一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，属于涂层设计及涂布技术领域。首先对基材的表面进行处理，提高表面张力；然后在基材的表面上施涂一层由纤维素纳米纤维凝胶液、聚乙烯醇、改性淀粉、高岭土、纳米碳酸钙成分组成的涂料，涂布量2‑18g/m

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法
本专利技术涉及一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，属于涂层设计及涂布

技术介绍
对于食品包装或应用于油类环境的产品（电子电器件、机械零部件）来说，产品设计专家面临的最大挑战就是采取一种环境友好、成本低廉、实施简便的方式，阻止产品内含的油脂向外渗透或防止外部环境的油污染到产品。通常采取的办法是对产品表面施加可以阻隔油脂的涂层。目前，国内市场上出现的油脂阻隔涂料或涂层的主要组份有含氟的丙烯酸酯乳液聚合物，但是该类产品存在以下缺陷：一方面是价格昂贵；另一方面，其仍为C8型防水防油剂（即链段中氟烷基的碳原子数为8），本领域的人都熟知C8型防水防油剂虽然防水防油效果优异，但同时也存在生物累积性强、难降解的缺陷。近年来欧盟及美国环保署都陆续颁布相关法律，禁止使用C8型防水防油剂。近年来，短链含氟单体及非氟单体防水防油剂也得到了发展和一定的应用。有专利CN103409999报道了短链氟烷基C6型防水防油剂，但与传统的C8型防水防油剂相比在性能上仍然达不到C8的效果。而专利CN103572602A、WO2010/115496等报道的非氟类防水防油剂，防水性能不但远不如C8型防水防油剂，甚至连C6型防水防油剂的效果都达不到。而非氟类防水防油剂，准确地说只能是防水剂，其致命缺陷是基本上只能防水，防油性能近乎没有，即使非氟类产品和含氟类产品进行复配，虽然可以在一定程度上降低成本，但是因为仅仅是简单的物理共混，性能方面依然难以满足要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法。本专利技术方法制造的纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层具有绿色环保、可生物降解、成本低廉的特点，Kit抗油等级≥6，对阻止油脂渗透到基材内部具有非常明显的效果。本专利技术所采用的技术方案是：（1）对基材的表面进行处理，使其表面张力达到40mN/m或以上；（2）在处理后的基材的表面上施涂一层由纤维素纳米纤维凝胶液、聚乙烯醇、改性淀粉、高岭土、纳米碳酸钙成分组成的涂料，在60℃～200℃温度下干燥10s～120s，最终形成固体涂层。进一步地，步骤（1）中的基材的材质，是指纤维素纤维、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚砜（PSF）中的一种或多种组合以及它们的改性体。进一步地，步骤（1）中基材的表面处理方法，是指对基材表面进行施胶、火焰、铬酸混液、放电氧化、臭氧氧化、电晕、等离子等处理方法中的一种或多种组合。进一步地，步骤（2）中的涂料组份：纤维素纳米纤维凝胶液，浓度0.5～12.0%，纤丝直径5～100nm，纤丝长度≥200nm；在该涂料中的质量占比为10～90%。步骤（2）中的涂料组份：聚乙烯醇，浓度3.0～20.0%，聚合度为1700～2400，醇解度为84％～99％；在该涂料中的质量占比为5～40%。步骤（2）中的涂料组份：改性淀粉，浓度4.0～35.0%，是指通过酸水解、氧化、醚化、酯化和交联等化学改性方法制得的淀粉；在该涂料中的质量占比为5～70%。步骤（2）中的涂料组份：高岭土，浓度50.0～72.0%，平均粒径0.3～2.0μm，径厚比＞20；在该涂料中的质量占比为5～30%。步骤（2）中的涂料组份：纳米碳酸钙，浓度10.0～60.0%，平均粒径30～200nm；在该涂料中的质量占比为5～30%。进一步地，步骤（2）所制得的涂料的固含量为2.0～30.0%，干燥后的固体涂层定量为2.0-18.0g/m2。由该方法制备的纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层，TAPPIUM557法测抗油等级≥6。本专利技术以纤丝直径5～100nm，纤丝长度≥200nm的纤维素纳米纤维凝胶液为涂料主要组份，利用其可以形成致密的涂层结构、良好的涂层覆盖性和表面高的平滑度的独特优点，对阻止油脂的渗透起到显著的作用。同时，在涂料中加入径厚比大的高岭土和纳米级粒径的纳米碳酸钙，增厚和填充涂层，可以延缓油脂向基材的渗透；最后，在涂料中加入聚乙烯醇和改性淀粉，一方面可以黏结各涂料组份，另一方面作为优良的成膜助剂。由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比，不仅使基材的油脂阻隔性得到显著提升，还具有绿色环保、可生物降解的特点，可广泛应用于食品包材、电子电器件表面涂布、机械零部件表面防护等领域。