一种食品包装用抗菌、抗氧化、可打浆阻隔涂层树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种食品包装用抗菌、抗氧化、可打浆阻隔涂层树脂的制备方法及其应用。该涂层所用聚合物由丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸、聚氨基葡萄糖改性丙烯酸以及丙烯酸酯单体共聚获得。该涂层具有优异的防水、防油、阻氧气等性能，同时该涂层还具有良好的抗菌和抗氧化作用，可以起到很好的食物保鲜作用；此外，具有优异的热封，可以实现包装的自热封。并且该涂层还具有可打浆性能，不影响包装特别是纸包装的回收，符合可持续发展要求。符合可持续发展要求。

【技术实现步骤摘要】
一种食品包装用抗菌、抗氧化、可打浆阻隔涂层树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水性树脂及涂料制备
，特别涉及一种具有阻隔特性且具有抑菌、抗氧化作用的可替代PE淋膜、不影响基材回收的改性丙烯酸酯聚合物乳液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]塑料在100年前被称为20世纪最伟大的专利技术，而现在由于其不可降解性给人类生活及生态环境带来了极大的危害，被称为20世纪最糟糕的专利技术。瑞典、挪威和德国研究人员在《科学》杂志上发表一项最新研究称，当前全球塑料污染速度可能造成无法逆转的影响，塑料污染是一种全球性威胁。因此，目前各个国家都在陆续出台相应的禁塑令，致力于通过限制一次性塑料的生产和使用降低其带来的污染和危害。
[0003]一次性塑料渗透于人类生活的方方面面，禁止其生产和使用就必须大力推广替代品，这对于可回收、可降解制品的发展是一个极大的机会。目前，塑料的最大应用是包装行业，占比可达40％；但塑料的回收率只有14
‑
18％。而与塑料相比，纸张的回收率可达86％,并且，纸张由于具有可循环、可再生、可堆肥等特点，在包装行业也有极为广泛的应用。因此，塑料问题解决的根本办法应该从开环的线性模式走向闭环的循环模式，其中可回收的纸质材料就是塑料极佳的替代品。但纸张属于多孔结构，其阻隔性能非常差，无法满足食品包装的要求。因此大部分的纸包装为获得好的耐水、耐油、阻隔氧气等性能，表面一般会涂敷一层塑料膜，从而影响了纸张的回收。因此，在包装行业需要开发一款具有防水、防油、阻隔氧气等阻隔性的功能涂层来替代塑料膜实现纸张的可回收性。
[0004]专利CN201910607589.4公开了利用含羟基的水溶性聚合物、纳米氧化物、石墨烯、有机硅氧烷类偶联剂、稀盐酸及溶剂制备水性高阻隔涂布液的方法，该方法利用纳米氧化物与水溶性聚合物的交联作用，充分发挥了石墨烯/聚合物对气体协同增强的阻隔作用。但该方法制得的涂布液不具有可打浆性，且不适用于纸张这种多孔基材。
[0005]专利CN201811640386.7公开了一种易制浆的可模切高阻隔食品涂布卡纸及其制备方法，该涂布纸在卡纸基材表面涂有两层水性复合涂层，水性复合涂层由顺次涂布于纸质基材上的聚乙烯醇水溶液与低玻璃化转变温度的聚丙烯酸酯乳液复配的涂膜层和高阻隔性乳液的涂膜层组成。该涂布纸的制备方法中的高阻隔涂层不具有阻氧性能，不适用于软包装。而且该方法需要进行两道涂布，增加了涂布纸的成本。
[0006]目前的阻隔涂层技术中，未见到一种既具有耐水、耐油、阻隔氧气等高阻隔性能，同时兼顾抗菌、抗氧化性能的可再浆单一涂层树脂解决方案。大部分解决方案为多涂层解决方案，且性能无法兼顾。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提供一种改性丙烯酸酯聚合物的制备方
法，该丙烯酸酯聚合物可在单道涂布及较低涂布量下实现优异的阻隔性能，同时可以为食品包装提供抗菌、抗氧化作用，有利于食品保鲜。此外，该丙烯酸酯聚合物具有可打浆性，不影响食品包装的回收。
[0008]本专利技术采用如下技术方案：
[0009]首先，本专利技术提供一种食品包装用抗菌、抗氧化、可打浆阻隔涂层树脂，合成过程用到的原料有：
[0010][0011][0012]优选的，所述的聚氨基葡萄糖的聚酰胺度为85％
‑
95％。
[0013]优选的，所述的(甲基)丙烯酸酯单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯中的至少一种。
[0014]其次，本专利技术提供所述食品包装用抗菌、抗氧化的可打浆阻隔涂层树脂的制备方法，包括：
[0015]步骤一：丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸晶体的制备：
[0016]a.将丹参酸甲加入到95％
‑
99％浓度的浓硫酸中，搅拌至完全溶解，再加入十六烷基十八烷醇进行酯化反应，控制反应温度在30
‑
40℃，反应2
‑
3h，得到反应液。
[0017]b.将得到的反应液倒入快速搅拌的冰块中，使得到的产物进行结晶，并进行过滤。
[0018]c.用乙醇乙醚的混合溶液以及饱和碳酸钠对滤饼进行洗涤，然后通过蒸发除去乙醇和乙醚，最后利用真空干燥机干燥，最终得到丹参酸十六烷基十八烷酯晶体。
