本发明专利技术公开了一种细菌纤维素基纸浆模塑包装材料及其制备方法与应用。该纸浆模塑包装材料的制备方法包括以下步骤：(1)将细菌接种到发酵培养基中，经发酵合成得到细菌纤维素(BC)颗粒，然后将其疏解分散得到BC溶液；(2)将竹浆原料经疏解分散处理得到BF溶液，然后与BC溶液混合后打浆，得到BC/BF混合浆料；(3)加入植物纤维素纳米纤丝悬浮液，得到BC/BF/CNF复配浆料，再添加防水剂和湿强剂，得到复合浆料；(4)将复合浆料进行纸浆模塑成型，得到细菌纤维素基纸浆模塑包装材料。本发明专利技术中制得的包装材料机械强度和氧气阻隔性能好，能够用于生鲜、果蔬类包装材料领域。果蔬类包装材料领域。果蔬类包装材料领域。
【技术实现步骤摘要】
一种细菌纤维素基纸浆模塑包装材料及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于纸浆模塑包装材料
，特别涉及一种细菌纤维素基纸浆模塑包装材料及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]近些年来，相关环保的政策在接连推行实施，人们逐渐意识到塑料制品虽然使用方便，可它的危害却非常大，塑料制品因为自身结构原因自然降解时间周期非常长，有的塑料袋自然降解甚至需要数百年的时间。而纸包装材料拥有很多优势，这些优势是塑料无可比拟的，纸包装材料绿色环保，自然降解时间仅仅需要几十天就可以完全分解。纸浆模塑是纸成型行业的核心技术，也是这行业的顶梁柱，无论市面上有多少复杂的纸包装，它都可以实现，包括蛋托、酒托、餐具及工包等，只要是纸包装，纸浆模塑都可以利用模具进行定型。纸包装占据市场规模，纸浆模塑也被推上风口浪尖，成为以纸代塑的理想材料。
[0003]纸浆模塑产品是将可纤维原料加工调配成一定比例浓度的浆料，依据产品设计、定制的模具，经真空吸附成型，利用模内干燥的原理形成不同种类和用途的环保纸制品。按照用途的不同，纸浆模塑产品可分为缓冲包装材料、餐饮具、农业制品、材料模塑制品等；纸浆模塑包装制品可以用于食品包装，在环保性上优于传统泡沫塑料制品。纸浆模塑发展空间很大，未来几年是纸浆模塑行业高速发展的黄金时期。此外，纳米纤维素特有的形态结构和表面性能使得纳米纤维素材料可以形成致密的网络结构进而提供优良的氧阻隔性能。
技术实现思路
[0004]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的细菌纤维素基纸浆模塑包装材料。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供所述细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0008]一种细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)合成细菌纤维素：将细菌接种到发酵培养基中，于30～35℃、相对湿度40～50％(RH)条件下进行发酵，然后将发酵产物用稀碱溶液和水洗涤至中性，得到细菌纤维素(BC)颗粒；再将BC颗粒加水稀释后经疏解处理，得到BC溶液；
[0010](2)配制BC/BF混合浆料：将竹浆(BF)原料加水稀释后经疏解分散处理，得到BF溶液；然后将BF溶液和步骤(1)中得到的BC溶液混合均匀后打浆至打浆度为25～30
°
SR，得到BC/BF混合浆料；
[0011](3)配制BC/BF/CNF复配浆料：将植物纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液在搅拌条件下加入到步骤(2)中得到的BC/BF混合浆料中，混合均匀，得到BC/BF/CNF复配浆料；
[0012](4)湿部添加助剂：将防水剂和湿强剂加入到步骤(3)中得到的BC/BF/CNF复配浆
料中，搅拌均匀，得到复合浆料；
[0013](5)热压定型：将步骤(4)中得到的复合浆料进行纸浆模塑成型，经真空抽滤脱水制得纸浆模塑湿胚，接着热压定型，得到细菌纤维素基纸浆模塑包装材料。
[0014]步骤(1)中所述的细菌为木醋杆菌、根癌土壤杆菌、芽孢八叠球菌和豌豆根瘤菌中的至少一种；优选为木醋杆菌；更优选为木醋杆菌ATCC 700178。
[0015]步骤(1)中所述的细菌的接种量为体积百分比6.0～8.0％。
[0016]步骤(1)中所述的发酵培养基的组分如下：葡萄糖16.0～20.0g/L，蛋白胨4.0～6.0g/L，酵母膏4.0～6.0g/L，柠檬酸1.4～1.6g/L，Na2HPO42.6～3.0g/L，MgSO40.2～0.4g/L。
[0017]步骤(1)中所述的发酵的条件为：40～70r/min搅拌发酵5～8天。
[0018]步骤(1)中所述的稀碱溶液为浓度为0.02～0.08mol/L NaOH或KOH溶液；优选为浓度为0.02～0.08mol/L NaOH溶液。
[0019]步骤(1)中所述的水为去离子水。
[0020]步骤(1)中所述的细菌纤维素颗粒尺寸为2*5mm，含水率为90～95％。
[0021]步骤(1)中所述的BC颗粒加水稀释优选为加水稀释至固含量为2.8～4.2wt％。
[0022]步骤(1)和(2)中所述的疏解为采用标准疏解机进行疏解。
[0023]步骤(1)中所述的疏解的条件为：转速20000～40000r/min，时间20～30min。
[0024]步骤(1)中所述的BC溶液的浓度为质量百分比1.3～2.2％。
[0025]步骤(1)中所述的BC溶液中的BC纤维的长度为350～2400nm，宽度为30～70nm。
