一種紙制品用涂覆材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種紙制品用涂覆材料，用埃洛石、坡縷縞石和高嶺石作為填料，利用其多孔性將植物精油浸漬在其中，能夠使植物精油緩慢釋放；且它們濕時具有粘性、可塑性和較好的懸浮性好，能有效防止涂料沉淀、分層；本發明中通過對大豆蛋白改性使它由親水性變成疏水性，從而增強涂料的防水性能，然后通過和戊二醛發生交聯，通過加入擴鏈劑進行擴鏈，使得大豆蛋白內部形成更復雜的網狀結構，增加大豆蛋白的內聚力和韌性，得到的改性大豆蛋白和改性聚乳酸混合后能增強紙制品的阻隔性能。
【專利說明】
一種紙制品用涂覆材料
技術領域
[0001] 本發明涉及一種涂覆材料，更具體的說是涉及一種用于紙制品以增強紙制品的阻 隔性的涂覆材料。
【背景技術】
[0002] 包裝材料一般需要具有良好的機械性能、阻隔性能、可回收性或可生物降解性。目 前，最主要的包裝材料是紙和塑料，但紙具有吸濕性和多孔性，受潮后強度降低，阻隔性差。 這些缺點限制了紙材料在一些食品包裝、阻隔性包裝上的應用。包裝紙的阻水性能不好，干 燥產品便會吸收環境中水分會導致失去脆性，而蔬菜和水果失去水分會導致干癟、萎縮，冷 凍或冷藏食品失去水分還會引起質量問題;包裝紙的阻氣性能不好，食品會不可逆轉地吸 收氧氣造成食品質量永久性的變化，暴露在氧氣中會導致脂肪氧化酸敗或者水果、蔬菜酶 促褐變，某些包裝紙在高濕度環境中會吸收水分并膨脹，導致形成更多的多孔結構，從而進 一步失去氧氣阻隔，另外，紙基材料通常需要具有一定的防油性，以防止食品中的油脂向外 迀移，影響包裝外觀;通常為了保護被包裝的物品，延長食品的保質期，防止包裝工程中物 品損失，可以通過使用特定的涂料、添加劑或者施膠劑來提高包裝紙阻隔性能。
[0003] 天然蛋白質膠黏劑具有原料豐富、價格便宜、熱壓、無異味等特點，適合制造食品 用的包裝材料，作為一種膠黏劑，大豆蛋白中含有大量的羥基和氨基，這兩類基團特別溶于 水，使得大豆蛋白膠黏劑具有耐水性差的缺點，而且傳統大豆蛋白膠黏劑的配方中使用氫 氧化鈣、硅酸鈉，這些物質改性大豆蛋白只會提高干強度，大量的羥基和氨基沒有被破壞， 在水的作用下羥基和氨基基團溶出，從而影響了產品的質量，傳統方法制備改性大豆蛋白 膠，是單純對大豆蛋白進行改性并分離，采用該方法制備的膠黏劑，耐水性能仍不理想，存 在濕強度低和不耐腐等問題。
[0004] 聚乳酸是一種生物聚合物，具有可再生、可生物降解、無刺激性，良好耐水性，可塑 性好和易加工成型等特點，通過在紙或紙板上涂覆聚乳酸材料可替代目前廣泛使用的不能 完全降解的聚乙烯涂層紙。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種紙制品用涂覆材料，可增 強紙制品的阻隔性能且具有抗菌功能。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:一種紙制品用涂覆材料，其特征在 于:所述材料包括以下重量組分：
[0007] 改性聚乳酸:30-50份，
[0008] 填料：15-20 份，
[0009] 粘合劑:5-15份，
[0010]改性劑:0.01-3 份，
[0011]分散劑:0.5-0.8份，
[0012] 消泡劑:〇」-〇. 6份，
[0013] 植物精油:0.5-0.8份，
[0014] 所述填料為埃洛石、坡縷縞石或高嶺石中的至少一種；
[0015] 所述改性劑為聚醚改性的聚二甲基硅氧烷；
[0016] 所述粘合劑制備方法如下：
[0017] (1)改性:往100重量份濃度為0.1-lmol/L的鹽酸溶液中加入10-25重量份的甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在300-600r/min的速度下攪拌均勻，加入20-40重量份的 大豆蛋白，攪拌均勻后，升溫至l〇〇°C，恒溫反應2-4h，得到改性大豆蛋白溶液；
[0018] (2)交聯:在前述（1)溶液中加入質量百分比為1.5-5.5 %的戊二醛溶液0.4-4重量 份，在50-80°C 反應 2-3h;
