进行改性：用溶剂稀释溶胶、将溶胶与功能性添加剂组合、或者用溶剂稀释溶液并将溶胶与一种或多种功能性添加剂组合二者。用于稀释溶胶的合适溶剂包括在形成溶胶时用于分散醇盐的溶剂(有时被称为溶胶溶剂)、能与溶胶溶剂混溶的其他溶剂或其组合。

按照定义，溶胶通常是稳定的。因此，可以在使用溶胶之前的某一时间形成溶胶。例如，可以在使用溶胶之前形成溶胶并储存长达1小时、长达1天、长达1周、长达1年、长达10年或更长的时段。然而，还可以在使用溶胶之前立即、之前不到2秒、之前不到15秒、之前不到30秒、之前不到一分钟或之前不到一小时形成溶胶。在此类实施方案中使用溶胶可以包括用溶胶涂覆一种或多种产品。

溶胶可以在地理上接近其将被使用的位置的位置处形成。可替代地，可以远离溶胶要被使用的地点形成溶胶，然后将其转运到该地点。在一实施方案中，溶胶可以在其被施用于一种或多种产品之前的几秒内在制造地点处以在线处理方式形成。在另一实施方案中，可以在独立的制造设施中形成溶胶，然后将其通过公路、铁路、空运、海运、管线或等效物转运到地理上不同的地点，在此处溶胶被施用于一种或多种产品。更一般地，在适当的情况下，可以形成与最终要施用溶胶的产品不同的溶胶。在此种实施方案中，在形成溶胶之后将溶胶和要施用溶胶的产品放在一起。可替代地，可以在要施用溶胶的产品周围形成溶胶，使得所形成的溶胶在形成之后立即、基本上立即或不久涂覆该产品。

如本文所用，术语“产品”旨在包括中间、在制和未完成产品及其组件，以及其他完成物品和制品。例如，将溶胶施用于产品可以涉及将溶胶施用于最终商业形式尚未完成的产品组件。相似地，溶胶可以施用于以其他方式完成的完成产品。将混合物施用于产品可以涉及用溶胶分散体或悬浮体涂覆产品外表面的全部或一部分。一般而言，可以通过任何合适的方法将混合物施用于产品，该方法包括刷涂、喷涂、喷雾干燥、滚涂、滴加、转移、浸没、浸渍、混合、涂布、刮涂、填充(padding)等。取决于产品的性质以及期望的特性和特征，可以利用单一或多种施用方法将溶胶施用于单个产品或制品。通过刷涂、喷涂、填充、浸渍、刮涂或滚涂来在产品上形成溶胶涂层可能是有利的，这使得溶胶以层的形式散布在要涂覆的产品的区域上。

溶胶可以用于制造一系列行业中所使用的产品，这些行业例如是汽车、工程、建筑、航空、海洋、国防、电子(包括光电子和传感器)、能源(包括电池、储能和可再生能源)、光子学、食品、医疗、家居用品、纸、胶粘剂、内部或外部装饰、家居装修、增材制造、石油和天然气、分离和纯化、时尚和化妆品行业。溶胶可以用于制备包含诸如木材、纺织品、皮革、金属(包括合金)、混凝土、纸板、纸、塑料、生物塑料、玻璃、陶瓷、沙子、砖、电子电路、大理石、土壤、涂漆表面及其组合等材料的产品，其中所述组合包括复合产品和生物复合产品。产品可以是纤维产品，如纺织品产品、纸产品、纸板产品或由一种或多种纤维材料形成的相似产品。该产品可以是木材产品，如板、梁、成形林木、木材产品、木制物体等。该产品可以是皮革产品，如全粒面皮革、顶层粒面皮革、真皮产品、二层粒面皮革产品、粘合皮革产品或任何其他合适的皮革产品。一般而言，任何合适的产品基底都可以用本文描述的溶胶涂覆。

本发明的溶胶可以施用于未涂覆的产品、涂覆有非溶胶涂层的产品或者先前已经用相同溶胶或用另一溶胶涂覆的产品，例如赋予相同溶胶的更厚功能性层，或者当用于形成第一涂层的溶胶和用于形成第二涂层的溶胶不同时，赋予一系列功能性益处。以这种方式，溶胶可以用于在施用进一步的一个或多个涂覆层之前在产品上形成底漆涂层，该一个或多个涂覆层也可以包括或可以不包括溶胶。例如，可以在纸或纸板产品上使用溶胶底漆。在另一实施方案中，溶胶可以用作纸或纸板产品形成中的施胶剂。在又另一实施方案中，溶胶可以施用于已经涂覆有涂覆层的纸，该涂覆层例如是不包含溶胶的耐流体或不透流体的涂覆层。可以形成任何期望数量的不同层数的溶胶涂层。在一实施方案中，可以形成两个溶胶层。在另一实施方案中，可以形成3个溶胶层。在其他实施方案中，可以形成4、5、6、7、8、9个或更多个溶胶层。此外，可以将任何数量或其他或进一步的不包括溶胶的涂覆层包括在每个溶胶层的周围、之间、下方或顶端。在然后使用多层溶胶涂层的情况下，所有涂覆层可以包含一种或多种溶胶，其中至少一种溶胶包含根据本发明的蛋白质。多个溶胶层可以包含一种或多种蛋白质。在多个溶胶层包含一种或多种蛋白质的情况下，此类层可以由一个或多个不包含蛋白质的溶胶层间隔开。可替代地，在不同层的溶胶涂层之间或周围间隔开的一个或多个层可以不含溶胶或基本上不含溶胶。要用本发明的溶胶涂覆的产品可以由任何合适的材料形成。更具体地，所述产品可以包含木制产品、纺织品产品、皮革产品、金属(包括合金)产品、混凝土产品或建筑材料、纸板产品、纸或纸浆产品、塑料产品、玻璃产品、陶瓷产品、复合材料、电子电路、沙子、砖、大理石、土壤、涂料、涂装产品、食品和饮料产品、器具(如餐具)、医疗设备、药物产品及其组合。在一些实施方案中，纸产品可以包括纸片材、餐巾纸、纸巾、贺卡、名片或任何其他合适的产品。产品可以呈以下的形式：一种或多种颗粒、纤维、模制产品(包括规则和不规则形状的模制产品)、片材、分子(如用于药物递送的溶胶-凝胶包封的小分子)及其组合。在用溶胶涂覆之前，涂覆有溶胶的产品可以是可渗透的或多孔的。可替代地，在用溶胶涂覆之前，涂覆有溶胶的产品可以是耐流体的、不透流体的或无孔的。无孔和不透性产品的实例可以是金属或玻璃片。涂覆的产品可以形成次级产品的一部分或用于制造次级产品，使得次级产品从溶胶的功能性中受益。例如，涂覆的产品可以包括用于制造复合产品的颗粒或纤维。涂覆的产品或包含涂覆的产品的次级产品的具体实例包括包装(如食品和饮料包装、医疗包装、化妆品包装、电池包装和电子设备包装)、医疗设备、流体容器、烹饪器具和附件、基于纤维的产品或可以从耐流体或不透流体的屏障或涂层中受益的任何产品。因此，本文描述的溶胶可以用于形成复合产品或复合产品的一部分。溶胶涂层可以覆盖产品的整个表面。可替代地，溶胶层可以仅覆盖产品的一部分。在一实施方案中，溶胶可以用于仅涂覆产品的在制造或使用期间将暴露于不期望的流体的部分。在另一实施方案中，溶胶可以用于覆盖贯穿纸片材的针孔。在具体实施方案中，溶胶层可以施用于整个产品，并且第二层可以仅施用于涂覆的产品的可以形成针孔的区域。因此，涂覆有多个溶胶层的产品可以使每个溶胶层施用于产品表面的不同部分和/或使不同溶胶施用于涂覆的产品的不同区域。