[0026]步骤(2)中所述的竹浆(BF)原料加水稀释优选为加水稀释至固含量为3.3～4.6wt％。
[0027]步骤(2)中所述的疏解的条件为：转速5000～10000r/min，时间10～20min。
[0028]步骤(2)中所述的BF溶液的浓度为质量百分比2.1～2.9％。
[0029]步骤(2)中所述的BF溶液中的BF纤维的长度为1560～4870nm，宽度为80～520nm。
[0030]步骤(2)中所述的BC溶液中的BC纤维与BF溶液中的BF纤维的质量比为(5～7)：(3～5)。
[0031]步骤(2)中所述的打浆为采用PFI磨进行打浆。
[0032]步骤(2)中所述的打浆的条件为：打浆转数5000～8000转，打浆浓度2.0～4.0wt％。
[0033]步骤(3)中所述的植物纤维素纳米纤丝的直径为20～80nm，长度为260～750nm；优选为以针叶木浆为原料，通过机械研磨制备得到；其中，机械研磨的条件为：先在0和
‑
20μm间隙下各研磨10次，转速为1000rpm；再将磨盘间隙调至
‑
50μm研磨20次，转速为1400rpm；最后将磨盘间隙调至
‑
100μm研磨15次，转速为1600rpm。
[0034]步骤(3)中所述的植物纤维素纳米纤丝的加入量为占BC/BF/CNF复配浆料质量的2.0～5.0％。
[0035]步骤(3)中所述的植物纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液的浓度为质量百分比3.0～6.0％。
[0036]步骤(3)中所述的搅拌的转速为3000～6000r/min；优选为6000r/min。
[0037]步骤(4)中所述的防水剂为阳离子丙烯酸酯聚合物。
[0038]步骤(4)中所述的防水剂的加入量占BC/BF/CNF复配浆料(绝干)质量的2.0～4.0％。
[0039]步骤(4)中所述的湿强剂为聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂。
[0040]步骤(4)中所述的湿强剂的加入量占BC/BF/CNF复配浆料(绝干)质量的4.0～7.0％。
[0041]步骤(4)中所述的搅拌的转速为3000～600本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)合成细菌纤维素：将细菌接种到发酵培养基中，于30～35℃、相对湿度40～50％条件下进行发酵，然后将发酵产物用稀碱溶液和水洗涤至中性，得到细菌纤维素BC颗粒；再将BC颗粒加水稀释后经疏解处理，得到BC溶液；(2)配制BC/BF混合浆料：将竹浆原料加水稀释后经疏解分散处理，得到BF溶液；然后将BF溶液和步骤(1)中得到的BC溶液混合均匀后打浆至打浆度为25～30
°
SR，得到BC/BF混合浆料；(3)配制BC/BF/CNF复配浆料：将植物纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液在搅拌条件下加入到步骤(2)中得到的BC/BF混合浆料中，混合均匀，得到BC/BF/CNF复配浆料；(4)湿部添加助剂：将防水剂和湿强剂加入到步骤(3)中得到的BC/BF/CNF复配浆料中，搅拌均匀，得到复合浆料；(5)热压定型：将步骤(4)中得到的复合浆料进行纸浆模塑成型，经真空抽滤脱水制得纸浆模塑湿胚，接着热压定型，得到细菌纤维素基纸浆模塑包装材料。2.根据权利要求1所述的细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的细菌纤维素颗粒尺寸为2*5mm，含水率为90～95％；步骤(1)中所述的BC溶液中的BC纤维的长度为350～2400nm，宽度为30～70nm；步骤(2)中所述的BF溶液中的BF纤维的长度为1560～4870nm，宽度为80～520nm；步骤(3)中所述的植物纤维素纳米纤丝的直径为20～80nm，长度为260～750nm。3.根据权利要求1所述的细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的细菌为木醋杆菌、根癌土壤杆菌、芽孢八叠球菌和豌豆根瘤菌中的至少一种；步骤(4)中所述的防水剂为阳离子丙烯酸酯聚合物；步骤(4)中所述的湿强剂为聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂。4.根据权利要求3所述的细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的细菌为木醋杆菌ATCC 700178。5.根据权利要求1所述的细菌纤维素基纸浆模塑包装材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的BC溶液中的BC纤维与BF溶液中的BF纤维的质量比为5～7：3～5；步骤(3)中所述的植物纤维素纳米纤丝的加入量为占BC/BF/CNF复配浆料质量的2.0～5.0％；步骤(4)中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：程峥，肖乃玉，钟乐，张雪琴，郑梓烁，陈侯琴，黄鸿禧，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：
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