本发明专利技术公开了一种高阻隔纤维素基纸包材及其制备方法与应用。该高阻隔纤维素基纸包材的制备方法包括以下步骤：(1)将棉纤维和剑麻纤维分别进行打浆处理，然后经充分分散处理后得到棉纤维分散液和剑麻纤维分散液，再将其混合均匀，得到CF/SF混合浆料；(2)将植物基纳米纤维素(植物纤维素纳米纤丝和植物纤维素纳米晶)在搅拌条件下加入到CF/SF混合浆料中，得到CF/SF/NF复配浆料；(3)将CF/SF/NF复配浆料抄造成型，再经过湿热压处理，得到高阻隔纤维素基纸包材。本发明专利技术中获得的材料具有良好的机械性能和阻隔性能，可用于生鲜、水果类的包装保鲜材料方面。鲜材料方面。
【技术实现步骤摘要】
一种高阻隔纤维素基纸包材及其制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及包装材料
，特别涉及一种高阻隔纤维素基纸包材及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]生鲜水果在普通包装中储存会与氧气或水分子接触，容易腐败变质，从而缩短水果的保质期。发展高阻隔性包装材料可以保护被包装的水果，延长水果的货架期。根据世界包装协会的统计，目前的包装材料主要有塑料、玻璃、纸、金属等材质，从碳足迹角度上来讲，纸基包装材料(纸包材)比传统的塑料、玻璃或者金属包装更有优势。此外，以可降解的生物基材料制备的纸包材质轻便于运输，且纸包装材料能够自然降解或被回收利用，具有明显的环保优势。
[0003]目前，为了提高纸张的阻隔性能，通常在浆料中的添加化学助剂或涂布化学品等工艺，虽然能达到阻隔的用途，但是化学试剂存在成本高、有毒等弊端，不符合可持续发展的理念。纤维素是自然界中储量丰富的天然高分子材料，具有价格低廉、生物可降解以及绿色环保等优点，广泛应用于食品、化工、生物等领域。但普通纸浆纤维形成的纸张表面粗糙且多孔，氧气和水分子容易通过，阻隔性能较差，难以直接应用在高阻隔包装材料中。
技术实现思路
[0004]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高阻隔纤维素基纸包材的制备方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的高阻隔纤维素基纸包材。
[0006]本专利技术的再一目的在于提供所述高阻隔纤维素基纸包材的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0008]一种高阻隔纤维素基纸包材的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)长纤维浆料复配：将棉纤维(CF)和剑麻纤维(SF)分别进行打浆处理，然后经充分分散处理后得到棉纤维分散液和剑麻纤维分散液，再将棉纤维分散液和剑麻纤维分散液混合均匀，得到CF/SF混合浆料；
[0010](2)湿部添加纳米纤维素：将植物基纳米纤维素(NF)在搅拌条件下加入到步骤(1)中得到的CF/SF混合浆料中，混合均匀，得到CF/SF/NF复配浆料；其中，所述的植物基纳米纤维素(NF)为植物纤维素纳米纤丝(CNF)和植物纤维素纳米晶(CNC)；
[0011](3)复合抄造处理：将步骤(2)得到的CF/SF/NF复配浆料抄造成型，再经过湿热压处理，得到高阻隔纤维素基纸包材。
[0012]步骤(1)中所述的打浆处理均采用PFI磨进行打浆处理。
[0013]步骤(1)中所述的棉纤维的长度为25～38mm，直径为7～20μm；剑麻纤维的长度为13～22mm，直径为33～48μm。
[0014]步骤(1)中所述的棉纤维的打浆转数为5000～8000转，打浆浓度为2.0～4.0％，打
浆度为50～70
°
SR；剑麻纤维的打浆转数为8000～10000转，打浆浓度为2.0～3.0％，打浆度为40～50
°
SR。
[0015]步骤(1)中所述的分散处理中棉纤维以质量百分比1.5～2.0％的浓度在转速为4000～6000r/min的电动分散机中分散15～25min；剑麻纤维以质量百分比1.0～3.0％的浓度在转速为5000～8000r/min的电动分散机中分散10～20min。
[0016]步骤(1)中所述的棉纤维分散液中的棉纤维和剑麻纤维分散液中的剑麻纤维的质量比为(4～6)：(5～7)。
[0017]步骤(2)中所述的植物纤维素纳米纤丝的直径为20～60nm，长度为300～800nm(优选335～800nm)；优选为以针叶木浆为原料，通过机械研磨和高压均质制备得到；其中，机械研磨的条件为：0和
‑
50μm间隙下各研磨10次，转速为1200rpm；然后将磨盘间隙调至
‑
100μm研磨20次，转速为1800rpm；高压均质的条件为：温度为25℃，操作压力为150MPa，循环3次。
[0018]步骤(2)中所述的植物纤维素纳米晶的直径为10～20nm，长度为150～250nm；优选为以微晶纤维素为原料，通过有机酸水解制备得到：将微晶纤维素加入到马来酸溶液中，于40
±
5℃条件下搅拌水解，然后加水终止酸水解反应，再离心洗涤，收集下层的固体物进行透析，最后收集上层淡蓝色的溶液进行旋转蒸发浓缩，得到CNC悬浮液。
[0019]所述的马来酸溶液的浓度质量百分比30～40％；优选为质量百分比35％。
