低定量超疏水包装纸及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低定量超疏水包装纸及其制备方法，包括包装原纸、疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层；所述疏水涂层由低熔点蜡质构成；所述微米结构涂层由高熔点蜡质构成；所述纳米结构涂层由改性纳米二氧化硅构成。包装原纸分别经过蜡质乳液涂布、改性二氧化硅涂布后经软辊压光得到；混合蜡质呈现微米颗粒状态可以充分填充纸页表面纤维的间隙；同时疏水纳米二氧化硅颗粒填充在纤维与微米蜡质之间，构成疏水的微纳结构，这样能够显著提高纸页疏水性能，提高接触角降低滚动角度；整个制作过程操作简单，能耗较低，环境友好，不涉及含氟化学品或有机溶剂。具有良好的应用前景。

Low quantitative superhydrophobic packaging paper and its preparation

【技术实现步骤摘要】
低定量超疏水包装纸及其制备方法
本专利技术涉及一种纸质包装材料的制作方法，具体涉及一种低定量超疏水包装纸及其制备方法。
技术介绍
纸是日常生活中常见的和不可缺少的物质，超疏水纸是水的静态接触角大于150°，滑动角小于10°的表面，自然界中存在许多超疏水现象，包括许多植物叶面、禽类羽毛、昆虫翅膀等。这些动植物的表面不仅覆盖着有疏水性的油脂和蜡质，同时具有自净、防雪、防腐等特性，在工业生产和人们的日常生活有着巨大的应用前景。纸包装行业是包装业中发展最为迅速的领域之一，有着较大的发展空间，被认定为最有前途的绿色包装材料之一。而纸张的主要化学成分是纤维素和半纤维素，属于大分子多糖，其结构亲水性较强，比较容易从周围的环境中吸取水分，从而导致纸板的强度下降，这样一来作为包装材料的纸和纸板的物理强度和化学性能稳定性较差，因此许多超疏水的新的制备方法相应提出，如氟化纳米二氧化硅，含氟长链硅氧烷等可用于纸张表面涂布，或者自由基聚合，等离子体刻蚀后在进行氟化反应等可用于纸张表面疏水改性。改善纸质包装材料的手段主要有便面徒步和复合防水层两种。但是，复合防水层虽然表面性能良好，但一旦水从接缝处渗入纸质包装，就会使材料软化，失去了防水的功能。且增加复合层不仅成本高，对于后续材料的回收也会增加工序。表面涂布只需要在普通纸质包装材料表面通过涂布设备增加一层防水的表层，因此工艺简单。常见的手段包括施胶，光油涂布等，而施胶多用松香胶，纸张获得的防水性能有限，涂布不均匀，厚度不均一会造成防水性能的不稳定，光油涂布也只能部分提高防水性能，难以满足日益提高的防水要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低定量超疏水包装纸及其制备方法，克服现有技术的缺陷，采用复合涂层且通过添加纳米结构图层进一步提高纸张疏水性能和有效防水周期。本专利技术所采用的技术方案为：低定量超疏水包装纸，其特征在于：包括包装原纸、疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层；所述疏水涂层由低熔点蜡质构成；所述微米结构涂层由高熔点蜡质构成；所述纳米结构涂层由改性纳米二氧化硅构成；疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层的质量比为（6-8）：2：1，总涂层定量3-8g/m2。所述的低定量超疏水包装纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）混合蜡质乳液的配制：先配制1.0-2.0g/L的CTAB溶液并加热到75-85℃，加入到均质器；将两种或两种以上具有不同熔点蜡质进行热融混合，加热温度高于最低熔点蜡质的温度，低于最高熔点蜡质的温度，形成部分固体-部分液体状态；热融混合蜡质加入上述均质器中，控制75-85℃、搅拌速度2000-3000r/min、搅拌时间30-60min，停止加热继续搅拌10-20min，搅拌速度500-800r/min，形成微米级蜡质颗粒乳液，浓度为6-10wt%，冷却到室温备用；（2）蜡质乳液涂布：将步骤（1）得到的微米级蜡质颗粒乳液以膜转移方式涂布在包装原纸表面，控制膜转移辊线压力20-35kN/m，定量2-6g/m2，在30-60℃条件下干燥10-30min干燥，备用；（3）改性二氧化硅涂布：以辊式涂布方式将疏水改性二氧化硅涂料涂覆于步骤（2）纸页表面，涂布辊速比1.1-1.2，线压力10-20kN/m，先进行红外干燥，再经蒸汽式烘缸干燥；（4）软辊压光：控制压光线压力150-300kN/m，温度75-85℃，接触时间15-25s。步骤（1）所述蜡质为植物蜡、矿物蜡或合成蜡，最低熔点蜡质的熔点温度不高于70℃，最高熔点蜡质的熔点不低于85℃。步骤（3）所述疏水改性二氧化硅的制备方法为：二氧化硅粒径20-200nm，以95%乙醇为溶剂配制成5-10wt%的溶液，控制搅拌速度100-200r/min，温度40-50℃,再添加2-6wt%十八烷基三乙氧基硅烷，反应20-40min，二氧化硅、十八烷基三乙氧基硅烷的质量比为6-10:1。本专利技术具有以下优点：本专利技术采用蜡质为植物蜡、矿物蜡或合成蜡，最低熔点蜡质的熔点温度不高于70℃，使得后续加工过程的能耗降低，同时减少对环境的污染。混合蜡质中高熔点蜡质呈现微米颗粒状态，可以充分填充纸页表面纤维的间隙，避免水分子渗入破坏防水性能；低熔点蜡质在热压作用下熔融成膜，覆盖在纤维表面，形成疏水膜层；同时疏水纳米二氧化硅颗粒填充在纤维与微米蜡质之间，构成疏水的微纳结构，使涂料与纤维之间的结合更加紧密且不失疏水性能。最后软辊压光使整个涂层涂料均匀覆盖，在较低能耗下即可完成，整个过程操作简单，不添加疏水剂，对纸质包装其他性能没有影响，显著提高纸质材料疏水性能。附图说明图1为本专利技术制备包装纸微观视图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种低定量超疏水包装纸，包括包装原纸、疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层；所述疏水涂层由低熔点蜡质构成；所述微米结构涂层由高熔点蜡质构成；所述纳米结构涂层由改性纳米二氧化硅构成。疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层的质量比为（6-8）：2：1，总涂层定量3-8g/m2。所述的低定量超疏水包装纸的制备方法，包括以下步骤：（1）混合蜡质乳液的配制：先配制1.0-2.0g/L的CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）溶液并加热到75-85℃，加入到均质器；将两种或两种以上具有不同熔点蜡质进行热融混合，加热温度高于最低熔点蜡质的温度，低于最高熔点蜡质的温度，形成部分固体-部分液体状态；热融混合蜡质加入上述均质器中，控制75-85℃、搅拌速度2000-3000r/min、搅拌时间30-60min，停止加热继续搅拌10-20min，搅拌速度500-800r/min，形成微米级蜡质颗粒乳液，浓度为6-10wt%，冷却到室温备用；（2）蜡质乳液涂布：将步骤（1）得到的微米级蜡质颗粒乳液以膜转移方式涂布在包装原纸表面，控制膜转移辊线压力20-35kN/m，定量2-6g/m2，在30-60℃条件下干燥10-30min干燥，备用；（3）改性二氧化硅涂布：以辊式涂布方式将疏水改性二氧化硅涂料涂覆于步骤（2）纸页表面，涂布辊速比1.1-1.2，线压力10-20kN/m，先进行红外干燥，再经蒸汽式烘缸干燥；（4）软辊压光：控制压光线压力150-300kN/m，温度75-85℃，接触时间15-25s。步骤（1）所述蜡质为植物蜡、矿物蜡或合成蜡，最低熔点蜡质的熔点温度不高于70℃，最高熔点蜡质的熔点不低于85℃。步骤（3）所述疏水改性二氧化硅的制备方法为：二氧化硅粒径20-200nm，以95%乙醇为溶剂配制成5-10wt%的溶液，控制搅拌速度100-200r/min，温度40-50℃,再添加2-6wt%十八烷基三乙氧基硅烷，反应20-40min，二氧化硅、十八烷基三乙氧基硅烷的质量比为6-10:1。经过步骤（4）后，微米级蜡质乳液中低熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低定量超疏水包装纸，其特征在于：/n包括包装原纸、疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层；/n所述疏水涂层由低熔点蜡质构成；/n所述微米结构涂层由高熔点蜡质构成；/n所述纳米结构涂层由改性纳米二氧化硅构成；/n疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层的质量比为（6-8）：2：1，总涂层定量3-8g/m