令人惊讶地发现，本发明的溶胶在将颜料保留在产品表面上方面特别有效。一些有色、印刷或以其他方式着色的产品或产品表面可能会经历磨损、侵蚀、渗色、变色、褪色、颜料损失或其他物理过程，其导致表面或产品的颜色损失或减少。已经发现，将本发明的溶胶施用于着色产品可以减少或完全地防止产品或表面的颜料损失。溶胶可以施用于产品以形成一个或多个涂覆层、溶胶层等。已经发现，包含蛋白质的溶胶在将颜料保留在产品表面上方面特别有效。在另一实施方案中，基本上如本文所描述的溶胶已被示出在保留存在于至少部分地由生物材料(如蘑菇或真菌衍生的材料)形成的产品中或其上的颜料方面是有效的。可以将要保留的颜料作为功能性着色添加剂添加到溶胶中。在其中在将溶胶施用于产品之前或期间将颜料包括在溶胶中的实施方案中，颜料可以分散在整个溶胶中。在其他实施方案中，溶胶在施用于产品的点处可以基本上不含颜料。在存在颜料的情况下，颜料可以存在于施用溶胶的产品的暴露表面内或其上。溶胶然后可以形成与着色表面接触的层，或者可以渗透着色表面以形成至少部分地含有、涵盖或包封着色表面的溶胶层。以这种方式，溶胶层可以接触要被溶胶固定的颜料。在不受理论束缚的情况下，据信溶胶形成屏障，其防止颜料的损伤、风化、侵蚀或其他磨损。此外，在其中将颜料包括在溶胶中和/或溶胶渗透着色表面的实施方案中，由溶胶形成的网络结构可以通过在颜料化合物周围形成来固定颜料，使得颜料化合物被“捕捉”在溶胶网络中。如本文所描述，溶胶可以形成耐水、气体和/或油和/或不透水、气体和/或油的屏障，并且形成此类屏障以保护着色表面可以进一步防止颜料的损失或不期望的迁移。包括一种或多种颜料的溶胶与也被染色和/或着色的产品的组合使用也已被示出为提供多于一种加性效应，因为当与单独使用着色产品或着色溶胶相比时，该组合使用导致增强的着色作用。

还令人惊讶地发现，本发明的溶胶可以改善一些产品的耐变形性。例如，在施用溶胶之后，多孔的或具有允许溶胶至少部分地迁移到产品表面中的结构的产品可以表现出增加的耐变形性。在不受理论束缚的情况下，据信在干燥之后由溶胶形成的网络结构通过填充空隙空间和通过提供次级支撑网络来加强材料，该次级支撑网络可以用于抵抗作用在产品上的变形力。耐变形性还可以延伸到衍生自产品暴露于流体的变形。在一个实施方案中，流体(如水)进入到多孔材料的结构中可能引起产品膨胀和变形。在产品表面上形成耐流体和/或不透流体的屏障，和/或填充产品中原本会充满流体的空隙空间，可以防止此类产品在流体暴露的影响下变形。在一个特定的实施方案中，如果将未涂覆或未处理的玩具浸没在浴缸中，则木制儿童玩具可能会变软、变形和/或失去形状。涂覆有本文描述的溶胶的玩具可以耐受浸没在水中或完全不受浸没在水中的影响，并且因此保持其尺寸和形状。耐变形性不仅仅限于木制物体，并且可以施用于可以施用溶胶的任何多孔或其他透性产品。此类产品的一些实例可以是木制的或可以不是木制的，包括家具、沙滩玩具和工具、建筑材料或任何其他合适的产品。

由本发明的溶胶形成的溶胶屏障也可以与产品隔离地形成。例如，可以在表面上或在模具中形成独立溶胶结构，将其从所述表面或模具中移出，然后在以后的时间将其转移到或施用于该产品。在形成之后，无支撑溶胶结构可以通过机械手段来成形或通过气体模制进行成形，以形成可以适合于期望产品的表面轮廓的形状。无支撑溶胶结构可以通过以下方式来形成并施用于产品：将无支撑溶胶层铺设或放置在产品上、当与产品接触时加热溶胶层、施用压力以促进溶胶层粘附到产品上或其任何组合。

在本发明的溶胶中包含蛋白质可以用来增强在没有蛋白质的情况下所形成的类似溶胶的一个或多个特性。具体而言，包含蛋白质可以改善溶胶的水不透性、耐水性、油不透性、耐油性、气体不透性、气密性、耐一般流体性或一般流体不透性。耐受性或不透性的改善被确定为固定体积的给定流体在类似的温度和压力条件下穿过给定厚度的溶胶屏障层所需的时间的增加。还观察到，包含蛋白质的溶胶可能具有与不包含相同蛋白质的类似溶胶不同的特性。例如，已经发现，包含蛋白质的溶胶可以形成耐流体或不透流体的涂层，其具有比单独的类似蛋白质配制剂更高的热耐受性。在一实施方案中，溶胶可以形成不透水但不是不透油的屏障，其在150℃下保持不透水。在不存在本文描述的溶胶的其他组分的情况下，玉米蛋白质可以形成不透油但不是不透水的屏障，其在150℃下保持不透油。由包含玉米蛋白质的溶胶形成的屏障可以形成既不透水又不透油的屏障，并且在150℃下保持水和油不透性二者。这些实施方案仅用于说明本文描述的含蛋白质溶胶的潜在优势，而不旨在表明任何特定的蛋白质或溶胶在用于形成屏障时表现出任何特定的特性。在不受理论束缚的情况下，据信溶胶网络和蛋白质网络形成单一的互相连接或相互连接的网络结构，当与单独形成时的溶胶网络或单独形成时的蛋白质网络相比时，其导致化学上的区域布置。例如，溶胶和蛋白质(如谷醇溶蛋白)都已知形成网络结构，并且本发明的发明人已经认识到这些网络可以是既相容的又互补的。包含溶剂、醇盐和催化剂的溶胶与包含相同的溶剂、醇盐、催化剂和额外的蛋白质的溶胶之间的特性差异允许使用单层或多层溶胶来形成耐流体或不透流体的屏障或涂层，这单独通过一种溶胶是无法实现的。在一个实施方案中，可以将形成不透水的屏障但不是不透油的屏障的溶胶施用于产品作为第一层。一旦形成第一层，就可以将形成不透油的屏障的第二溶胶层施用在第一层的顶部上。所得两个层因此形成既不透水又不透油的屏障。此外，还发现，以这种方式使用多个互补溶胶层与具有相似厚度的单个溶胶物质中的任一个相比都可以增强屏障的特性。例如，第一溶胶可以形成涂层，该涂层在成形时破裂，但在包含蛋白质的第二溶胶层的存在下成形时保持其屏障内聚力。

