【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纸基材料领域，特别涉及一种高强度纸基包装材料及其制备方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、塑料是现代生活中不可或缺的高分子材料，早在2018年产量就已高达3.6亿吨，预计到2050年能达到120亿吨，但其回收率却不足10％，无法降解的废弃塑料对生态环境造成了严重的污染。被丢弃的塑料随着河流的冲刷作用堆积到海洋中。据报道，目前海洋中已经积累了大量的塑料废弃物，并且从微米尺度降解到纳米尺度至少需要持续300年，从而带来严重的海洋微塑料污染问题。
3、基于塑料制品的过度使用，对环境的污染和资源的消耗，“以纸代塑”势在必行。相比于塑料，纸的环保优势更加明显，但其力学性能远不及塑料。
4、目前，行业内常通过添加无机填料、浆内添加高分子、表面施胶、表面溶解、纳米纤维涂层等方法来提升纸张的强度，其中，聚酯乳液(pu)是一种高效的、商业化的表面施胶剂，得到了广泛的应用。但专利技术人发现：目前，大多数商业化水性聚氨酯产品都是采用聚醚多元醇作为软段，以石油基原料合成出生物降解性能差的产品，在方便人们日常生活的同时不可避免的对环境造成了危害。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种高强度纸基包装材料及其制备方法，本专利技术充分考虑实用性、降解性、安全性、经济性的综合条件，采用聚酯多元醇作为反应软段
2、另一方面，为了制备高强度纸基包装材料，本专利技术将上述的水性聚氨酯与双醛淀粉、聚乙烯醇、商业聚酯乳液(adm-2133、adm-2466、adm-206)、硅烷偶联剂(kh-570、kh-550、kh-792)、氨水、醋酸乙烯树脂、聚羟基脂肪酸酯、甲基丙烯酸树脂、阳离子淀粉、大豆蛋白、二氧化硅等多种不同组分的组合进行了大量实验筛选，发现：将易获取的商业化产品：双醛淀粉、聚乙烯醇、上述的水性聚氨酯进行复配，构造多层涂层来对纸张进行表面改性，可显著提升纸张强度。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、本专利技术的第一个方面，提供了一种水性聚氨酯，包括：
5、将聚己内酯pcl与2,2-二羟甲基丙酸dmpa、1,4-丁二醇bdo按质量比为5～84.15：0.47～7.65：0.876～29.455进行混合均匀，进行反应，得到中间产物；
6、将所述中间产物与甲苯二异氰酸酯tdi反应，反应完成后，加入三乙醇胺tea进行中和反应，反应完成后，乳化，得到水性聚氨酯。
7、合成路线如下：
8、
9、优选的，所述pcl与tdi、tea的质量比为5～84.15：3～74.17：0.355～5.711。
10、进一步的，本申请基于上述的水性聚氨酯，提供了一种高强度纸基包装材料，包括：
11、原纸；
12、所述原纸上负载有至少一层双醛淀粉-pva层；
13、所述双醛淀粉-pva层上负载有至少一层水性聚氨酯层；
14、所述双醛淀粉-pva层由如下重量份的原料组成：双醛淀粉1～6份、pva 1-3份；
15、优选的，每层的湿膜厚度为10～50μm。
16、目前，由于各类纸张的表面施胶剂性能各异，复配后的效果差异较大，行业内尚未找到合适的施胶剂组合，以同时满足高强度纸基包装材料抗张强度和抗撕裂强度的要求。为此，本专利技术经过系统的研究和长时间的实验摸索发现：将易获取的商业化产品：双醛淀粉、聚乙烯醇、水性聚氨酯进行复配，构造多层涂层来对纸张进行表面改性，可显著提升纸张强度。
17、本专利技术的第二个方面，提供了一种高强度纸基包装材料的制备方法，包括；
18、将双醛淀粉与水混合均匀，放置在60～90℃下搅拌1～1.5h，得到糊化淀粉；
19、将所述糊化淀粉与pva混合均匀，得到双醛淀粉-pva混合液；
20、将所述双醛淀粉-pva混合液涂布到纸基材料表面，干燥，得到负载双醛淀粉/pva层的原纸；
21、将所述负载双醛淀粉-pva层的原纸上涂布聚酯乳液，干燥，即得。
22、本专利技术的第三个方面，提供了上述的纸基包装材料在食品、冷链、日化、医药领域中的应用。
23、本专利技术的有益效果
24、(1)本专利技术充分考虑实用性、降解性、安全性、经济性的综合条件，采用聚酯多元醇作为反应软段，原料采用完全降解型复合单体(dmpa和bdo)，开发出了具有生物完全可降解的水性聚氨酯产品，与商用的聚氨酯产品相比，本专利技术的水性聚氨酯可以更好地改善纸张的抗张强度和撕裂强度，本专利技术完全降解的产品对环境友好。
25、(2)与单纯使用水性聚氨酯的相比，本专利技术在纸张表面先涂覆一到两层双醛淀粉-pva涂层既可以提升纸张的强度，同时，双醛淀粉-pva涂层还可以有效地减少水性聚氨酯对纸张的渗透，提高纸页内结合力，获得更优的抗张强度和抗撕裂强度。
26、(3)本专利技术经过对改性后的纸张相关指标的检测，进一步选出了对纸张强度提升较大的组合的涂层：制备以30wt％的双醛淀粉和10wt％的聚乙烯醇为基础的涂层，按照质量比1:1复配，得到的涂层在纸张上均匀涂布两次，干燥后再用本专利技术制备的水性聚氨酯在纸张均匀涂布两次，抗张强度能够达到3.49kn/m，相对于原纸提升了71.9％，撕裂强度高达2573mn，相对于原纸提升了730％。
27、(4)本专利技术制备方法简单、实用性强，易于推广。
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1.一种水性聚氨酯，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述PCL与TDI、TEA的质量比为5～84.15：3～74.17：0.355～5.711。
3.一种高强度纸基包装材料，其特征在于，包括：
4.如权利要求1所述的高强度纸基包装材料，其特征在于，所述双醛淀粉-PVA层设置有1-3层；
5.一种高强度纸基包装材料的制备方法，其特征在于，包括；
6.如权利要求4所述的高强度纸基包装材料，其特征在于，所述双醛淀粉的浓度为25wt％～30wt％。
7.如权利要求4所述的高强度纸基包装材料，其特征在于，所述PVA的浓度为10wt％～12wt％。
8.如权利要求4所述的高强度纸基包装材料的制备方法，其特征在于，在所述负载双醛淀粉-PVA层的原纸上再负载多层双醛淀粉-PVA层。
9.如权利要求4所述的高强度纸基包装材料的制备方法，其特征在于，在所述负载双醛淀粉-PVA层的原纸上负载多层水性聚氨酯层。
10.权利要求5-9任一项所述的方法制备的纸基包装材
11.权利要求10所述的纸基包装材料在食品、冷链、日化、医药领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述pcl与tdi、tea的质量比为5～84.15：3～74.17：0.355～5.711。
3.一种高强度纸基包装材料，其特征在于，包括：
4.如权利要求1所述的高强度纸基包装材料，其特征在于，所述双醛淀粉-pva层设置有1-3层；
5.一种高强度纸基包装材料的制备方法，其特征在于，包括；
6.如权利要求4所述的高强度纸基包装材料，其特征在于，所述双醛淀粉的浓度为25wt％～30wt％。
【专利技术属性】
技术研发人员：吉兴香，刘利彬，王胜丹，田中建，马浩，王东兴，邵学军，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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