【技术特征摘要】
1.低定量超疏水包装纸，其特征在于：
包括包装原纸、疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层；
所述疏水涂层由低熔点蜡质构成；
所述微米结构涂层由高熔点蜡质构成；
所述纳米结构涂层由改性纳米二氧化硅构成；
疏水涂层、微米结构涂层和纳米结构涂层的质量比为（6-8）：2：1，总涂层定量3-8g/m2。


2.根据权利要求1所述的低定量超疏水包装纸的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
（1）混合蜡质乳液的配制：
先配制1.0-2.0g/L的CTAB溶液并加热到75-85℃，加入到均质器；将两种或两种以上具有不同熔点蜡质进行热融混合，加热温度高于最低熔点蜡质的温度，低于最高熔点蜡质的温度，形成部分固体-部分液体状态；热融混合蜡质加入上述均质器中，控制75-85℃、搅拌速度2000-3000r/min、搅拌时间30-60min，停止加热继续搅拌10-20min，搅拌速度500-800r/min，形成微米级蜡质颗粒乳液，浓度为6-10wt%，冷却到室温备用；
（2）蜡质乳液涂布：
将步骤（1）得到的微米级蜡质颗粒乳液以膜转移方式涂布在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志军，曹鑫宇，张露，金光范，翟睿，曹雨臣，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33