使用本文描述的溶胶形成的涂层可以施用于由如本文所描述的溶胶形成的复合产品和/或独立物体。以这种方式，溶胶涂层可以用于在复合材料和/或独立物体上赋予一个或多个期望的特征。当将溶胶涂层施用于由如本文所描述的溶胶形成的独立物体时，用于形成溶胶涂层的溶胶可以与用于形成独立物体的溶胶相同或不同。在用于形成涂层的溶胶与用于形成独立物体的溶胶不同的情况下，溶胶涂层可以用于赋予独立物体额外的特性，如水不透性、耐水性、油不透性、耐油性、气体不透性、气密性、耐一般流体性、一般流体不透性、热耐受性、冲击耐受性或其他期望的特性，和/或可以用来增强独立物体的现有特性。在一个实施方案中，独立物体可以由第一溶胶形成。然后，在施用第二溶胶以形成溶胶涂层之前，可以使用颜料对独立物体进行着色。在其中第一溶胶和第二溶胶相同的此类实施方案中，第二溶胶可以固定施用于独立物体的颜料。在其中第一溶胶和第二溶胶不同的实施方案中，第二溶胶可以使施用于独立物体的颜料固定，同时还增强独立物体的水不透性、耐水性、油不透性、耐油性、气体不透性、气密性、耐一般流体性、一般流体不透性、热耐受性、冲击耐受性。在一些具体的实施方案中，溶胶可以用于涂覆独立溶胶产品，其中该独立溶胶产品由包含木屑、天然纤维、废纤维、沙子、纤维素或其他功能性添加剂的溶胶形成。溶胶及其诸如醇盐、蛋白质和/或功能性添加剂的组分，可以由本领域技术人员自行选择以赋予期望的特征。

本发明的溶胶还可以用作胶粘剂。如先前所描述，可以将涂覆有溶胶的产品和/或材料与一种或多种涂覆的或未涂覆的产品和材料接触，以允许它们粘附在一起。为避免疑义，可以以涂层、一种或多种滴剂或液滴、喷剂、团状物、线状物或任何其他合适的施用手段的形式将溶胶施用于产品、独立溶胶物体、复合材料等的表面，以充当胶粘剂。在一实施方案中，可以将溶胶放置在产品上，然后将该产品与另一产品紧贴着放置以形成粘合产品。溶胶可以通过使溶胶干燥或通过借助于烘箱或其他合适的干燥手段主动干燥溶胶来形成粘合产品。如以这种方式所使用的溶胶可以用于由家具组件形成家具、密封包装材料或食品和饮料容器中的接缝、或粘合任何其他合适的产品。溶胶可以用作胶粘剂以粘合两种或更多种其他材料的层以形成复合叠层结构。在一些实施方案中，可以通过在使用溶胶或溶胶层作为胶粘剂之前加热先前施用的溶胶或溶胶层，将先前施用于产品的溶胶或溶胶层用作胶粘剂。

可以在产品形成期间或形成之后，使用一种或多种方法对使用本文描述的溶胶形成的产品进行处理。在一个实施方案中，可以对产品进行洗涤。在另一实施方案中，可以对产品进行加热。在对包括溶胶的产品或使用溶胶形成的产品进行加热的情况下，可以将所述产品和/或溶胶加热到以下的温度：约30℃、约35℃、约40℃、约45℃、约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃、约80℃、约85℃、约90℃、约95℃、约100℃、约105℃、约110℃、约115℃、约120℃、约130℃、约140℃、约150℃、约160℃、约170℃、约180℃、约190℃、约200℃、约210℃、约220℃或更高。在对产品和/或溶胶进行加热的情况下，所述产品和/或溶胶被加热到的最高温度可能取决于形成产品的溶胶和/或其他材料的热特征和行为。在又另一实施方案中，所述产品可以被切割、侵蚀、砂磨、平滑、蚀刻或经受任何其他合适的工艺。

图1A示出了由溶胶层2形成的涂覆产品1的实施例，该溶胶层由包含醇盐、溶剂、催化剂和蛋白质的溶胶形成。溶胶层2形成在产品3的表面上。图1B示出了包括溶胶层2的涂覆产品10的实施例，该溶胶层包含醇盐、溶剂、催化剂和蛋白质。溶胶层2形成在定位于溶胶层2和产品3之间的另一溶胶层4的顶部上。在图1B的实施例中，溶胶层2可以是不透水的，而溶胶层4可以是不透油的。可替代地，溶胶层4可以是不透气体的和不透水的，而溶胶层2可以是不透气体的和不透油的。可以以这种方式叠层具有不同或相似功能性的溶胶的任何组合。涂覆产品10将防止期望的流体从产品的一侧进入到产品中。然而，产品3仍然可能暴露于从未涂覆的产品3的侧面接近的任何流体。图1C示出了可以施用于图1B中示出的涂覆产品的又进一步叠层的实施例。涂覆产品20包括可以由溶胶或由其他材料形成的额外层5。层5可以例如是用于鉴定涂覆产品20的标记或印刷材料层。另外或可替代地，层5可以是被选定为赋予产品3一种或多种特性的功能性层，其可以或可以不由溶胶层2或4提供。图1D示出了涂覆产品30的一个实施例，其中产品3的两侧涂覆有包含蛋白质的第一溶胶层4和第二溶胶层2。在该实施例中，产品3被提供为对来自任一方向的流体具有不透性。此种屏障布置可以证明是对于需要具有防流体进入性能或防流体排出性能的产品是有利的，该产品例如是食品和饮料容器、药物包装、化妆品包装等。为避免疑义，图1A至1D中例示的层的配置和序列仅为说明性的，并且不应被认为是限制性的。图1E示出了涂覆产品40的替代实施例，其中将包含醇盐、溶剂、催化剂和蛋白质的溶胶层2定位在产品3的表面上，并且将进一步的溶胶层4施用在溶胶层2上。如将从图1E和图1A至1D中所理解的，相关图中的层2、4和5的顺序可以根据本领域技术人员的判断以任何期望的顺序、序列或配置来布置。取决于要赋予至产品的涂层的特性或特征，可以将任何数量的溶胶层以任何顺序施用于产品。图1F示出了涂覆产品50，其具有叠层在产品3上的多个含有蛋白质的溶胶层2和多个不具有蛋白质的溶胶层4。涂覆产品3具有抵靠产品3的表面的含有蛋白质的溶胶层4，随后是不具有蛋白质的溶胶层4，然后重复如下分层模式：具有蛋白质的溶胶层2随后是不具有蛋白质的溶胶层4。图1G示出了进一步的具有多个溶胶层的涂覆产品60的实施例。涂覆产品60包括六个交替的不具有蛋白质的溶胶层4和具有蛋白质的溶胶层2、以及与产品3相邻的不具有蛋白质的溶胶层4。为避免疑义，根据需要，可以在产品3上形成任何数量的层，并且可以将额外的层(如图1C的层5)包括、散布或提供在任何序列或频率的溶胶层之上、之下、之间。

