多功能改性棕榈蜡乳液、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能改性棕榈蜡乳液、其制备方法及应用。该制备方法包括：将固体棕榈蜡与溶剂混合形成混合物，再将该混合物加热并充分搅拌形成乳液状，之后冷却，获得棕榈蜡乳液；向所述棕榈蜡乳液中加入盐酸聚六亚甲基胍盐抗菌剂、耦合试剂以及活化剂，在选定温度及中性或弱碱性条件下充分反应后，将获得的混合反应液进行渗析分离，即获得高接枝率的多功能改性棕榈蜡乳液。本发明专利技术的多功能改性棕榈蜡乳液兼具抗菌及水蒸气阻隔的效果，当其应用为纸张处理制剂时，可使纸张的水蒸气透过率大幅降低且抑菌率可达到99%以上，并可使纸张的干、湿强度显著提高，同时其制备工艺简单成熟，生产成本低，且易于控制，具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
多功能改性棕榈蜡乳液、其制备方法和应用
本专利技术涉及一种改性棕榈蜡乳液，特别是一种通过高接枝率共价键耦合方法获得胍盐接枝棕榈蜡乳液及其制备方法和应用，属于造纸

技术介绍
水蒸气阻隔性能是食品包装材料的一项重要指标。具有水蒸气阻隔性能的包装纸可以阻止食品中释放的水蒸气穿透纸张的微孔，从而达到减少水分损失和延长食品保鲜时间的功效。在过去的几十年中，以石油作为原料来源的食品包装材料以其高机械强度和优良的水蒸气阻隔性能占据了包装市场的主导地位。可是，面对食品安全和越来越严重的环境问题，人们开始愈发的重视绿色无毒的新型包装材料。其中，由天然产物中制备得到的纸基包装材料因其无毒，多用途和低成本等特点得到了更加广泛的关注和应用。目前，大量的天然高分子类添加剂已经被应用于改善包装纸的阻隔水蒸气性能，如：壳聚糖、玉米蛋白、乳清分离蛋白、谷胶、淀粉及其衍生物。此外，棕榈蜡也可以作为纸用添加剂的原材料。棕榈蜡是一种由多种化合物组成的混合物，其中主要包含长链醇类、脂肪酸及脂类等。作为最重要的生物蜡之一，棕榈蜡已经广泛地应用于化妆品，家居用品，农业以及畜牧业等多种工业领域。棕榈蜡因其安全无毒和非常优秀的阻隔性能可以用于开发具有阻隔水蒸气透过特征的绿色纸用助剂。然而美中不足的是，棕榈蜡本身在其工业应用的过程中很容易受到微生物的侵扰，从而影响产品的最终品质。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种通过高接枝率共价键耦合方法制备的具有抗菌活性、水蒸气阻隔等多功能改性棕榈蜡乳液。本专利技术的另一目的在于提供一种制备所述多功能改性棕榈蜡乳液的方法，其具有工艺简单，成本低廉等优点。本专利技术的再一目的在于提供前述多功能改性棕榈蜡乳液的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种多功能改性棕榈蜡乳液的制备方法，其包括：(1)将固体棕榈蜡与溶剂按1:30～50的重量比混合形成混合物，再将该混合物加热至50～90℃并充分搅拌形成乳液状，之后冷却，获得棕榈蜡乳液；(2)向步骤(1)制得的棕榈蜡乳液中加入重量比为0.05～0.15:0.2～0.8:0.3～1.2的盐酸聚六亚甲基胍盐抗菌剂、耦合试剂及活化剂，在温度为25～65℃并伴以持续搅拌的条件下充分反应，且在反应过程中控制混合反应液为中性或弱碱性；(3)待步骤(2)的反应结束后，将获得的混合反应液进行渗析分离，渗析结束后获得所述多功能改性棕榈蜡乳液。作为具体实施方案之一，步骤(1)还可包括：将固体棕榈蜡、溶剂及表面活性剂按照重量比1:30～50:0.01～0.05的比例进行混合，再将该混合物加热至50～90℃并充分搅拌形成乳液状，之后冷却，获得所述棕榈蜡乳液。进一步的，所述溶剂可选自但不限于去离子水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇中的任一种或两种及以上的组合物。进一步的，所述表面活性剂可选自但不限于十二烷基二甲基胺乙内酯、十二磺基苯环酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氧化胺、双十烷基二甲基氯化铵、双八烷基甲基氯化铵中的任一种或两种以上的组合物。进一步的，所述耦合试剂可选自但不限于N,N'-二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'-二异丙基碳二亚胺、1,3-二(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环-4-基甲基)碳二亚胺中的任一种或两种以上的组合物。进一步的，所述活化试剂可选自但不限于1-羟基苯并三唑、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑、3-羟基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮、N-羟基琥珀酰亚胺中的任一种或两种以上的组合物。进一步的，步骤(2)包括：在反应过程中将混合反应液的pH值控制于7.0～10.0，其中采用的酸碱度调节剂至少可选自碳酸钠、氢氧化钠、氨水和碳酸氢钠之中的任一种，但不限于此。