[0019] (3)擴鏈:在前述(2)溶液中加入過硫酸鉀0.3-3份，亞硫酸氫鈉0.2-2份，乙酸乙酯 0 · 6-6 份，45-60 °C 反應 3-5h。
[0020] 作為本發明的進一步改進，所述改性聚乳酸的制備方法如下：稱取聚乳酸顆粒溶 解在有機溶劑中，所述有機溶劑為乙腈、二氯甲烷或丙酮中的一種或幾種，得到濃度0.05-0.08g/mL的溶液，加入PVP，所述聚乳酸顆粒:PVP質量比為2:1-1.2:1，搖勻后靜置至聚乳酸 固體溶解，然后加入蒙脫土，所述聚乳酸顆粒:蒙脫土質量比為35:1-20:1，在30-40°C下超 聲分散30_50min，得到油相混合物;取0.01g/mL聚乙烯醇水溶液，加入月桂酸單甘油酯，使 月桂酸單甘油酯濃度為0.002g/ml，攪拌溶解，得到水相混合物;將水相混合物放在磁力攪 拌器上攪拌，用注射器將油相混合物滴入，所述油相混合物:水相混合物體積比=2:1-3:1， 滴加完畢，繼續攪拌至有機溶劑完全揮發，將得到的含聚乳酸微粒的混合物通過離心機進 行離心15-20min，轉速10000r/min，將上層清液倒掉，將下層固體顆粒取出置于干燥皿中， 在45 °C下真空干燥得到改性聚乳酸微粒。
[0021] 作為本發明的進一步改進，所述植物精油為大蒜油、牛至油或茶樹精油中的一種 或幾種。
[0022] 作為本發明的進一步改進，所述分散劑為烷基糖苷。
[0023] 作為本發明的進一步改進，所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油 醚中的一種或幾種。
[0024]本發明中的填料埃洛石、坡縷縞石和高嶺石結構均非常稀松，內部含有無數小孔， 比表面積較大，具有較強選擇性吸附性能，利用其多孔性將植物精油浸漬在其中，能夠使植 物精油緩慢釋放，保證揮發量在合適的范圍，以達到長效抗菌效果;且它們濕時具有粘性、 可塑性和較好的懸浮性好，能有效防止涂料沉淀、分層;本發明中粘合劑通過甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷在鹽酸溶液中水解產生羥基，與大豆蛋白表面的游離氨基或羧基發生 脫水反應，把不飽和雙鍵引入大豆蛋白分子結構中，從而使大豆蛋白由親水性變成疏水性， 由于埃洛石，坡縷縞石，高嶺石具有一定的吸濕性，通過和這種大豆蛋白混合，可抑制它們 的吸濕性，然后通過和戊二醛發生交聯，通過加入擴鏈劑進行擴鏈，使得大豆蛋白內部形成 更復雜的網狀結構，增加大豆蛋白的內聚力和韌性，得到的改性大豆蛋白和改性聚乳酸混 合后能增強紙制品的阻隔性能。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結合實施例對本發明做進一步的詳述。
[0026] 粘合劑A制備方法如下：
[0027] (1)改性:往100重量份濃度為0.1mol/L鹽酸溶液中加入10重量份的甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷，并在300r/min的速度下攪拌均勻，加入20重量份的大豆蛋白，攪拌均 勻后，升溫至100°C，恒溫反應2h，得到改性大豆蛋白溶液；
[0028] (2)交聯:在前述(1)溶液中加入1.5 %戊二醛溶液0.4重量份，在60 °C反應2-3h;
[0029] (3)擴鏈:在前述⑵溶液中加入過硫酸鉀0.3份，亞硫酸氫鈉0.2份，乙酸乙酯0.6 份，50°C反應3h。
[0030] 粘合劑B制備方法如下：
[0031] (1)改性:往100重量份濃度為lmol/L的鹽酸溶液中加入25重量份的甲基丙烯酰氧 基丙基三甲氧基硅烷，并在600r/min的速度下攪拌均勻，加入40重量份的大豆蛋白，攪拌均 勻后，升溫至100°C，恒溫反應4h，得到改性大豆蛋白溶液；
[0032] (2)交聯:在前述(1)溶液中加入5.5 %戊二醛溶液4重量份，在80 °C反應3h;
[0033] (3)擴鏈:在前述(2)溶液中加入過硫酸鉀3份，亞硫酸氫鈉2份，乙酸乙酯6份，60 °C 反應5h。