图2A示出了成形模具206，其可以用于在将溶胶层施用于产品之前成形溶胶层。如图2B所示，当将溶胶202施用于模具206时，该溶胶可以形成由模具206的形状、轮廓和配置所决定的形状。可以在模具中干燥或部分地干燥该溶胶。另外或可替代地，可以在模具中加热所述溶胶。如图2C所示，一旦溶胶202形成期望的形状，就可以将溶胶202从模具206中移出，以形成独立且无支撑的溶胶层。如图2C进一步所示，可以将独立且无支撑的溶胶层202施用于产品203。优选地，模具206的形状将被选择成使得溶胶层202被合适地成形为适合于产品203的期望部分。如图3D所示，一旦溶胶层202接触产品203，就可以使溶胶层经受一种或多种进一步的工艺，以促进溶胶层与产品的粘附。此类工艺可以包括将压力施用于溶胶层202、加热溶胶层202和/或产品203、或任何其他合适的粘附促进手段。

图3A至3D示出了形成独立且无支撑的溶胶层并将其施用于产品的替代手段。在图3A中，在物体306的表面上已经形成溶胶层302。如图3B所示，溶胶层302一旦形成，此后就可以将其从物体306上移出，以形成独立且无支撑的溶胶层302。由于物体306的基本上平坦的表面，溶胶层302不被成形为匹配要施用其的产品303的表面形貌。为了将溶胶层302成形为更合适的形式，可以使溶胶层302经受气体模制技术，其中将高于环境压力的空气或气体吹到溶胶层的表面上，如通过图3C中的方向箭头所示出的。可能是有利的是，通过还加热溶胶层302或者通过在处理期间施用加热的气体或空气来进行气体模制工艺。图3D示出了按照图3C的气体模制工艺形成的所得产品的实施例，其中溶胶层302符合产品303的表面形状。

虽然图2A至2D和图3A至3D示出了将单个溶胶层施用于产品，但此类实施例不排除一个或多个进一步层的可能性。例如，此类技术可以用于连续地将多个层施用于产品。另外或可替代地，在实施图2和图3中展示的方法之前，施用溶胶的产品可能已经包括一个或多个涂层或屏障层。

一般而言，可以如图4所示进行用于形成耐水、油和/或气体和/或不透水、油和/或气体的产品的方法。图4的方法400包括将第一层的第一溶胶施用于透水、油和/或气体的产品401，该第一溶胶包含基本上如本文所描述的溶胶。图4的方法400进一步包括在该产品的至少一部分上形成耐水、油和/或气体和/或不透水、油和/或气体的屏障402。图4的方法可以包括一个或多个额外的方法步骤。在一个实施例中，该方法可以进一步包括将第二层的第二溶胶施用于该产品，其中该第二溶胶包含溶剂、醇盐和催化剂。两个不同溶胶层的形成可以协同地形成具有任一单独溶胶都不能提供的独特特性的层。如本文先前所描述的，多种溶胶的使用也可以增强由此形成的涂层或屏障层的热耐受性。在具有第一溶胶层和第二溶胶层的实施例中，第一溶胶和第二溶胶可以因此不同。第一溶胶和第二溶胶中仅有一种包含蛋白质可能是有利的。一般而言，可以在将第二溶胶施用于产品之前将第一溶胶施用于产品；或可替代地，可以在将第一溶胶施用于产品之前将第二溶胶施用于产品。如果一个层比另一层对特定流体更具耐受性和/或不透性，则可能有利的是，将对流体(该流体对产品构成最大的风险)具有更大的耐受性或不透性的层定位在所述流体将在遇到具有较低固有耐受性或不透性的层之前遇到层的位置中。可以使用本文公开的任何技术或技术的组合将第一溶胶和/或第二溶胶施用于产品。例如，可以通过以下方式将一个或多个层施用于产品：将溶胶喷涂到产品上、将产品浸泡在溶胶中、将产品浸渍在溶胶中、将溶胶辊涂到产品上、将溶胶刷涂到产品上、将溶胶涂抹到产品上、通过填充用溶胶浸渗产品、将溶胶蒸发到产品上、将溶胶流动到产品上、使用狭缝涂布技术、使用刮刀涂覆技术或其任何组合。根据需要，可以通过相同的技术或通过不同的技术来施用每个层。将第一层的第一溶胶施用于产品可能涉及部分地干燥第一溶胶的至少一部分以形成不含产品的可变形的中间第一溶胶层，并且随后将中间该第一溶胶层和产品接触。在形成可变形的、独立的或无支撑的中间溶胶层的情况下，所述方法可以进一步包括在接触之后加热溶胶层和产品、在接触之后将产品和溶胶层按压在一起、或其任何组合。可以通过气体模制技术、通过机械操作、任何其他合适的技术或其任何组合，在成形模具中形成可变形的、独立的或无支撑的中间溶胶层。

可以在不直接施用于产品的情况下使用图2和图3的独立且无支撑的溶胶层202和302。在此类实施例中，独立且无支撑的溶胶本身可以形成产品。因此，独立的结构或物体可以包含基本上如本文所描述的溶胶，或衍生自基本上如本文所描述的溶胶。应当注意，独立且无支撑的层202和302仅仅是实例，并且此类独立且无支撑的结构本身不限于层。可以通过独立且无支撑的溶胶结构形成的产品的实例可以包括液体容器、液体密封件、气体密封件、油密封件、包装组件、加固材料、建筑材料、产品子组件、家具、房间固定装置、汽车组件、运动设备、飞机组件、电子器件等。独立且无支撑的溶胶结构可以包括一种或多种功能性添加剂，以进一步增强其形成独立且无支撑的结构的适合性。例如，溶胶可以包括合成或天然的纤维添加剂。已经发现，在形成独立且无支撑的结构之前和/或期间将一种或多种纤维性添加剂添加到溶胶中可以提高独立溶胶结构的抗冲击性和抗压强度。也可以单独地或组合地使用其他功能性添加剂，如生物废弃物、生物灰(bioash)、碳质材料等，以改进独立溶胶结构的强度、密度、刚度、温度耐受性或任何其他合适的特征。图5A示出了在模具506中形成独立溶胶结构502。以这种方式形成的独立溶胶结构502可以为层的形式。可替代地，在模具506中形成的独立溶胶结构502可能不符合“层”，并且代替地可以是传统几何体的三维形状，或可替代地是不规则的形状。添加到模具506中的溶胶可以在将其添加到模具506中之前包括一种或多种功能性添加剂(如纤维性添加剂)，和/或可以在模具中形成独立结构期间将一种或更多种功能性添加剂(如纤维性添加剂)添加到溶胶结构502中。如图5B所示，然后可以从模具中移出独立溶胶结构502以自由地站立。接着可以在不经受进一步的工艺或改性的情况下使用独立溶胶结构。例如，图5B的独立溶胶结构可以直接被用作产品。在其他实施例中，可以使独立溶胶结构经受一种或多种额外的工艺或改性。例如，可以使独立溶胶结构经受整理工艺、热处理工艺、加热、碾磨、砂磨、研磨、涂装、洗涤、干燥、在具有或不具有真空压力存在的情况下的任何工艺、任何其他合适的工艺或其任何组合。如图5C和5D所示，可以将独立溶胶结构502施用于一种或多种其他产品503的全部或一部分。因此，独立溶胶结构502可以用作产品506中的组件部分。