作为较佳实施方案之一，该制备方法进一步可以包括：(1)将固体棕榈蜡与溶剂形成混合物或将固体棕榈蜡与溶剂、表面活性剂形成混合物，再将所述混合物加热并以6000～20000rpm的速度搅拌5～20min形成乳液状，之后在冰水浴中冷却，获得棕榈蜡乳液；(2)向步骤(1)制得的棕榈蜡乳液中加入盐酸聚六亚甲基胍盐抗菌剂、耦合试剂和活化试剂，在温度为25～65℃的条件下以200rpm左右的速度搅拌反应1～6h，并在反应过程中控制混合反应液的pH值为7.0～10.0；(3)待步骤(2)的反应结束后，将获得的混合反应液以截留分子量为1.2～1.4万的渗析膜进行渗析分离，分离时间为2～8天，渗析结束后经浓缩处理获得所述多功能改性棕榈蜡乳液。在一更为具体的实施方案之中，该制备方法还可以包括：(A)先将1重量份的固体棕榈蜡加入到30～50重量份的溶剂中，之后，将混合物加热至50～90℃并用高速搅拌机在转速为6000～20000rpm的范围内搅拌5～20分钟。随后将所得棕榈蜡乳液产物放置在冰水浴中冷却，并命名为CW。同样，如在初始制备过程中加入0.01～0.05重量份的表面活性剂即可得到另一种棕榈蜡乳液，命名为CW-S。(B)首先按照上述方法制备两种各100毫升的2.5wt％棕榈蜡乳液(CW和CW-S)。随后加入0.05～0.15重量份的盐酸聚六亚甲基胍盐(PHGH)抗菌剂、0.2～0.8重量份的耦合试剂以及0.3～1.2重量份的活化剂，控制温度在25～65℃下进行反应，反应过程中需使用酸碱度调节剂来控制溶液体系的PH值。(C)通过酸碱度调节剂控制溶液体系至特定pH值并用磁力搅拌器搅拌1～6小时，反应结束后，将反应液收集至渗析膜中进行分离，分离时间为2～8天，渗析结束后经过浓缩处理得到终产物。由前述任一种方法制备的多功能改性棕榈蜡乳液。进一步的，在所述多功能改性棕榈蜡乳液中，接枝了抗菌剂的棕榈蜡乳液微粒的粒径为200～850nm。所述多功能改性棕榈蜡乳液作为造纸用助剂的应用。例如，其中的一种应用方案可以为：一种纸张的表面处理方法，包括：采用所述多功能改性棕榈蜡乳液于纸张表面形成涂层。相对于现有技术，本专利技术的优点包括：通过形成共价键的方式将胍盐类抗菌聚合物(例如PHGH)接枝于棕榈蜡乳液微粒的表面，其生产流程简单成熟，生产成本低，且操作易于控制。通过耦合剂和活化剂的配合使用大大提高了该反应的接枝率，有效地提高棕榈蜡的抗菌性能，此外该助剂还有效提升了其对于水蒸气的阻隔性能，使其成为兼具阻隔水蒸气、抗菌及增加纸张强度的多功能新型助剂，且通过液相中酸碱度的变化还可以有效地控制其吸附量，实现智能化、可控化的助留效果。与此同时，本案专利技术人还非常意外的发现，该产品可以作为纸用助剂而大幅增强纸张的干、湿强度，以及有效增强纸张的憎液性，减少其他施胶剂的使用量，从而节约生产成本，并且可以明显改善食品包装材料，尤其是新鲜蔬果包装纸中保鲜和抑菌方面的困难，大幅提高蔬果类产品的贮藏时间。附图说明图1是表面涂布有本实施例1-6所获CW-PHGH的纸样的接触角与CW-PHGH涂布量的关系曲线图；图2是表面涂布有本实施例1-6所获CW-PHGH的纸样的干、湿强度与CW-PHGH涂布量的关系曲线图；图3a与图3b分别为本专利技术典型实施例1中的CW-PHGH与CW-S-PHGH样品的实物照片。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能改性棕榈蜡乳液的制备方法，其特征在于包括：（1）将固体棕榈蜡与溶剂按1:30～50的重量比混合形成混合物，再将该混合物加热至50～90℃并充分搅拌形成乳液状，之后冷却，获得棕榈蜡乳液；（2）向步骤（1）制得的棕榈蜡乳液中加入重量比为0.05～0.15 : 0.2～0.8 : 0.3~1.2的盐酸聚六亚甲基胍盐抗菌剂、耦合试剂以及活化剂，在温度为25～65℃并伴以持续搅拌的条件下充分反应，且在反应过程中控制混合反应液为中性或弱碱性；（3）待步骤（2）的反应结束后，将获得的混合反应液进行渗析分离，渗析结束后获得所述多功能改性棕榈蜡乳液。

【技术特征摘要】
1.一种多功能改性棕榈蜡乳液作为造纸用助剂的用途，用于改善纸张的水蒸气阻隔和抗菌性能以及提高纸张在干、湿状态下的强度和憎液性能，所述多功能改性棕榈蜡乳液的制备方法包括：(1)将固体棕榈蜡、溶剂及表面活性剂按照1:30～50:0.01～0.05的重量比进行混合形成混合物，再将所述混合物加热至50～90℃并以6000～20000rpm的速度搅拌5～20min形成乳液状，之后在冰水浴中冷却，获得棕榈蜡乳液，所述表面活性剂包括十二烷基二甲基胺乙内酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基氧化胺、双十烷基二甲基氯化铵中的任一种或两种以上的组合物；(2)向步骤(1)制得的棕榈蜡乳液中加入重量比为0.05～0.15:0.2～0.8:0.3～1.2的盐酸聚六亚甲基胍盐抗菌剂、耦合试剂和活化剂，在温度为25～65℃的条件下以200rpm的速度搅拌反应1～6h，并在反应过程中控制混合反应液的pH值为7.0～10.0，所述耦合试剂包括N,N'-二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N,N'...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，余光华，肖惠宁，龙柱，王建华，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32