[0034] 改性聚乳酸的制備方法如下：
[0035] 稱5g取聚乳酸顆粒溶解在100mL乙腈中，得到濃度0.05g/mL的溶液，加入2.5gPVP， 搖勻后靜置至聚乳酸固體溶解，然后加入〇.25g蒙脫土，在30°C下超聲分散30min，得到油相 混合物;取〇.〇lg/mL聚乙烯醇水溶液50mL，加入O.lg月桂酸單甘油酯，攪拌溶解，得到水相 混合物;將水相混合物放在磁力攪拌器上攪拌，用注射器將油相混合物滴入，滴加完畢，繼 續攪拌至有機溶劑完全揮發，將得到的含聚乳酸微粒的混合物通過離心機進行離心20min， 轉速lOOOOr/min，將上層清液倒掉，將下層固體顆粒取出置于干燥皿中，在45°C下真空干燥 得到改性聚乳酸微粒。
[0036] 實施例1 [0037] 改性聚乳酸:30份
[0038]坡縷縞石：15份
[0039] 粘合劑A: 5份
[0040] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:0.05份 [00411烷基糖苷:0.5份
[0042]聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚:0.1份 [0043]大蒜油:0.5份
[0044] 實施例2
[0045] 改性聚乳酸:50份
[0046] 坡縷縞石:20份
[0047] 粘合劑A: 15份
[0048] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:2份
[0049]烷基糖苷:0.8份 [0050]聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚:0.6份 [0051 ]大蒜油:0.8份
[0052] 實施例3
[0053] 改性聚乳酸:40份 [0054]坡縷縞石：18份 [0055]粘合劑A: 10份
[0056] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:1份
[0057]烷基糖苷:0.7份
[0058]聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚:0.2份
[0059] 牛至油：0.6份
[0060] 實施例4
[0061] 改性聚乳酸:45份
[0062] 埃洛石:20份
[0063] 粘合劑B: 15份
[0064] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:0.08份
[0065]烷基糖苷:0.5份
[0066]聚氧丙烯甘油醚:0.1份
[0067]茶樹精油:0.8份
[0068] 實施例5
[0069] 改性聚乳酸:35份
[0070] 高嶺石：15份
[0071]粘合劑B: 15份
[0072] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:1.5份
[0073]烷基糖苷：0.5份
[0074]聚氧丙烯甘油醚:0.6份
[0075]茶樹精油：0.8份
[0076] 實施例6
[0077] 改性聚乳酸:50份
[0078] 高嶺石：15份
[0079] 粘合劑B: 15份
[0080] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷:2份
[00811烷基糖苷:0.8份 [0082]聚氧丙烯甘油醚:0.6份 [0083] 植物精油：0.5份
[0084] 將原紙和涂布后的紙張按照GB/T 10739-2002處理。在ZAA2300(德國ZEHNTNER公 司）涂布機上使用以上各實施例所得涂料對紙張進行涂布，涂布機速度設定為3m/min，涂布 后用鼓風干燥箱干燥紙張，干燥溫度設置為60°C。
[0085] 透濕性能測試
[0086] 紙和紙板對水蒸氣的阻隔性能用水蒸氣透過率來評價，按照GB/T1037-1988塑料 薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法杯式法使用TSY-T1H透濕性測試儀對紙張的水蒸氣透過率 進行測試，測試溫度38 土 1°C，相對濕度為90 ± 2%。透氧性能測試
