一种包装纸用防油涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种包装纸用防油涂层及其制备方法。该包装纸用防油涂层制备时，先制备高羧基氧化淀粉，然后进行氧化淀粉疏水改性，将氧化疏水改性淀粉配成淀粉悬浮液，搅拌，置于65‐95℃下糊化；将氧化疏水淀粉糊与乙二醛/尿素合成树脂复配，制得表面施胶液；使用涂布机对纸张表面施胶，控制每平方厘米原纸施胶0.4‐0.7mg的淀粉施胶液，施胶纸在隧道式热风干燥机上于70℃‐90℃恒温干燥，得到防油疏水且表面强度增强的纸张。通过表面施胶的方法涂布在基纸表面，使得纸张不仅防油、阻水性好，且表面强度明显增加。该防油涂层具有天然、环保、可生物降解等特点，符合国家对包装材料的要求，且价格低廉，产品综合性能佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包装纸，特别是涉及一种天然可降解的包装纸用防油涂层及其制备方法。背景意义随着经济发展和生活水平的提高，人们对包装纸的需求也急剧增长，同时也越来越重视这些包装纸的安全性、功能性和环境友好性。衡量纸质包装材料的两个重要因素是：纸张强度和纸张的阻隔性能(油、水阻隔性)。牛皮纸内部结构疏松，具有很多空隙，机械强度差，油、水、气阻隔性能不好，因此，一般需要表面施胶或涂布的方法改善纸张的阻隔性能和物理性能。目前，应用于表面施胶的化学助剂大体可分为合成聚合物和天然高分子两类。合成聚合物类助剂可赋予纸张优异的性能，包括烷基烯酮二聚体(AKD)、石蜡、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、硅酮聚合物、苯乙烯类共聚物、聚氨酯及氟碳聚合物等产品。含氟化合物具有优异的耐油脂渗透性能，还有良好的耐热性、耐气候性和气密性。但是，其加工性能和成膜性差，浆内添加量较大、留着率低，成本高。同时，许多研究发现，最常用的含氟防油剂在受热时形成了全氟辛磺酰胺(PFOSE)。已有研究表明，PFOSE是具有中等毒性的肝致癌物，有使脂肪代谢紊乱、能量代谢障碍、儿童正常骨化延迟和脂质过氧化作用，给人类健康带来潜在危害。为了应对日益严峻的环境问题以及食品安全问题，国内外防油纸的生产开始关注可降解的天然可降解高分子材料，如聚乙烯醇、纤维素、淀粉、壳聚糖、蛋白等。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种用于包装纸防油防水涂层及其制备方法，所制的涂层符合安全要求，价格便宜，适应面广，性质稳定，效果良好。淀粉作为天然高分子多糖，种类丰富，来源广泛，淀粉葡萄糖单元的游离羟基能够与其他基团发生取代反应，生成种类丰富的淀粉衍生物。本专利技术以淀粉(包括马铃薯淀粉或木薯淀粉)为原料，利用次氯酸钠氧化降解，有机酸酐疏水改性，所得的疏水改性淀粉在用作纸张的表面施胶剂时，在降低纸张的吸油性和提高纸张表面强度方面尤其有效。从成本及应用效果两方面综合考虑，通过表面施胶的方法，改善包装纸在一定湿度条件下的吸水和吸油性，在保证纸张强度的基础上达到提高原纸防油和抗水性的目的，同时该涂层又具有生物可降解性。氧化作用使淀粉颗粒的链状结构发生了降解，越小的颗粒在表面施胶时就越容易从纸张表面渗透到纸张内部，而渗透到纸张内部的氧化淀粉可以增加纤维间的氢键结合，使氢键结合面积增大，增加纸张抗张强度和撕裂强度，同时淀粉羟基和纸张纤维在纸张表面交织成均匀且密实的膜，降低液体的渗透。本专利技术的表面施胶组合物可以用于各种纤维素纤维和非纤维素纤维以及它们的混合物制备的纸张和纸板的表面施胶，同时还包括软木或硬木纤维素纤维，所述纤维可使用包括漂白和非漂白的硫酸盐(硫酸盐浆)、漂白或非漂白的苏打、中性亚硫酸盐、木屑、化学木屑和这些纤维的结合物。