图6示出了可以形成独立的物体或溶胶结构的方法600。该方法包括提供601基本上如本文所描述的溶胶，并将溶胶放置602到模具中。然后，该方法包括在模具中形成603成形的溶胶结构以及从模具中移出604成形的溶胶结构以形成独立的物体或溶胶结构。该方法还可以包括在提供步骤601之前、在提供步骤601期间、在提供步骤601和放置步骤602之间、在放置步骤602期间、在放置步骤602和形成步骤603之间、或在模具中形成603溶胶结构的同时将一种或多种材料和/或功能性添加剂添加到溶胶中。可以以这种方式添加的材料可以包括但不限于木质素、纳米纤维素、微纤维素、碳酸钙、粘土、高岭土、明胶、油酸、迷迭香油、黑种草籽油、木屑、天然纤维、废纤维、沙子、纤维素、淀粉、山梨醇、增塑制剂等或其任何组合。该方法还可以包括将独立溶胶结构施用于产品以形成复合产品605。还可以在该方法期间或之后使溶胶和/或独立物体经受一种或多种额外的工艺。此类额外的工艺可以包括加热溶胶和/或独立物体、干燥溶胶和/或独立物体、将压力施用于溶胶和/或独立物体、洗涤独立物体、后处理独立物体、或如通过溶胶和/或独立物体的预期用途或功能所确定的任何其他合适的工艺。在一个实施例中，一旦将溶胶放置到模具中，就可以加热和/或干燥溶胶，以有助于形成独立物体。还可以在该方法的任何合适部分处将溶胶与其溶剂分离。例如，可以将溶胶溶剂蒸发，可以通过合适的精细过滤或任何其他溶剂分离技术来分离溶胶溶剂。如图6所示，然后具有减少的溶剂加载的溶胶可以用于本文描述的方法。例如，具有减少的溶剂加载的溶胶可以用于模制工艺以形成形状。在另一实施例中，具有减少的溶剂加载的溶胶可以用于在一种或多种产品的至少一部分上形成涂层。

实施例

考虑到以下实施例，可以进一步理解本发明。所有化学品均按原样使用，未经进一步纯化。

实施例1：比较例

将10g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质与20ml乙醇混合30分钟的时段，然后静置。

实施例2：实施例

将玉米醇溶蛋白玉米蛋白质(10mg)分散在乙醇(15ml)和HCl水溶液(0.1M，1.6ml)的混合物中以产生pH为2的溶液。在搅拌下将由50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷构成的硅醇盐前体混合物(5.2ml)逐滴添加到上述溶液中，然后再继续搅拌1小时，接着静置。

实施例3：实施例

将阳离子淀粉(CS；5mg)分散在乙醇(15ml)和HCl水溶液(0.1M，1.6ml)的混合物中以产生pH为2的溶液。在搅拌下将由50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷构成的硅醇盐前体混合物(5.2ml)逐滴添加到上述溶液中，然后再继续搅拌1小时。将10g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质与整个体积的所形成溶胶混合30分钟的时段，然后静置。

实施例4：涂覆产品的形成

使用拉拔式涂覆技术，在由原生纸纤维制造的A4纸片材上，将约2至3ml在实施例1至3中形成的样品涂覆为薄层。然后，使用例如由TECHLAB SYSTEMS所销售的COBB测试设备“COBB SIZING TESTER CT系列”以及TAPPI T 441 Cobb Test方法来测试每个涂覆片材的水不透性。将约0.5ml油滴放置在每个纸片材的表面上，并观察油滴在3天的时间内是否被片材吸收或部分地吸收，由此测试每个片材的油不透性。涂覆有实施例1中制备的样品的纸片材是不透油的，但在不到1小时之后表现出水透过性。涂覆有实施例2和3中制备的样品的纸片材在整个观察时段内展示出水和油不透性。

实施例5：涂覆产品的形成

如下制备溶胶。将阳离子淀粉(CS；5mg)分散在乙醇(15ml)和HCl水溶液(0.1M，1.6ml)的混合物中以产生pH为2的溶液。在搅拌下将由50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷构成的硅醇盐前体混合物(5.2ml)逐滴添加到上述溶液中，然后再继续搅拌1小时。接着将该溶胶用于涂覆纸片材，并且使其干燥以形成涂覆的纸片材。然后使用拉拔式涂覆技术，在该先前涂覆的纸片材上，将实施例1至3中形成的样品涂覆为薄层。然后，使用实施例4中描述的COBB测试和油滴方法来测试具有两个溶胶层的每个涂覆片材的水和油不透性。所有涂覆纸片材在整个观察时段内都展示出水和油不透性二者。

实施例6：涂覆产品的形成

如实施例1至3中所概述的，使用2.5g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质、5g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质和7.5g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质中的每一种制备额外的样品。实施例2和3中描述的制剂中使用的溶胶的体积也在5ml、10ml、15ml、20ml和25ml下变化，以相对于不同浓度的溶胶在不同浓度的玉米醇溶蛋白玉米蛋白质下形成样品矩阵。然后将这些样品施用于原生纸片材、市售的不透水纸片材以及如实施例4和5中所描述的预涂覆纸片材，然后使用实施例4中描述的COBB测试和油滴方法来评估每个涂覆纸片材的油和水不透性。获得了与实施例4和5中描述的结果类似的结果。

实施例7：涂覆产品的形成

如实施例1至3中所概述制备额外的实施例，但在使每个样品静置之前将5ml的水添加到每个样品中。然后将这些样品施用于原生纸片材以及如实施例4和5中所描述的预涂覆纸片材，并且使用实施例4中描述的COBB测试和油滴方法来评估油和水不透性。获得了与实施例4和5中描述的结果类似的结果。

实施例8：无支撑层的形成

将实施例1至3和实施例6中制备的样品添加到皮氏培养皿中，然后干燥过夜以形成薄膜。将薄膜完整地从皮氏培养皿中移出，并且评估每个薄膜的油和水不透性。仅包含玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的样品展示出水透过性和油不透性。除溶胶之外还包含玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的样品在整个观察时段内表现出水和油不透性二者。

实施例9：无支撑层的形成

将实施例1至3和实施例6中制备的样品施用于金属片材，并且随后在金属片材上进行拉拔式涂覆以形成薄膜。将薄膜风干30秒的时段。将在金属片材上形成的涂层从金属基剥离，以形成由溶胶形成的无支撑且独立的片材。

