[發明專利]可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210695765.6
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN114957739A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 曹云峰;談繼淮;朱清浩;劉祝蘭;張彤彤;李丹丹
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08L5/08;C08L63/00;C08G81/00;D21H19/24;D21H21/14;D21H19/14
• 代理公司: 南京智轉慧移知識產權代理有限公司 32649
• 代理人: 邢少華

本發明公開了一種可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑及其制備方法和應用，屬于紙張涂層制備技術領域。將栲膠基環氧樹脂與殼聚糖溶液在40～80℃下進行交聯反應1～5h，制得可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑。本發明以水作為溶劑，使用大量廉價的栲膠基環氧樹脂對殼聚糖進行改性，不僅實現了樹皮在高端紙張涂料領域的高附加值利用，還為紙張防油、氣體阻隔、機械性能和耐紫外老化性能的改善提供了一種簡便、可持續、廉價的方法。制備的殼聚糖栲膠基防油劑作為紙張表面涂層，可顯著改善紙張的防油、氣體阻隔、機械性能和耐紫外線老化性能，且可生物降解涂層具有100％可再漿性能，涂布紙具備良好的可回收性。

技術領域

本發明屬于紙張涂層制備技術領域，涉及紙張防油劑及其制備方法，具體涉及一種完全可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑及其制備方法和應用。

背景技術

食品包裝市場巨大，其中紙制品由于其來源可再生、可生物降解、易于回收、價格低廉等優點，成為包裝行業中占比最大份額的包裝材料，約占食品包裝行業銷售總量的40％。然而，紙張是以植物纖維為主要原料制備而成的具有三維網狀結構的材料，其多孔結構和較高的表面積能使得油脂能夠輕易的透過紙張，從而導致紙張力學性能下降，影響紙質包裝的應用。另外，紙張的多孔結構使其缺乏對水蒸氣和氧氣的阻隔能力，不利于內部產品長時間儲存。因此，紙張防油和阻氣性能的提高是紙包裝行業發展的關鍵。目前，食品包裝行業通常采用在紙張表面覆膜(聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等)或施涂低表面能的含氟類化學品(如氟丙烯酸酯、氟烷基聚合物等)來提高紙張的防油和阻氣性能。然而，石油基塑料薄膜不可再生、不能生物降解且不利于紙張的回收利用，最終多以填埋處理，這不但浪費了大量可回用的纖維資源，而且給環境帶來了危害；含氟類化學品在制備和使用過程中會產生對人體和環境有危害的全氟辛酸(PFOA)。因此，開發一種綠色環?？稍贊{的防油涂料成為紙包裝工業發展的迫切課題。

殼聚糖是由天然多糖甲殼素脫乙?；漠a物，在自然界中儲量極大，廣泛存在于蝦蟹的外殼，是一種可再生、可生物降解的材料。殼聚糖結構中存在大量的-NH₂和-OH，能與紙張表面羥基形成氫鍵，且在酸性條件下氨基被質子化帶正電，能與帶負電的紙張纖維通過靜電吸附作用，在紙張表面固化成膜。CN 106702812 A公開了一種涂布型紙張防油劑及其制備方法，CN 110685185 A公開了一種環境友好型紙張防油劑的制備方法，將殼聚糖涂布于紙張后能夠提高紙張的防油、氣體阻隔、抗菌和機械性能。然而，殼聚糖較高的價格和涂布量使其難以在紙張防油劑領域大規模應用。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明所要解決的第一技術問題在于提供一種完全可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑的制備方法；本發明所要解決的第二技術問題在于提供該方法制備得到的紙張防油劑；本發明所要解決的第三技術問題在于提供該完全可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑在作為紙張表面涂層中的應用。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑，結構式如下：

式中，n＝1，2，3，4，5。

所述的可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑的制備方法，包括以下步驟：以栲膠粗品和環氧化合物為原料，在堿金屬催化劑和有機溶劑的作用下，高溫高壓制備栲膠基聚醚多元醇；隨后栲膠基聚醚多元醇在環氧氯丙烷、固堿和相轉移催化劑的作用下進行環氧化反應，制備栲膠基環氧樹脂；隨后將所需量的栲膠基環氧樹脂加入殼聚糖溶液中進行交聯反應，制備殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑。

進一步的，將栲膠基環氧樹脂與殼聚糖溶液在40～80℃下進行交聯反應1～5h，制得所述可再漿無氟無塑殼聚糖栲膠基水性紙張防油劑；殼聚糖中氨基基團與栲膠基環氧樹脂中環氧基團的摩爾比為1∶0.125～1。

進一步的，殼聚糖溶液的濃度為1～3wt.％；殼聚糖溶液的溶劑為體積百分數為0.5～2％的乙酸溶液。