具体实施方式下面结合具体实施实例说明，但本专利技术不限于以下具体实施实例。实施例1一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法。（1）基材为纤维素纸张，对其进行表面施胶处理，测试其表面张力达到65mN/m；（2）用刮棒在处理后的基材的表面上施涂一层涂料，该涂料各组份的具体质量占比为：纤维素纳米纤维凝胶液，60%；聚乙烯醇（PVA1799），8%；磷酸酯化淀粉，22%；高岭土，5%；纳米碳酸钙，5%；该涂料的固含量为10%，在105℃温度下干燥60s，最终形成涂层，干燥后的固体涂层定量为2.7g/m2。该涂层用TAPPIUM557法测抗油等级，达到6。实施例2一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法。（1）基材为PET薄膜，对其进行电晕处理，测试其表面张力达到42mN/m；（2）用刮棒在处理后的基材的表面上施涂一层涂料，该涂料各组份的具体质量占比为：纤维素纳米纤维凝胶液，70%；聚乙烯醇（PVA1799），8%；磷酸酯化淀粉，12%；高岭土，5%；纳米碳酸钙，5%；该涂料的固含量为5%，在65℃温度下干燥60s，最终形成涂层，干燥后的固体涂层定量为2.5g/m2。该涂层用TAPPIUM557法测抗油等级，达到8。实施例3一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法。（1）基材材质为PP，对其进行等离子处理，测试其表面张力达到56mN/m；（2）在处理后的基材的表面上喷涂一层涂料，该涂料各组份的具体质量占比为：纤维素纳米纤维凝胶液，35%；聚乙烯醇（PVA1799），12%；磷酸酯化淀粉，28%；高岭土，5%；纳米碳酸钙，20%；该涂料的固含量为8%，在85℃温度下干燥120s，最终形成涂层，干燥后的固体涂层定量为3.5g/m2。该涂层用TAPPIUM557法测抗油等级，达到10。实施例4一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法。（1）基材材质为聚氯乙烯，对其进行火焰处理，测试其表面张力达到52mN/m；（2）在处理后的基材的表面上刮涂一层涂料，该涂料各组份的具体质量占比为：纤维素纳米纤维凝胶液，50%；聚乙烯醇（PVA1799），8%；磷酸酯化淀粉，22%；高岭土，5%；纳米碳酸钙，15%；该涂料的固含量为10%，在105℃温度下干燥60s，最终形成涂层，干燥后的固体涂层定量为5.0g/m2。该涂层用TAPPIUM557法测抗油等级，达到12。实施例5一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法。（1）基材为聚碳酸酯，对其进行络酸混液处理，测试其表面张力达到48mN/m；（2）用刮棒在处理后的基材的表面上施涂一层涂料，该涂料各组份的具体质量占比为：纤维素纳米纤维凝胶液，80%；聚乙烯醇（PVA1799本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对基材进行表面处理，使其表面张力达到40 mN/m或以上； （2）在处理后的基材表面上施涂一层由纤维素纳米纤维凝胶液、聚乙烯醇、改性淀粉、高岭土、纳米碳酸钙成分组成的涂料，在60℃～200℃温度下干燥10s～120s，最终形成固体涂层。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对基材进行表面处理，使其表面张力达到40mN/m或以上；（2）在处理后的基材表面上施涂一层由纤维素纳米纤维凝胶液、聚乙烯醇、改性淀粉、高岭土、纳米碳酸钙成分组成的涂料，在60℃～200℃温度下干燥10s～120s，最终形成固体涂层。2.如权利要求1所述的一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，其特征在于，步骤（1）中的基材的材质，是指纤维素纤维、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚砜（PSF）中的一种或多种组合以及它们的改性体。3.如权利要求1所述的一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，其特征在于，步骤（1）中基材的表面处理方法，是指对基材表面进行火焰、铬酸混液、放电氧化、臭氧氧化、电晕、等离子等处理方法中的一种或多种组合。4.如权利要求1所述的一种纤维素纳米纤维基油脂阻隔涂层的制备及其应用方法，其特征在于，步骤（2）中的涂料组份：纤维素纳米纤维凝胶液，浓度0.5～12.0%，纤丝直径5～100nm，纤丝长度≥200nm；在该涂料中的质量占...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云，
申请(专利权)人：胡云，
类型：发明
国别省市：广东,44