除此之外，也可使用人造丝、再生纤维型的合成纤维素纤维和各种来源的回收废纸。滑石粉、二氧化钛、碳酸钙和硅藻土等颜料和填料也可以与该涂层混合添加到要表面施胶的纸张产品中。消泡剂、防腐剂还有其他施胶化合物也都能和所描述的表面施胶混合物混合使用。本专利技术的目的具体通过下述技术方案实现：一种用于包装纸防油防水涂层的制备方法，包括以下步骤：1)高羧基氧化淀粉的制备：将原淀粉与水混合调成质量浓度为10‐40％的淀粉悬浮液，淀粉悬浮液的pH值调节至7‐9，反应温度控制在20‐50℃，滴入与淀粉葡萄糖单元的摩尔比为0.005‐0.4的碱金属次氯酸盐，检测不到氯气时，加入3％的氢氧化钠使pH上升到9‐12，再继续反应0‐90min，用稀盐酸中和反应混合物至pH值达5.0‐6.0；而后再对产物脱水、洗涤，最后干燥得高羧基氧化淀粉；2)氧化淀粉疏水改性：将氧化淀粉配成20‐40％的淀粉乳，用氢氧化钠溶液控制淀粉乳的pH值在7‐10，添加淀粉干基质量1‐12％的有机酸酐进行反应，反应3‐6小时后，用稀盐酸溶液调节溶液的pH值为5‐7，然后洗涤、干燥、过筛，得到氧化疏水改性淀粉；3)包装纸防油涂层的制备：将氧化疏水改性淀粉配成质量浓度为8‐24％的淀粉悬浮液，搅拌，将初步搅拌好的淀粉悬浮液置于65‐95℃下糊化10‐30min，然后将已经糊化好的淀粉糊液置于恒温水浴中保温，备用；乙二醛/尿素合成树脂(GU)：室温下将尿素配成30-50％的溶液，调节反应溶液的pH为3-6，缓慢滴入与尿素的摩尔比为1-4:1的乙二醛溶液，40-80℃恒温，150-250r/min搅拌下反应2-4h，得到淡黄色乳液，保温待用；将氧化疏水淀粉糊与乙二醛/尿素合成树脂按质量比100:0‐70:30复配，制得表面施胶液；使用涂布机对纸张表面施胶，调整施胶棒运转速度为5‐50mm/s，控制每平方厘米原纸施胶0.4‐0.7mg的淀粉施胶液，施胶纸在隧道式热风干燥机上于70℃‐90℃恒温干燥，得到防油疏水且表面强度增强的纸张。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述原淀粉为木薯淀粉或马铃薯淀粉。优选地，所述氧化淀粉的羰基质量含量为20‐50％，羧基质量含量为20‐70％。优选地，所述氧化疏水改性淀粉的疏水基团取代度为0.001‐0.1。优选地，所述氧化疏水改性淀粉的疏水烃基化合物为具有5‐25个碳原子的有机酸苷衍生的酯化合物；所述有机酸苷衍生的酯化合物的结构式为：其中，R为二亚甲基或三亚甲基或乙烯基；R1是有3‐21个碳原子的直链、支链或环状烷基、链烯基、芳烷基或芳烯基；R2和R3都是有5‐23个碳原子的直链、支链或环状烷基、链烯基、芳烷基或芳烯基。优选地，步骤1)淀粉悬浮液的pH值调节至7‐9；反应温度控制在25‐40℃；碱金属次氯酸盐与淀粉葡萄糖单元的摩尔比为0.025‐0.2；所述碱金属次氯酸盐为次氯酸钠。优选地，步骤2)控制淀粉乳的pH值在8‐9；添加淀粉干基质量3‐6％的有机酸酐进行反应。优选地，步骤3)将氧化疏水改性淀粉配成质量浓度为15‐20％的淀粉悬浮液，将初步搅拌好的淀粉悬浮液置于80‐95℃下糊化15‐30min，所述搅拌是在400‐500r/min的条件下搅拌5‐10min，将已经糊化好的淀粉糊液置于65℃恒温水浴中保温。优选地，所述稀盐酸的质量浓度为5‐10％。所述的原纸为牛皮纸或白卡纸。所述的纸张烘干装置为隧道式热风干燥机。一种用于包装纸防油防水涂层，由上述制备方法制得。