[0019]d.将一部分丙烯酸单体溶于PH＝2
‑
3的磷酸盐缓冲液中。加入一定量的1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺以及N
‑
羟基丁二酰亚胺活化羧基后，加入丹参酸十六烷基十八烷酯晶体，进行搅拌，控制反应温度在70
‑
80℃，反应4
‑
6h。
[0020]e.反应温度降至0
‑
5℃，缓慢加入醋酸乙酯，瓶中逐渐有晶体析出。过滤后用真空干燥机干燥，得到丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸晶体。
[0021]步骤二：聚氨基葡萄糖改性丙烯酸制备：
[0022]a.将聚氨基葡萄糖溶于pH＝2
‑
3的稀盐酸溶液中，在室温下搅拌1
‑
3h，得到均匀、清晰的聚氨基葡萄糖水溶液。
[0023]b.将另一部分丙烯酸单体加入装有1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和盐酸混合溶液的反应瓶中，搅拌，活化羧基。
[0024]c.在反应瓶中加入步骤a溶解好的聚氨基葡萄糖水溶液，常温搅拌，反应2
‑
3h。
[0025]d.将反应液中加入无水乙醇进行沉淀，过滤，洗涤，得到聚氨基葡萄糖改性丙烯酸晶体。
[0026]步骤三：涂层乳液的制备：
[0027]a.将丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸和聚氨基葡萄糖改性丙烯酸晶体加入
到(甲基)丙烯酸酯单体中，搅拌至全部溶解。
[0028]b.将上述步骤溶解完的液体加入到带回流和搅拌的反应瓶内，反应瓶底已加入釜底乳化剂和水，待加热至60
‑
80℃后加入引发剂引发反应。
[0029]c.加入一定量的PH调节剂，调节乳液的PH值在6
‑
7之间。降温，过滤，得到最终的改性丙烯酸酯阻隔涂层乳液。
[0030]在一种具体的实施方案中，本专利技术的反应示意如下：
[0031][0032]优选的，步骤一中，浓硫酸的用量为5
‑
15份；
[0033]1‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺以及N
‑
羟基丁二酰亚胺的用量分别是0.2
‑
0.5份、0.3
‑
0.8份；
[0034]丙烯酸单体为丙烯酸单体总量的40％
‑
60％；
[0035]醋酸乙酯的用量是10
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种食品包装用抗菌、抗氧化、可打浆阻隔涂层树脂，其原料包括：2.根据权利要求1所述的涂层树脂，其特征在于，所述的聚氨基葡萄糖的聚酰胺度为85％
‑
95％。3.根据权利要求1所述的涂层树脂，其特征在于，所述的(甲基)丙烯酸酯单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯中的至少一种。4.一种食品包装用抗菌、抗氧化、可打浆阻隔涂层树脂的制备方法，包括：步骤一：丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸晶体的制备：a.将丹参酸甲与浓硫酸混合，加入十六烷基十八烷醇进行酯化反应，得到反应液；b.将得到的反应液进行结晶，并进行过滤；c.对滤饼进行洗涤，干燥，最终得到丹参酸十六烷基十八烷酯晶体；d.将一部分丙烯酸单体溶于PH＝2
‑
3的磷酸盐缓冲液中，加入一定量的1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺以及N
‑
羟基丁二酰亚胺活化羧基后，加入丹参酸十六烷基十八烷酯晶体，反应；e.温度降至0
‑
5℃，缓慢加入醋酸乙酯，瓶中逐渐有晶体析出，过滤后干燥，得到丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸晶体；步骤二：聚氨基葡萄糖改性丙烯酸制备：a.将聚氨基葡萄糖溶于pH＝2
‑
3的稀盐酸溶液中，得到聚氨基葡萄糖水溶液；b.将另一部分丙烯酸单体加入装有1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和盐酸混合溶液的反应瓶中活化羧基；c.在反应瓶中加入步骤a溶解好的聚氨基葡萄糖水溶液，反应；d.将反应液中加入无水乙醇进行沉淀，过滤，洗涤，得到聚氨基葡萄糖改性丙烯酸晶体；步骤三：涂层乳液的制备：a.将丹参酸十六烷基十八烷酯改性丙烯酸和聚氨基葡萄糖改性丙烯酸晶体加入到(甲基)丙烯酸酯单体中；b.将上述步骤溶解完的液体在乳化剂和引发剂存在下反应；c.加入PH调节剂，调节乳液的PH值在6
‑
7之间，降温，过滤，得到所述涂层树脂。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中，浓硫酸的浓度是95％...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁迪，孙伟祖，刘旭阳，郝宝祥，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：