实施例10：涂覆产品的形成

将实施例9中形成的无支撑溶胶层施用于原生纸片材上，然后在约150℃下将溶胶片材抵靠纸片材热压5秒的时段。在60℃的较低温度下重复该实验，其中按压时间延长30秒。然后，使用实施例4中描述的COBB测试和油滴方法来测试由此形成的涂覆纸片材的水和油不透性。仅包含玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的样品展示出水透过性和油不透性。除溶胶之外还包含玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的样品在整个观察时段内表现出水和油不透性二者。

实施例11：涂覆产品的形成

将实施例1至3中制备的样品拉拔式涂覆在无尘纸浆(air-laid pulp)和干纤维样品上，以在每个样品上形成薄膜。然后将每个纸浆样品在60℃的烘箱中干燥10分钟，然后移出样品，并且使用实施例4中描述的COBB测试和油滴方法来测试油和水不透性。仅包含玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的样品展示出水透过性和油不透性。除溶胶之外还包含玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的样品在整个观察时段内表现出水和油不透性二者。

实施例12：涂覆的罐

将阳离子淀粉(CS；5mg)分散在乙醇(15ml)和HCl水溶液(0.1M，1.6ml)的混合物中以产生pH为2的溶液。在搅拌下将由50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷构成的硅醇盐前体混合物(5.2ml)逐滴添加到上述溶液中，然后再继续搅拌1小时。将由此形成的溶胶稀释到5体积％，并且用于涂覆纸罐的外部。将实施例2和3中制备的样品刷涂到所述经涂覆的纸罐的外部。将所得罐放置在烘箱中，并且在60℃下干燥10分钟。将热水放置在该罐的内部，并观察水通过罐的行进。当与没有施用实施例2或3的样品的涂覆罐相比较时，由于蒸汽穿过涂覆层而形成水珠的水的体积减少大约70％。

实施例13：涂覆的纤维产品

将施用于实施例12中制备的罐的涂层顺序地施用于纤维产品。将含有表面活性剂皂的水滴放置在经涂覆的纤维产品上。没有观察到水穿透所述经涂覆的纤维产品。

实施例14：溶胶混合物的气体模制

将实施例1至3中制备的样品在室温下干燥，直到它们变成具有大约1cm厚度的固体盘。将每个样品放置在金属片材上，然后放置在90-110℃的烘箱中10分钟。样品在大约90℃时开始融化。将热空气引入到融化的样品中，这导致样品膨胀并形成穹顶状气泡形状或壳形状。然后将温度依次升高至100℃和110℃，以在从烘箱中移出成形体之前使形状稳定下来。一旦从烘箱中移出，固化的样品就保持其膨胀的形状。

实施例15：涂覆产品的形成

将5g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质溶解在100ml由乙醇、50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷以及盐酸形成的溶胶中。然后将所得溶胶与水以50:50的比率混合，这形成明显浑浊的溶液。然后将该浑浊的溶液喷洒在纸、纸板、无尘纸浆和干纤维样品上，以在每种产品上形成层。对所得产品的油和水不透性进行测试，并且发现所得产品具有水和油不透性二者。

实施例16：涂覆产品的形成

将5g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质溶解在100ml由乙醇、50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷、阳离子淀粉以及盐酸形成的溶胶中。然后将所得溶胶与水以50:50的比率混合，这形成明显浑浊的溶液。接着将浑浊的溶液喷洒在纸、纸板、无尘纸浆和干纤维样品上，以在每种产品上形成层。对这些所得产品的油和水透过性进行测试，并且发现所得产品具有水和油不透性二者。

实施例17：双纤维层的粘附

如实施例4中所描述涂覆两种纤维片材。然后将这两个片材放置在一起，其中使涂覆面接触，并且在60℃下热压30秒。将两个纸片材粘附在一起以形成双层纤维片材。将水滴和油滴放置在双纤维层的一侧上，并且静置4小时的时段。没有观察到水或油穿透到双层纸片材的相对侧。用如实施例5中所描述的经涂覆的纤维片材重复该实验，并且获得了类似的结果。

实施例18

用以下物质涂覆纤维片材：(i)在乙醇中的玉米醇溶蛋白玉米蛋白质；(ii)由乙醇、50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷、阳离子淀粉以及盐酸形成的溶胶；或(iii)由乙醇、50％四乙氧基硅烷和50％甲基三乙氧基硅烷、阳离子淀粉、盐酸以及玉米醇溶蛋白玉米蛋白质形成的溶胶。将每个涂覆片材加热到150℃达30分钟的时段，然后使用实施例4中描述的COBB测试和油滴方法来测试每个涂覆片材的水和油不透性。涂满玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的片材示出了油不透性和水透过性。涂满不含任何玉米蛋白质的溶胶的片材展示出水不透性和油透过性。涂满含有蛋白质的溶胶的片材示出了水和油不透性二者。

实施例19

如下形成溶胶：

(i)将玉米醇溶蛋白玉米蛋白质(10mg)分散在乙醇(15ml)和HCl水溶液(0.1M，1.7ml)的混合物中。在搅拌下将5.2ml四乙氧基硅烷(100％)逐滴添加到上述溶液中，然后再继续搅拌1小时，接着静置。

(ii)将阳离子淀粉(CS；5mg)分散在乙醇(15ml)和HCl水溶液(0.1M，1.7ml)的混合物中。在搅拌下将5.2ml四乙氧基硅烷(100％)逐滴添加到上述溶液中，然后再继续搅拌1小时。将10g玉米醇溶蛋白玉米蛋白质与整个体积的所形成溶胶混合30分钟的时段，然后静置。

使用实施例1中形成的样品以及溶胶(i)和(ii)重复实施例4、6、7、8、9、10、11和14中概述的实验。使用溶胶(i)和(ii)获得了与在原始实施例4、6、7、8、9、10、11和14中观察到的结果相同的结果。

实施例20

使用以下醇盐中的一种或多种制备多种溶胶：四乙基原硅烷(tetraethylorthosilane)、三乙氧基(辛基)硅烷、原硅酸四丙酯、三乙氧苯基硅烷、甲基三乙基硅烷、丁醇锆(IV)、异丙醇铝和三乙氧基-3-(2-咪唑啉-1-基)丙基硅烷，以及(i)无生物聚合物；(ii)小麦面粉；或(iii)阳离子淀粉。对于由此形成的每种溶胶，制备包含以下添加剂中的一种或多种的样品：(a)玉米醇溶蛋白；(b)木质素；(c)纳米纤维素；(d)微纤维素；(e)碳酸钙；(f)明胶；(g)油酸；(h)迷迭香油；以及(i)黑种草籽油。

将以上制备的溶胶样品：(1)倒入模具中以形成独立三维物体；(2)用于形成薄的平坦片材，和/或(3)用于形成厚的平坦片材。将水滴和油滴放置在(1)、(2)和(3)中形成的独立三维物体、薄的平坦片材和厚的平坦片材中的每一种的表面上达15分钟的时段。在经过15分钟之后，将液滴移除，并且评估表面对水和/或油的透过性。测试的所有样品都没有示出水或油的渗透。

