包含半纤维素的聚合物膜或涂层制造技术

公开了成膜组合物及聚合物膜或涂层，其包含半纤维素以及选自增塑剂、纤维素及低聚物或聚合物的至少一种组分。所述聚合物膜或涂层还包含至少一种增进防水／防潮性的添加剂／反应物，其在膜或涂层形成之前或者形成同时与所述半纤维素和至少一种组分混合和／或反应。此外，还公开了该聚合物膜或涂层的用途及其制法，以及增进半纤维素防水／防潮性的方法。所述至少一种增进防水／防潮性的添加剂／反应物或为交联剂或为疏水剂。在另一优选实施方案中，添加剂为２∶１层页硅酸盐。该添加剂与半纤维素形成纳米复合物作为基体。半纤维素／页硅酸盐纳米复合物加强材料提供优异的防水／防潮性。整个膜的热处理增进其防水／防潮性并降低其氧气渗透率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含半纤维素的成膜组合物以及聚合物膜或涂层。本专利技术还 涉及所述膜或涂层作为氧气、香味或油脂阻透层的用途。而且，本专利技术涉及 包含半纤维素的聚合物膜或涂层的制备方法，以及增进半纤维素防水/防潮性 能的方法。
技术介绍
如WO 2004/083286中所/>开的，如今的大部分包装用塑料均派生于石 油。然而地球的矿物资源是有限的。焚烧导致温室效应增加，而且这些材料 一般是不可降解的。未来的可持续发展需要转向使用可再生原料。在多数食品包装应用中，重要的是保护食品免于遭受氧气，因为进入的 氧气氧化香味化合物、脂肪化合物和维生素，降低产品的品质和/或风味。这 可利用对氧具有低渗透性的阻透材料实现。而且，优选该材料是柔性的、机 械坚固的、透明的和低成本的。此外，其它的阻透性能如香味阻透性和油脂 阻透性也是十分重要的。于纤维素微纤维之间的基体材料，并且充当木质素和纤维素之间的连接体。 半纤维素已在商业上用作食品的甜味剂、增稠剂和乳化剂。迄今为止，半纤 维素的非食品利用非常有限。例如，直到WO 2004/083286才建议在产业上 用于制备聚合物包装材料。根据WO 2004/083286的公开内容，基于半纤维 素的膜和涂层具有良好的氧气阻透性。WO 2004/083286还记载了提高机械 性能的方法。半纤维素与水/湿气相互作用，且氧气、香味和油脂的渗透性在高相对 湿度下增加。材料的水溶性有利涂布工艺，但是对于很多包装应用却可能成为在矢点。US 5498662和US 5621026及其相应的欧洲专利EP 649 870以及US 5897960及其欧洲专利EP 665 263分别涉及防潮的气体阻透膜及该膜的制备方法，其基于聚(曱基)丙烯酸聚合物(PMA)和糖类，以及膜的热处理。该糖类优选为多糖如淀粉。其顺便提及木聚糖和阿拉伯糖基木聚糖，作为仅由戊糖构成的杂多糖。PMA派生于石油。再者，US 2005/0070703提出制备防潮的生物可降解的多糖基网状物的 方法，即同质结晶或异质结晶至少一种基本多糖和至少一种建网多糖的混合物。因而，需要新的生物可降解的成膜组合物，该组合物克服上述缺点，并 且具有所需的低氧气、油脂和/或香味渗透性能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供基于半纤维素并具有改进的防水/防潮性的 用于包装的柔性膜或涂层。另 一个目的是提供基于半纤维素的用于包装的成膜组合物以及膜和涂 层，其可用作氧气、香味和/或油脂阻透层。这些目的可如此实现将半纤维素与选自增塑剂、纤维素及低聚物或聚合物的至少一种组分混合，使所述半纤维素和所述至少一种组分与至少一种 增进防水/防潮性的添加剂/反应物混合和/或反应，及形成由其构成的膜或涂 层。由此形成的聚合物膜或涂层可用作氧气、香味或油脂阻透层，且所述混 合或反应在膜或涂层形成之前进行或者与该形成同时进行。在优选的实施方案中，所述至少一种添加剂/反应物为交联剂或疏水剂。聚合物膜或涂层按干重计的适宜的半纤维素百分含量为1 99%，优选为 30 90%，最优选为60~卯％;及按干重计的交联剂或疏水剂的百分含量为 0 30%，优选为0~20%，更优选为0~15%，特别是0~10%,最优选为0~5%。在一优选实施方案中，所述交联剂或疏水剂为交联剂，优选该交联剂选 自与羧基和/或羟基反应或相互作用的交联剂，特别是选自下面的交联剂柠 檬酸、硼酸、聚酰胺胺-表氯醇、乙烯丙烯酸共聚物、曱醛、乙二醛、碳酸 错、表氯醇、磷酸和丙烯醛。尤其是加入碳酸锆铵，可以为半纤维素膜或涂 层提供优异的防水/防潮性能。