[0087]透氧性能用氧氣透過率來評價，按照GB/T 1038-2000塑料薄膜和薄片氣體透過性 試驗方法使用VAC-V1壓差法氣體滲透儀對紙張的氧氣透過率進行測試。
[0088]防油性測試
[0089] 根據TAPPI T-559cm-02法測量防油性。將蓖麻油置于紙張上，然后，在15秒之后觀 察油的滲透狀態，油沒有滲透所給出的防油性最大點指定為紙張的防油性。
[0091]以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施 例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域 的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種紙制品用涂覆材料，其特征在于:所述材料包括以下重量組分： 改性聚乳酸:30-50份， 填料：15-20份， 粘合劑:5-15份， 改性劑:0.01-3份， 分散劑:0.5-0.8份， 消泡劑:0.1-0.6份， 植物精油:0.5-0.8份， 所述填料為埃洛石、坡縷縞石或高嶺石中的至少一種； 所述改性劑為聚醚改性的聚二甲基硅氧烷； 所述粘合劑制備方法如下： (1) 改性:往100重量份濃度為0.1-lmol/L的鹽酸溶液中加入10-25重量份的甲基丙烯 酰氧基丙基三甲氧基硅烷，并在300-600r/min的速度下攪拌均勻，加入20-40重量份的大豆 蛋白，攪拌均勻后，升溫至l〇〇°C，恒溫反應2-4h，得到改性大豆蛋白溶液； (2) 交聯:在前述（1)溶液中加入質量百分比為1.5-5.5 %的戊二醛溶液0.4-4重量份， 在 50-80°C 反應 2-3h; (3) 擴鏈:在前述⑵溶液中加入過硫酸鉀0.3-3份，亞硫酸氫鈉0.2-2份，乙酸乙酯0.6-6份，45-60°C 反應3-5h。2. 根據權利要求1所述的一種紙制品用涂覆材料，其特征在于:所述改性聚乳酸的制備 方法如下:稱取聚乳酸顆粒溶解在有機溶劑中，所述有機溶劑為乙腈、二氯甲烷或丙酮中的 一種或幾種，得到濃度〇. 05-0.08g/mL的溶液，加入PVP，所述聚乳酸顆粒:PVP質量比為2:1-1.2:1，搖勻后靜置至聚乳酸固體溶解，然后加入蒙脫土，所述聚乳酸顆粒:蒙脫土質量比為 35:1-20:1，在30-40 °C下超聲分散30-50min，得到油相混合物；取0.0 lg/mL聚乙烯醇水溶 液，加入月桂酸單甘油酯，使月桂酸單甘油酯濃度為0.002g/ml，攪拌溶解，得到水相混合 物;將水相混合物放在磁力攪拌器上攪拌，用注射器將油相混合物滴入，所述油相混合物： 水相混合物體積比=2:1-3:1，滴加完畢，繼續攪拌至有機溶劑完全揮發，將得到的含聚乳 酸微粒的混合物通過離心機進行離心15_20min，轉速10000r/min，將上層清液倒掉，將下層 固體顆粒取出置于干燥皿中，在45°C下真空干燥得到改性聚乳酸微粒。3. 根據權利要求1所述的一種紙制品用涂覆材料，其特征在于：所述植物精油為大蒜 油、牛至油或茶樹精油中的一種或幾種。4. 根據權利要求3所述的一種紙制品用涂覆材料，其特征在于：所述分散劑為烷基糖 苷。5. 根據權利要求4所述的一種紙制品用涂覆材料，其特征在于:所述消泡劑為聚氧乙烯 聚氧丙醇胺醚或聚氧丙烯甘油醚中的一種或幾種。
【文檔編號】C08L89/00GK106065544SQ201610435355
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月17日 公開號201610435355.2, CN 106065544 A, CN 106065544A, CN 201610435355, CN-A-106065544, CN106065544 A, CN106065544A, CN201610435355, CN201610435355.2
【發明人】林福亮
【申請人】蒼南縣寶豐印業有限公司