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)氧化剂首先在pH值为7‐9的弱碱条件下作用于原淀粉，其中优选7.5‐8.5，更优选8‐9，然后在强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包装纸防油涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)高羧基氧化淀粉的制备：将原淀粉与水混合调成质量浓度为10‐40％的淀粉悬浮液，淀粉悬浮液的pH值调节至7‐9，反应温度控制在20‐50℃，滴入与淀粉葡萄糖单元的摩尔比为0.005‐0.4的碱金属次氯酸盐，检测不到氯气时，加入3％的氢氧化钠使pH上升到9‐12，再继续反应0‐90min，用稀盐酸中和反应混合物至pH值达5.0‐6.0；而后再对产物脱水、洗涤，最后干燥得高羧基氧化淀粉；2)氧化淀粉疏水改性：将氧化淀粉配成20‐40％的淀粉乳，用氢氧化钠溶液控制淀粉乳的pH值在7‐10，添加淀粉干基质量1‐12％的有机酸酐进行反应，反应3‐6小时后，用稀盐酸溶液调节溶液的pH值为5‐7，然后洗涤、干燥、过筛，得到氧化疏水改性淀粉；3)包装纸防油涂层的制备：将氧化疏水改性淀粉配成质量浓度为8‐24％的淀粉悬浮液，搅拌，将初步搅拌好的淀粉悬浮液置于65‐95℃下糊化10‐30min，然后将已经糊化好的淀粉糊液置于恒温水浴中保温，得氧化疏水淀粉糊；乙二醛/尿素合成树脂：室温下将尿素配成30‑50％的溶液，调节反应溶液的pH为3‑6，缓慢滴入与尿素的摩尔比为1‑4:1的乙二醛溶液，40‑80℃恒温，150‑250r/min搅拌下反应2‑4h，得到淡黄色乳液，保温待用；将氧化疏水淀粉糊与乙二醛/尿素合成树脂按质量比100:0‐70:30复配，制得表面施胶液；使用涂布机对纸张表面施胶，调整施胶棒运转速度为5‐50mm/s，控制每平方厘米原纸施胶0.4‐0.7mg的淀粉施胶液，施胶纸在隧道式热风干燥机上于70℃‐90℃恒温干燥，得到防油疏水且表面强度增强的纸张。...

【技术特征摘要】
1.一种用于包装纸防油涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)高羧基氧化淀粉的制备：将原淀粉与水混合调成质量浓度为10‐40％的淀粉悬浮液，
淀粉悬浮液的pH值调节至7‐9，反应温度控制在20‐50℃，滴入与淀粉葡萄糖单元的摩尔
比为0.005‐0.4的碱金属次氯酸盐，检测不到氯气时，加入3％的氢氧化钠使pH上升到9‐12，
再继续反应0‐90min，用稀盐酸中和反应混合物至pH值达5.0‐6.0；而后再对产物脱水、洗
涤，最后干燥得高羧基氧化淀粉；
2)氧化淀粉疏水改性：将氧化淀粉配成20‐40％的淀粉乳，用氢氧化钠溶液控制淀粉
乳的pH值在7‐10，添加淀粉干基质量1‐12％的有机酸酐进行反应，反应3‐6小时后，用稀
盐酸溶液调节溶液的pH值为5‐7，然后洗涤、干燥、过筛，得到氧化疏水改性淀粉；
3)包装纸防油涂层的制备：
将氧化疏水改性淀粉配成质量浓度为8‐24％的淀粉悬浮液，搅拌，将初步搅拌好的淀
粉悬浮液置于65‐95℃下糊化10‐30min，然后将已经糊化好的淀粉糊液置于恒温水浴中保
温，得氧化疏水淀粉糊；
乙二醛/尿素合成树脂：室温下将尿素配成30-50％的溶液，调节反应溶液的pH为3-6，
缓慢滴入与尿素的摩尔比为1-4:1的乙二醛溶液，40-80℃恒温，150-250r/min搅拌下反应
2-4h，得到淡黄色乳液，保温待用；
将氧化疏水淀粉糊与乙二醛/尿素合成树脂按质量比100:0‐70:30复配，制得表面施胶
液；使用涂布机对纸张表面施胶，调整施胶棒运转速度为5‐50mm/s，控制每平方厘米原纸
施胶0.4‐0.7mg的淀粉施胶液，施胶纸在隧道式热风干燥机上于70℃‐90℃恒温干燥，得到
防油疏水且表面强度增强的纸张。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，丁亚杰，扶雄，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44