实施例21

将在实施例20期间制备的多种溶胶与以下物质混合以形成溶胶复合材料：(A)木屑；(B)天然增强纤维和废纤维；(C)沙子；以及(D)切碎的纤维素。将这些溶胶复合材料放置在圆柱形模具中，然后将其设置为形成独立的三维物体。在(I)浸没在热水中；(II)浸没在冷水中；(III)长时间暴露于>100℃之前和之后，使每个物体经受疏水性、疏油性和强度测试。测试(I)和(II)没有导致每个样品的疏水性、疏油性或强度劣化。测试(III)在抗压强度和抗冲击性方面展示出改善。

实施例22

将实施例21的(A)中形成的独立溶胶样品在烘箱中干燥，然后与等效体积的市售木屑板进行比较测试。干燥的溶胶样品展示出增加的强度、增加的疏水性和疏油性，并且密度降低大约50％。

实施例23

将在实施例20期间制备的多种溶胶用于涂覆蘑菇菌丝体复合材料。对涂覆的复合材料的抗冲击性、抗压强度、疏水性和疏油性进行测试。已发现，所述经涂覆的复合材料比未涂覆的基础产品更具抗冲击性，并且强度更大。涂覆产品还表现出疏水性和疏油性，而未涂覆产品展示出对水和油具有透过性。

实施例24

在通过黄色、红色、蓝色和绿色色素沉着染色的蘑菇菌丝体结构上重复实施例23的实验。对涂覆的和未涂覆的着色菌丝体结构进行耐脱色测试。在涂覆的样品中基本上防止了染料和颜料损失，而在未涂覆的菌丝体中观察到色素脱失和染料损失。

使用未着色的蘑菇菌丝体结构和添加有颜料的溶胶，再次重复实施例23的实验。当与未涂覆的蘑菇菌丝体结构相比时，除增加的强度、疏水性和疏油性之外，还观察到涂覆的蘑菇真菌体结构获得了浅色的色素着色。

然后将含有颜料的溶胶用于涂覆染色的蘑菇菌丝体结构。当与在未染色的蘑菇菌丝体上使用着色的溶胶或在染色的蘑菇菌丝体上使用无色的溶胶相比时，除已经描述的益处之外，还观察到增强的着色。

实施例25：木制片材的粘附

将包含玉米醇溶蛋白的溶胶液滴施用于5cm厚的木制片材，并且将5cm厚的第二木制片材按压在每个样品的顶部。将组合的木制片材在80℃的烘箱中干燥3小时，然后从烘箱中移出并冷却。一旦冷却，就试图撬开木制片材。在一些实施例中，木制片材保持粘合，并且施用增加的力展示出单个木制片材破裂，然后是溶胶粘合剂粘合失效。

实施例26：额外的蛋白质

形成实施例1至3和6中形成的溶胶，并且使用相同的方法，用以下蛋白质中的每一种单独代替等效质量的玉米蛋白质来制备额外的溶胶：(i)豌豆蛋白；(ii)大麻籽蛋白；(iii)大米蛋白；(iv)蛋蛋白；(v)乳清蛋白；(vi)香菇蛋白；(vii)虫草菇蛋白；以及(viii)灰树花蛋白。将由此形成的溶胶施用于纸片材并使其干燥。每个纸片材在片材的耐水性和/或耐油性特征方面都展示出改善。

实施例27：

重复制备实施例26的溶胶，并且将其用于涂覆木纤维器具。然后将未涂覆的对照器具和每个涂覆的器具浸没在加热到温度超过80℃的水中达10分钟的时段。未涂覆的器具展示出与水快速饱和，并且在浸没的最初5-10秒内展示出形状变形。涂覆有含有蛋白质的溶胶的器具展示出减少或有限的变形。具有更大蛋白质加载的器具展示出最小的变形。涂覆有来自实施例26的实验(i)至(viii)的含有蛋白质的溶胶的器具展示出的最大变形小于未涂覆的对照器具大约30％至50％。涂覆有含有玉米醇溶蛋白玉米蛋白质的溶胶的器具展示出最小的变形，其中具有最大玉米醇溶蛋白玉米蛋白质加载的溶胶在整个实验中没有表现出器具的变形。

实施例28

形成包括以下蛋白质的多种溶胶：(i)豌豆蛋白；(ii)大麻籽蛋白；(iii)大米蛋白；(iv)蛋蛋白；(v)乳清蛋白；(vi)香菇蛋白；(vii)虫草菇蛋白；(viii)灰树花蛋白；以及(ix)玉米醇溶蛋白玉米蛋白质。将溶胶用于形成独立的三维形状，并且对所形成的形状的耐变形性和强度进行测试。溶胶中的每一种都成功地形成三维形状。在这些三维形状中，由玉米醇溶蛋白玉米蛋白质形成的形状展示出最大的强度和耐变形性。形状的稳定性和耐变形性也得到了增强。

Claims (45)

1.一种包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质的溶胶，其中所述蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。

2.根据权利要求1所述的溶胶，其中所述醇盐选自硅醇盐、金属醇盐、磷醇盐、有机改性醇盐及其任何组合。

3.根据权利要求1或2所述的溶胶，其中所述醇盐选自正丙基三乙氧基硅烷、原硅酸四丙酯、叔丁醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基(辛基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙醇钛(IV)、三乙氧基甲硅烷基环戊烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、3-氨基-丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-3-(2-咪唑啉-1-基)丙基硅烷及其任何组合。

4.根据任何前述权利要求所述的溶胶，其中所述催化剂是酸和/或碱中的至少一者。

5.根据权利要求4所述的溶胶，其中所述催化剂选自盐酸、柠檬酸、硝酸、乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨及其任何组合。

6.根据任何前述权利要求所述的溶胶，其中所述溶剂包括水、一种或多种醇和/或其任何组合，任选地其中所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇或其任何组合。

7.根据任何前述权利要求所述的溶胶，其中所述蛋白质包括植物衍生的蛋白质，任选地其中所述植物衍生的蛋白质包括谷醇溶蛋白。

8.根据权利要求7所述的溶胶，其中所述蛋白质包括蔬菜蛋白质、坚果蛋白质、种子蛋白质、豆科作物蛋白质、豆类蛋白质、可食用豆子蛋白质、草蛋白质或其任何组合。

9.根据权利要求8所述的溶胶，其中所述蛋白质包括玉米蛋白质、豌豆蛋白质、大豆蛋白质、燕麦蛋白质、鹰嘴豆蛋白质、小麦蛋白质、大麦蛋白质、黑麦蛋白质、高粱蛋白质或其任何组合，任选地其中所述蛋白质包括玉米蛋白质，任选地其中所述玉米蛋白质是玉米醇溶蛋白。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的溶胶，其中所述蛋白质包括动物衍生的蛋白质，任选地其中所述蛋白质是乳蛋白质、蛋蛋白质、家禽蛋白质、牲畜蛋白质或其任何组合，任选地其中所述蛋白质包括乳清蛋白质。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的溶胶，其中所述蛋白质包括真菌衍生的蛋白质，任选地其中所述蛋白质是壶菌门蛋白质、接合菌门蛋白质、球囊菌门蛋白质、子囊菌门蛋白质、担子菌门蛋白质或其任何组合。