[0020]所述的微晶纤维素与马来酸溶液的固液比为1：15～30，g/mL；优选为1:20，g/mL。
[0021]所述的加入的水为加入体系8～10倍体积量的水；优选为加入体系10倍体积量的水。
[0022]所述的透析为采用截留分子量8000～12000Da的透析袋透析7～10天，其中透析液为水。
[0023]步骤(2)中所述的植物基纳米纤维素的浓度为质量百分比5.0％～7.0％。
[0024]步骤(2)中所述的植物基纳米纤维素的加入量为占CF/SF/NF复配浆料质量的1.0～8.0％。
[0025]步骤(2)中所述的植物纤维素纳米纤丝和植物纤维素纳米晶的质量比为(1～2)：(6～8)。
[0026]步骤(2)中所述的搅拌的转速为4000～6000r/min。
[0027]步骤(3)中所述的抄造成型为采用斜网纸机抄造成型。
[0028]步骤(3)中所述的CF/SF/NF复配浆料的浓度为质量百分比0.06～0.15％。
[0029]步骤(3)中所述的湿热压条件为：温度为80～95℃，压力为16～18MPa，时间为15～30min。
[0030]一种高阻隔纤维素基纸包材，通过上述任一项所述的制备方法制备得到。
[0031]所述的高阻隔纤维素基纸包材的性能指标如下：定量：55～60g/m2；抗张强度：2.8～4.2kN/m；撕裂强度：215.3～234.7mN；氧气透过率：2.4～4.7cm3/m2·
day
·
0.1Mpa；水蒸气透过率：135～162g/m2·
day。
[0032]所述的高阻隔纤维素基纸包材在包装材料中的应用。
[0033]所述的包装材料包括包装保鲜材料；优选为用于生鲜和/或水果类的包装保鲜材料。
[0034]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0035](1)本专利技术所用棉纤维、剑麻纤维、纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶均为可降解的生物基材料，由这些原料制备的全纤维素基纸包材可自然降解或回收利用，属于高性能的环保型包装材料，能实现以纸代塑用于生鲜水果类包装保鲜材料领域。
[0036](2)本专利技术制备的高阻隔纤维素基纸包材是由四种纤维原料合理复配而获得的，充分利用不同纤维的优势：剑麻纤维长而高强，能显著提高成纸的物理强度；棉纤维细致柔软，能保证纤维之间紧密结合；植物基纳米纤维素具有纳米尺度、高长径比、大比表面积，且CNF与C本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高阻隔纤维素基纸包材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)长纤维浆料复配：将棉纤维和剑麻纤维分别进行打浆处理，然后经充分分散处理后得到棉纤维分散液和剑麻纤维分散液，再将棉纤维分散液和剑麻纤维分散液混合均匀，得到CF/SF混合浆料；(2)湿部添加纳米纤维素：将植物基纳米纤维素在搅拌条件下加入到步骤(1)中得到的CF/SF混合浆料中，混合均匀，得到CF/SF/NF复配浆料；其中，所述的植物基纳米纤维素为植物纤维素纳米纤丝和植物纤维素纳米晶；(3)复合抄造处理：将步骤(2)得到的CF/SF/NF复配浆料抄造成型，再经过湿热压处理，得到高阻隔纤维素基纸包材。2.根据权利要求1所述的高阻隔纤维素基纸包材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的棉纤维分散液中的棉纤维和剑麻纤维分散液中的剑麻纤维的质量比为4～6：5～7；步骤(2)中所述的植物基纳米纤维素的浓度为质量百分比5.0％～7.0％；步骤(2)中所述的植物基纳米纤维素的加入量为占CF/SF/NF复配浆料质量的1.0～8.0％；步骤(2)中所述的植物纤维素纳米纤丝和植物纤维素纳米晶的质量比为1～2：6～8；步骤(3)中所述的CF/SF/NF复配浆料的浓度为质量百分比0.06～0.15％。3.根据权利要求1所述的高阻隔纤维素基纸包材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的棉纤维的长度为25～38mm，直径为7～20μm；剑麻纤维的长度为13～22mm，直径为33～48μm；步骤(1)中所述的棉纤维的打浆转数为5000～8000转，打浆浓度为2.0～4.0％，打浆度为50～70
°
SR；剑麻纤维的打浆转数为8000～10000转，打浆浓度为2.0～3.0％，打浆度为40～50
°
SR；步骤(1)中所述的分散处理中棉纤维以质量百分比1.5～2.0％的浓度在转速为4000～6000r/min的电动分散机中分散15～25min；剑麻纤维以质量百分比1.0～3.0％的浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：程峥，李佳霖，肖乃玉，陈国健，胡楚玲，肖朵，黄粉琪，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：
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