基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，按重量百分比，由以下组分组成：印刷包装废纸0.2％～0.86％、脱墨剂0.04％～0.17％、质量浓度为55％～63％的硫酸15.61％～63.91％、去离子水34.32％～83.97％、包装基材0.36％～0.96％，上述组分重量百分比之和为100％。还提供了绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备方法，该方法实现印刷包装废纸的再生资源化，开拓基于包装基材的功能性可降解纳米纤维素涂层的生产途径。降解纳米纤维素涂层的生产途径。降解纳米纤维素涂层的生产途径。

【技术实现步骤摘要】
基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于废弃物回收再利用和有机纳米材料提取及涂层制备领域，具体涉及一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，还涉及一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]包装是实现商品价值和使用价值的一种手段，与人们的生活密切相关。近年来，包装行业得到迅速发展。包装材料，作为包装的重要组成部分，直接影响产品的质量、展示效果、货架寿命等。塑料，因质轻、耐用、成本低、加工方便、生产技术成熟等优点，在包装材料中得到广泛应用，例如常见的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。对于塑料包装而言，透明性是进行产品展示的前提条件，阻隔性则与产品的货架寿命密切相关。因此，对于包装基材透明性、阻隔性等的研究是开发高性能包装基材的重要研究方向。塑料包装虽给生活带来了便利，然而，它的不可降解性也产生了严重的环境生态问题。因此，对于阻隔性绿色透明包装材料的研发意义重大。
[0003]纤维素作为自然界中含量最丰富的天然碳水化合物聚合物，具有可再生、可生物降解、安全性高等特点。处于纳米尺度的纤维素，即纳米纤维素，作为一种纳米级生物质基高分子材料，除了具有纤维素的特性外，还拥有独特的宏观理化性质，例如，纳米尺寸效应、高透明度、高弹性模量、无毒、生物相容性等，被广泛应用于生物医学、复合材料、食品包装等各个领域。纳米纤维素富含羟基，极易形成分子内与分子间氢键，在氢键的驱动下，纳米纤维可进行自组装形成纳米纤维素薄膜。纳米纤维素薄膜，是一种无毒、可降解、透明度高、阻隔性优异的天然高分子材料，因此，在制备阻隔性可降解材料方面具有巨大的前景。
[0004]本专利以印刷包装废纸为原料制备纳米纤维素，通过简单的物理静置涂覆法，实现基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备，既达到了废纸再生资源化的目的，又提供了一种生产绿色阻隔纳米纤维素涂层的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，该涂层透明度高，具有良好的氧气及水蒸气阻隔性。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备方法，该方法实现印刷包装废纸的再生资源化，开拓基于包装基材的功能性可降解纳米纤维素涂层的生产途径。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，按重量百分比由以下组分组成：印刷包装废纸0.2％～0.86％、脱墨剂0.04％～0.17％、质量浓度为55％～63％的硫酸15.61％～63.91％、去离子水34.32％～83.97％、包装基材0.36％～0.96％，上述组分重量百分比之和为100％。
[0008]本专利技术的特征还在于，
[0009]印刷包装废纸为办公室A4纸、白卡纸或瓦楞纸。
[0010]包装基材为PE、PP或PET。
[0011]本专利技术所采用的另一个技术方案是，一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0012]步骤1，按重量百分比分别称取以下组分：印刷包装废纸0.2％～0.86％、脱墨剂0.04％～0.17％、质量浓度为55％～63％的硫酸15.61％～63.91％、去离子水34.32％～83.97％、包装基材、0.36％～0.96％，上述组分重量百分比之和为100％；
[0013]步骤2，对称量好的印刷包装废纸进行粉碎，加入脱墨剂浸泡30min～60min，使用水力碎浆机脱墨疏解10min～15min，清洗油墨和其它杂质，在70℃～80℃下烘干，使用万能粉碎机粉碎，得到较细的脱墨废纸纤维；
[0014]步骤3，取质量浓度为55％～63％的硫酸，加入步骤2所得的脱墨废纸纤维中，在45℃～50℃的水浴环境中，230r/min～270r/min的转速下，强力搅拌45min～60min，得到纳米纤维素的悬浮液；
[0015]步骤4，将纳米纤维素悬浮液稀释10倍，静置60min～90min，抽滤洗涤至中性，冷冻干燥48h～72h，得到纳米纤维素粉末；