在另一优选实施方案中，所述交联剂或疏水剂为疏水剂，优选该疏水剂 选自酸酐，松香，链烯基琥珀酸酐，及烷基乙烯酮二聚体。加入烷基乙烯 酮二聚体，可以为半纤维素膜或涂层提供优异的防水/防潮性能。在第三优选实施方案中，所述交联剂或疏水剂为2:1层页硅酸盐(2:1 layered phyllosilicate)，且该膜为包含纳米颗粒片晶并以半纤维素为基体的纳 米复合材料。适宜地，2:1层页硅酸盐为粘土矿物，且优选该粘土矿物选自 蒙脱石类。2:1层页硅酸盐具有两个四面体片层，中间夹着一个八面体片层。 颗粒是厚度大约1纳米的片晶形状(platelet-shaped)，即它们是纳米颗粒。添 加剂形成以半纤维素为基体的纳米复合物。半纤维素/页硅酸盐纳米复合物 加强材料提供优异的防水/防潮性。本专利技术的优点是，所制备的膜或涂层的防水/防潮性能可通过添加交联 剂和/或疏水剂得到提高。另外，防水/防潮性的提高及氧气透过性的降低可 如此实现，即令膜或涂层在80 180°C，优选在120 160。C的温度适当地热处 理2秒至20分钟。进一步的优点是，本专利技术的原料是可再生的，并且可以从生物质中提取。派生于生物学方法合成的聚合物的材料具有若干环境上的优势。在其使 用之后，这些材料不引起大气中二氧化碳净增加，而且它们中绝大多数是生 物可降解的，其本身可通过堆肥处置掉。具体实施例方式首先导致WO 2004/083286中所公开的专利技术然后导致本专利技术的研究工作 表明，基于半纤维素的粘附性膜，特别是基于富含戊聚糖的多糖如木聚糖的 粘附性膜，具有优异的氧气阻透性能。半纤维素是取代/支化的低至高分子量的聚合物。它们是由具有不同取 代基并且排列在不同部分的不同糖单元组成。富含戊聚糖的多糖具有常见的 戊糖含量并且构成大量的半纤维素。本文所使用的"富含戊聚糖的多糖"是指戊聚糖含量至少20重量％且木 糖含量至少20重量％的多糖，例如，戊聚糖含量为40 80重量％且木糖含量 为40 75重量％的多糖。富含戊聚糖的多糖，特别是木聚糖，是本专利技术最优选使用的化合物。然 而，其它种类的半纤维素也可以用于本专利技术，例如葡甘露聚糖、半乳葡萄甘 露聚糖或者阿拉伯半乳聚糖。木聚糖存在于生物质如木材、谷物、草和草本 植物中，它们被认为是植物界第二丰富的生物聚合物。为了将不同生物质来 源中的木聚糖与其它组分分离，可使用水提取和碱溶液提取。木聚糖也可以商购于Sigma Chemical Company。木聚糖可分为异质木聚糖(heteroxylan)和均质木聚糖(homoxylan)子类。 均质木聚糖和异质木聚糖的化学结构不同。均质木聚糖具有木糖残基骨架并 且具有一些葡萄糖醛酸或4-0-曱基-葡萄糖醛酸取代基。异质木聚糖同样具 有木糖残基骨架，但是与均质木聚糖相反，其不仅被葡萄糖醛酸或4-0-曱基 -葡萄糖醛酸取代基取代而且被阿拉伯糖残基广泛地取代。均质木聚糖较异 质木聚糖的优点在于，均质木聚糖结晶程度更高。结晶性同时降低透气性和 湿度敏感性。可用于本专利技术的均质木聚糖的实例是葡糖醛酸木聚糖。 可用于本专利技术的异质木聚糖的实例是阿拉伯糖基木聚糖、葡糖醛酸阿拉 伯木聚糖和阿糖基葡萄糖醛酸基木聚糖。可以使用来源于任何生物质或商业上的木聚糖制备根据本专利技术的膜或涂层。可通过不同的策略实现半纤维素、特别是木聚糖的成膜组合物。这样做 的途径之一是加入低分子量增塑剂。制备粘附性膜的另一途径是加入细切的 纤维素。获得膜的第三种方法是将木聚糖与其它低聚物或聚合物混合。实现 更好成膜性的其它策略是混合不同分子量和结构的半纤维素。也可以使用一 个或多个前述策略的组合。膜或涂层可通过流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包装的防水／防潮聚合物膜或涂层，其包含半纤维素以及选自增塑剂、纤维素及低聚物或聚合物中的至少一种组分，所述聚合物膜或涂层还包含至少一种增进防水／防潮性的添加剂／反应物，且该添加剂／反应物与所述半纤维素和所述至少一种组分在膜或涂层形成之前或者形成同时混合和／或反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽亚格朗达尔，莉萨埃里克森，保罗盖滕霍尔姆，托马斯杰特伯格，
申请(专利权)人：西洛芬股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]