12.根据任何前述权利要求所述的溶胶，其中所述溶胶基本上由溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质组成。

13.一种用于形成耐水、油和/或气体和/或不透水、油和/或气体的产品的方法，所述方法包括：

将第一层的第一溶胶施用于产品，所述第一溶胶包含根据任何前述权利要求所述的溶胶；

在所述产品的至少一部分上形成耐水、油和/或气体和/或不透水、油和/或气体的屏障。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括将第二层的第二溶胶施用于所述产品，其中所述第二溶胶包含溶剂、醇盐和催化剂。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一溶胶和所述第二溶胶是不同的。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述第一溶胶和第二溶胶中仅有一种包含蛋白质。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，所述方法包括将第二层的第二溶胶施用于所述产品，其中：

在将所述第二溶胶施用于所述产品之前将所述第一溶胶施用于所述产品；或

在将所述第一溶胶施用于所述产品之前将所述第二溶胶施用于所述产品。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述第一溶胶和/或第二溶胶是通过以下方式被施用于所述产品：将所述溶胶喷涂到所述产品上、将所述产品浸泡在所述溶胶中、将所述产品浸渍在所述溶胶中、将所述溶胶辊涂到所述产品上、将所述溶胶刷涂到所述产品上、将所述溶胶涂抹到所述产品上、通过填充用所述溶胶浸渗所述产品、将所述溶胶排出在所述产品上、将所述溶胶流动到所述产品上、使用狭缝涂布技术、使用刮刀施用技术或其任何组合。

19.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中将所述第一层的第一溶胶施用于所述产品包括：

部分地干燥所述第一溶胶的至少一部分以形成中间第一溶胶层；以及

使所述中间第一溶胶层和所述产品接触；

任选地其中所述方法进一步包括在接触之后加热所述溶胶层和所述产品、在接触之后将所述产品和所述溶胶层按压在一起、或其任何组合。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述中间第一溶胶层在成形模具中形成。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述中间第一溶胶层通过气体模制来成形。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述中间第一溶胶层是可复原地变形的、可弹性地变形的、或可变形的。

23.一种包含由根据权利要求1至12中任一项所述的溶胶形成的涂层的产品。

24.一种衍生自溶胶的独立物体，所述溶胶包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质，其中所述蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。

25.根据权利要求24所述的独立物体，其中所述独立物体基本上是固体的。

26.根据权利要求24或25所述的独立物体，其中所述醇盐选自硅醇盐、金属醇盐、磷醇盐、有机改性醇盐及其任何组合，任选地其中所述醇盐选自正丙基三乙氧基硅烷、原硅酸四丙酯、叔丁醇钛(IV)、异丙醇钛(IV)、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基(辛基)硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙醇钛(IV)、三乙氧基甲硅烷基环戊烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷、环戊基三乙氧基硅烷、3-氨基-丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-3-(2-咪唑啉-1-基)丙基硅烷及其任何组合。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的独立物体，其中所述催化剂是酸和/或碱中的至少一者，任选地其中所述催化剂选自盐酸、柠檬酸、硝酸、乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨及其任何组合。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的独立物体，其中所述溶剂包括水、一种或多种醇和/或其任何组合，任选地其中所述溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇或其任何组合。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的独立物体，其中所述蛋白质包括植物衍生的蛋白质，任选地其中所述植物衍生的蛋白质包括谷醇溶蛋白。

30.根据权利要求32所述的独立物体，其中所述蛋白质包括蔬菜蛋白质、坚果蛋白质、种子蛋白质、豆科作物蛋白质、豆类蛋白质、可食用豆子蛋白质、草蛋白质或其任何组合，任选地其中所述蛋白质包括玉米蛋白质、豌豆蛋白质、大豆蛋白质、燕麦蛋白质、鹰嘴豆蛋白质、小麦蛋白质、大麦蛋白质、黑麦蛋白质、高粱蛋白质或其任何组合，任选地其中所述蛋白质包括玉米蛋白质，任选地其中所述玉米蛋白质是玉米醇溶蛋白。

31.根据权利要求24至28中任一项所述的独立物体，其中所述蛋白质包括动物衍生的蛋白质，任选地其中所述蛋白质是乳蛋白质、蛋蛋白质、家禽蛋白质、牲畜蛋白质或其任何组合，任选地其中所述蛋白质包括乳清蛋白质。

32.根据权利要求24至28中任一项所述的独立物体，其中所述蛋白质包括真菌衍生的蛋白质，任选地其中所述蛋白质是壶菌门蛋白质、接合菌门蛋白质、球囊菌门蛋白质、子囊菌门蛋白质、担子菌门蛋白质或其任何组合。

33.根据权利要求24至32中任一项所述的独立物体，其中所述独立物体、所述溶胶或其任何组合包含一种或多种功能性添加剂。

34.根据权利要求33所述的独立物体，其中所述一种或多种功能性添加剂包含纤维，任选地其中所述一种或多种功能性添加剂分散遍布于所述独立物体中。

35.一种形成根据权利要求24至34中任一项所述的独立物体的方法，所述方法包括：

提供包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质的溶胶，其中所述蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合；

将所述溶胶放置到模具中；

在所述模具中形成成形的溶胶结构；

从所述模具中移出所述成形的溶胶结构以形成独立物体。

36.根据权利要求35所述的方法，所述方法进一步包括在将所述溶胶引入到所述模具之前、在将所述溶胶放置到所述模具中之后或在所述模具中形成所述成形的溶胶结构期间，将一种或多种功能性添加剂添加到所述溶胶中。

37.根据权利要求35或36所述的方法，所述方法进一步包括加热所述溶胶、干燥所述溶胶、于所述溶胶上施加压力、或其任何组合。

38.一种包含根据权利要求24至34中任一项所述的独立物体的产品。

39.根据权利要求38所述的产品，其中所述产品基本上由所述独立物体组成。

40.根据权利要求38所述的产品，其中所述产品进一步包含一种或多种额外的中间产品或组件、在制产品或组件和/或半完成产品或组件。

41.一种包含颜料和溶胶的涂层，所述溶胶包含溶剂、醇盐、催化剂和蛋白质，其中所述蛋白质是植物衍生的蛋白质、动物衍生的蛋白质、真菌衍生的蛋白质或其任何组合。

42.根据权利要求41所述的涂层，其中所述溶胶形成溶胶层，并且所述颜料分散遍布于所述溶胶层中。

43.根据权利要求41所述的涂层，其中所述溶胶形成层，并且所述溶胶层与所述颜料接触。

44.根据权利要求41至43中任一项所述的涂层，其中所述涂层涂覆至少部分地由一种或多种植物、动物或真菌衍生的材料形成的产品，任选地其中所述涂层涂覆至少部分地由真菌衍生的材料形成的产品。

45.根据权利要求41至44中任一项所述的涂层，其中所述颜料被所述溶胶固定或基本上固定。