[0016]步骤5，取去离子水，加入至步骤4所得的纳米纤维素的粉末中，冰浴超声分散15min～30min，取出试样，震荡10s～20s，继续超声分散10min～20min，得到再分散性纳米纤维素悬浮液；
[0017]步骤6，采用砂芯过滤器的部分组成装置，搭建制备基于包装基材的纳米纤维素涂层的实验装置；
[0018]步骤7，向实验装置倒入步骤5制得的再分散性纳米纤维素悬浮液，将整个实验装置置于电热鼓风干燥箱中，在80℃的温度下干燥90min～120min；
[0019]步骤7，将直径为5cm～10cm的包装基材置于图1的实验装置中，即置于砂芯滤头中，
[0020]步骤8，将鼓风干燥箱的温度调至20℃～60℃，干燥60min～120min，关闭鼓风干燥箱，自然降温至室温，取出试样，室温干燥120min～180min，制得基于包装基材的纳米纤维素涂层。
[0021]本专利技术的特征还在于，
[0022]步骤6中，所述实验装置包括由上至下依次设置的砂芯过滤杯、砂芯滤头及装有沙子的容器，砂芯滤头下端固定设置在装有沙子的容器内，由包装基材制成的包装基板设置在砂芯过滤杯与砂芯滤头之间，使用夹子将砂芯过滤杯、包装基板和砂芯滤头固定连接在一起。
[0023]步骤6中，包装基板为直径为5cm～10cm的圆形基板。
[0024]步骤7中，向实验装置的砂芯过滤杯中倒入步骤5制得的再分散性纳米纤维素悬浮液。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，该涂层透明度高，具有良好的氧气及水蒸气阻隔性；本专利技术方法以印刷包装废纸为原料，通过酸性水解法制备纳米纤维素，通过搭建简单的实验平台，制备基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备，既实现了印刷包装废纸的再生资源化，又开拓了一种基于包装基材的功
能性可降解纳米纤维素涂层的简单生产途径，实现了从印刷包装废弃物到印刷包装材料开发的闭合途径，具有一定的经济、环境和社会效益。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1、实施例3以及实施例4制备的基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的红外光谱图(波长500
‑
2000cm
‑1)；
[0027]图2是本专利技术实施例1、实施例3以及实施例4制备的基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的红外光谱图(波长500
‑
4000cm
‑1)；
[0028]图3是本专利技术实施例1制备的基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层在500nm视野下的扫描电镜图；
[0029]图4是本专利技术实施例3制备的基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层在500nm视野下的扫描电镜图；
[0030]图5是本专利技术实施例4制备的基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层在500nm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：印刷包装废纸0.2％～0.86％、脱墨剂0.04％～0.17％、质量浓度为55％～63％的硫酸15.61％～63.91％、去离子水34.32％～83.97％、包装基材0.36％～0.96％，上述组分重量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，其特征在于，所述印刷包装废纸为办公室A4纸、白卡纸或瓦楞纸。3.根据权利要求1所述的一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层，其特征在于，所述包装基材为PE、PP或PET。4.一种基于包装基材的绿色阻隔纳米纤维素涂层的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，按重量百分比分别称取以下组分：印刷包装废纸0.2％～0.86％、脱墨剂0.04％～0.17％、质量浓度为55％～63％的硫酸15.61％～63.91％、去离子水34.32％～83.97％、包装基材、0.36％～0.96％，上述组分重量百分比之和为100％；步骤2，对称量好的印刷包装废纸进行粉碎，加入脱墨剂浸泡30min～60min，使用水力碎浆机脱墨疏解10min～15min，清洗油墨和其它杂质，在70℃～80℃下烘干，使用万能粉碎机粉碎，得到较细的脱墨废纸纤维；步骤3，取质量浓度为55％～63％的硫酸，加入步骤2所得的脱墨废纸纤维中，在45℃～50℃的水浴环境中，230r/min～270r/min的转速下，强力搅拌45min～60min，得到纳米纤维素的悬浮液；步骤4，将纳米纤维素悬浮液稀释10倍，静置60min～90mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷婉青，裴慧，方长青，李淑慧，周星，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：