[發(fā)明專利]纖維質(zhì)表面的生物基衍生化的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780065714.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109891025A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·斯賓德;M·A·比洛多;D·A·巴沙姆;N·S·巴斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: HS制造集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): D21H23/22
• 分類號(hào): D21H23/22;D21H19/00;D21H17/04;D21H17/02;C07H13/06;D21H17/28
• 代理公司: 北京北翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 蘇萌;孫占華

本發(fā)明描述了使用一種組合物處理纖維質(zhì)材料的可調(diào)方法，所述組合物向所述材料提供增加的疏水性和/或疏脂性而不犧牲其生物降解性。所公開(kāi)的方法提供糖脂肪酸酯在纖維質(zhì)材料上的結(jié)合，包括公開(kāi)內(nèi)容提供通過(guò)所述方法制備的產(chǎn)物。如此處理的材料具有更高的疏水性、疏脂性、阻擋功能和機(jī)械性能，且可用于需要這些特征的任何應(yīng)用中。

發(fā)明背景

技術(shù)領(lǐng)域

概括而言，本發(fā)明涉及處理含纖維質(zhì)化合物(cellulosic-compound)的材料，更具體地涉及利用與纖維素結(jié)合的生物基組合物使基于纖維素的材料更疏水/疏脂，其中所述組合物和方法用于改性基于纖維素的材料(包括紙張、紙板和包裝產(chǎn)品)的表面。

背景技術(shù)

纖維質(zhì)材料在工業(yè)中作為填充劑、吸收劑和印刷組分具有廣泛的應(yīng)用。由于其高的熱穩(wěn)定性、良好的氧氣阻擋功能和化學(xué)/機(jī)械彈性，其使用優(yōu)于其他材料來(lái)源的使用(參見(jiàn)，例如，Aulin等人，Cellulose(2010)17:559-574；其全文以引證方式納入本文)。非常實(shí)用的還有以下事實(shí)：這些材料在分散于環(huán)境中后完全可生物降解，且其完全無(wú)毒。纖維素及其衍生物是例如食品包裝和一次性用品的應(yīng)用中的環(huán)境友好型解決方案的選擇材料。

然而，纖維素的許多優(yōu)點(diǎn)被材料的親水性/親脂性抵消，所述材料對(duì)水/脂肪顯示出高的親和力并且易于與水結(jié)合(參見(jiàn)，例如，Aulin et al.,Langmuir(2009)25(13):7675-7685；其全文以引用方式納入本文)。雖然這對(duì)于例如吸收劑和織物的應(yīng)用是有益的，但是當(dāng)需要安全包裝含水/脂質(zhì)的材料(例如食品)時(shí)，它卻成為問(wèn)題。在纖維素托盤(pán)中長(zhǎng)期儲(chǔ)存食物、尤其是含有大量水和/或脂肪的現(xiàn)成膳食是有問(wèn)題的，例如，由于所述纖維素托盤(pán)首先變得潮濕，然后最終損壞。此外，由于材料的高的相對(duì)孔隙度，可能需要多個(gè)涂層來(lái)彌補(bǔ)在纖維質(zhì)表面上保持足夠涂層的不足的效果，導(dǎo)致成本增加。

在工業(yè)中，這個(gè)問(wèn)題通常通過(guò)用某種疏水性有機(jī)材料/碳氟化合物、硅酮涂覆纖維素纖維來(lái)解決，這些物質(zhì)會(huì)物理地保護(hù)下面的親水性纖維素使其不受內(nèi)容物中的水/脂質(zhì)的傷害，包括防止纖維空隙中的芯吸、油脂流入褶痕，或允許釋放附著材料。例如，諸如PVC/PEI/PE的材料常規(guī)地用于此目的，并且物理附著(即噴涂或擠出)在待處理的表面上。

當(dāng)通過(guò)薄膜將食品密封在其容器中時(shí)遇到類似的問(wèn)題。這種薄膜需要具有甚至比容器本身更嚴(yán)格的性能。除了對(duì)機(jī)械應(yīng)力的抵抗力之外，薄膜必須足夠薄以便剝離，理想地應(yīng)該是透明的、抗脂質(zhì)/油脂的、耐熱的，并且對(duì)氣體如二氧化碳、氧氣、水蒸氣是非滲透的、無(wú)毒的并且是疏水的。再一次地，聚合物、碳氟化合物和樹(shù)脂形式的塑料代表了行業(yè)目前的解決方案。

期望設(shè)計(jì)一種疏水的和可堆肥的“綠色”生物基涂層，包括原紙/薄膜，其允許在所述紙的表面上保持涂層并防止芯吸到纖維空隙中，或在不犧牲生物降解性和/或可再循環(huán)性的情況下，以降低的成本減少材料對(duì)纖維質(zhì)表面的粘附。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容涉及處理纖維質(zhì)材料的方法，其包括用提供增加的疏水性和/或疏脂性且同時(shí)保持纖維質(zhì)組分的生物降解性/可再循環(huán)性的組合物處理含纖維素的材料。所公開(kāi)的方法提供糖脂肪酸酯(saccharide fatty acid ester,SFAE)在纖維素上的結(jié)合，并且不需要使用有機(jī)載體、堿或單獨(dú)的催化劑來(lái)結(jié)合所述糖脂肪酸酯。結(jié)合反應(yīng)可應(yīng)用于纖維質(zhì)纖維或預(yù)成型材料。

在實(shí)施方案中，公開(kāi)了包含與基于纖維素的材料結(jié)合的SFAE的組合物，其中SFAE以足夠的濃度存在以使結(jié)合的基于纖維素的材料具有等于或大于90°的水接觸角，并且其中水接觸角在不存在任何二級(jí)疏水物的情況下實(shí)現(xiàn)，或者其中當(dāng)基于纖維素的材料潮濕時(shí)SFAE以足夠的濃度存在以對(duì)破裂力產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性抵抗，其中抵抗在不存在任何二級(jí)濕強(qiáng)度添加劑的情況下實(shí)現(xiàn)。在相關(guān)方面，糖脂肪酸酯含有至少一種糖和至少一種包含8至30個(gè)碳的脂族基團(tuán)，并且SFAE以足夠的濃度存在以使結(jié)合的基于纖維素的材料與未結(jié)合SFAE的相同材料相比是疏水的。在另一方面，SFAE可釋放地或不可釋放地結(jié)合至基于纖維素的材料。