本發(fā)明涉及生物高分子領(lǐng)域，特別涉及一種生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、紙基包裝材料因其輕便、可降解、可再生和機(jī)械柔韌性等優(yōu)點(diǎn)，是代替一次性塑料制品、解決“白色污染”最有前景的材料之一。到目前為止，紙基包裝材料的市場份額約占包裝行業(yè)總份額的50％。然而，紙基材料的表面纖維具有親水性和多孔性，導(dǎo)致其自身耐水性和耐油性較差，且水和油在紙基材料表面的黏附會(huì)嚴(yán)重影響紙張的機(jī)械性能，使紙張?jiān)谌粘Ｊ褂弥惺芟迖?yán)重。目前，市面上一些經(jīng)過特殊處理的紙基材料，兼顧耐水耐油的性能，很好地解決了紙張用于食品包裝存在的阻隔性能差的問題。耐水耐油包裝紙是一種阻抗油脂與水滲透的紙張，常用于包裝帶油脂以及含水量較多的食物，如漢堡、糕點(diǎn)、傳統(tǒng)的中式快餐等。

2、由于紙制品本身無法耐水耐油，因此，為了達(dá)到耐水耐油的目的，早期大多數(shù)紙制品在使用時(shí)被覆上塑料膜，而塑料膜的材質(zhì)如低密度聚乙烯(ldpe)、聚氯乙烯(pvc)、聚對苯二甲酸乙二酯(pet)等在廢棄后，都無法自行降解。即使采用焚燒處理，但在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢氣，成為環(huán)境污染的一大來源，且這些塑料膜的原料來自石油，石油屬于不可再生資源，大量使用塑料膜將會(huì)加劇能源危機(jī)。后來，包裝紙中通過采用氟涂層可以達(dá)到良好的耐油效果，但是氟涂層應(yīng)用于食品包裝中具有一定的危險(xiǎn)性，并且氟涂層的包裝紙廢棄后，在堆肥分解過程中會(huì)釋放出含氟有機(jī)物，污染土壤，影響人們的身體健康。

3、隨著人們對環(huán)境保護(hù)以及身體健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，生物可降解材料由于其環(huán)保特性、無毒性和再生特性，逐漸成為取代傳統(tǒng)塑料材料的研究熱點(diǎn)，但這些生物可降解材料無法真正達(dá)到環(huán)保和經(jīng)濟(jì)雙重效應(yīng)，如聚乳酸(pla)具有良好的生物降解性和機(jī)械性能，但其常溫下硬且脆，具有極低的斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度；聚乙烯醇(pva)可被細(xì)菌作為碳源利用，耐油性和氣體阻隔性優(yōu)異，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜成本高；聚對苯二甲酸丁二醇(pbat)具有良好的柔韌性，但其熱封性較差，質(zhì)地較軟，拉伸易變形，極大的限制了環(huán)?？山到獠牧显诎b領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙。

2、本發(fā)明的另一目的在于，提供上述生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙的制備方法。

3、本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙的制備方法，包括以下步驟：

5、(1)使用濃度為1～3％的氯化鈣溶液浸漬原紙4～10min，干燥后得到預(yù)處理原紙；

6、(2)使用生物質(zhì)原料制備納米纖維素；

7、(3)在無水乙醇中加入十二烷基磺酸鈉，50～70℃攪拌加熱反應(yīng)30～50min，之后加入步驟(2)得到的納米纖維素繼續(xù)攪拌加熱反應(yīng)，洗滌，超聲得到改性磺化納米纖維素；

8、(4)在無水乙醇中加入乙基纖維素，30～50℃攪拌加熱反應(yīng)20～40min，之后加入步驟(3)得到的改性磺化納米纖維素繼續(xù)攪拌加熱反應(yīng)20～40min，得到耐油溶液；

9、(5)在無水乙醇中加入堿木質(zhì)素，40～60℃攪拌加熱反應(yīng)40～80min，之后加入水繼續(xù)攪拌加熱反應(yīng)20～40min，收集上清液，4000～6000rpm離心10～30min，旋蒸除去乙醇得到木質(zhì)素納米顆粒；

10、(6)在無水乙醇中加入步驟(5)制備得到的木質(zhì)素納米顆粒、十八胺和阿魏酸，50～70℃攪拌加熱反應(yīng)3～5h，冷卻、過濾、干燥得到改性木質(zhì)素納米顆粒；

11、(7)在無水乙醇中加入聚乙烯醇縮丁醛，40～60℃攪拌加熱反應(yīng)30～50min，之后加入步驟(6)得到的改性木質(zhì)素納米顆粒，繼續(xù)攪拌加熱反應(yīng)20～40min得到耐水溶液；

12、(8)將步驟(4)得到的耐油溶液與步驟(7)得到的耐水溶液攪拌混合20～40min，超聲，得到耐水耐油復(fù)合溶液；

13、(9)將步驟(8)得到的耐水耐油復(fù)合溶液涂布在步驟(1)得到的預(yù)處理原紙上，干燥，得到生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙。

14、步驟(1)所述的原紙為使用原木漿制造的具有粗糙表面的紙張。

15、步驟(1)所述的干燥的條件為30～50℃下干燥5～20min。

16、步驟(2)所述的生物質(zhì)原料為富含纖維素的生物質(zhì)原料；優(yōu)選為針葉木漿或羊棲菜；更優(yōu)選為羊棲菜。

17、所述的生物質(zhì)原料為針葉木漿時(shí)，納米纖維素的制備方法為：

18、將20g漂白針葉木漿添加到0.05g?tempo、0.5g?nabr和50ml?naclo溶于500ml去離子水得到的溶液中，用0.1mol/l?hcl和naoh調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值為10，然后在180mpa下均質(zhì)化15次，過濾得到針葉木漿納米纖維素。

19、所述的生物質(zhì)原料為羊棲菜時(shí)，納米纖維素的制備方法為：

20、將羊棲菜干品放入水中浸泡泡發(fā)，將浸泡后的羊棲菜放入20wt％na2co3溶液中均勻混合1h后，干燥，洗滌，放入3wt％乙酸溶液中反應(yīng)2h，之后加入30wt％的h2o2溶液反應(yīng)2h，洗滌，加入去離子水，然后在200mpa下均質(zhì)化20次，過濾得到羊棲菜納米纖維素。

21、步驟(3)所述的十二烷基磺酸鈉與納米纖維素的質(zhì)量比為1～2：1～2；優(yōu)選為2：1。

22、步驟(4)所述的無水乙醇、乙基纖維素與改性磺化納米纖維素的比例為100ml：4～10g：2～6g；優(yōu)選為100ml：7g：3g。

23、步驟(6)所述的木質(zhì)素納米顆粒、十八胺和阿魏酸的質(zhì)量比為2～3：1～2：1～2；優(yōu)選為5：3：2。

24、步驟(7)所述的無水乙醇、聚乙烯醇縮丁醛和改性木質(zhì)素納米顆粒的比例為100ml：5～20g：1～2g；優(yōu)選為100ml：10g：1g。

25、步驟(8)所述的耐油溶液和耐水溶液的質(zhì)量比為1～3：1～3；優(yōu)選為1：1。

26、步驟(9)所述的涂布為使用輥式涂布機(jī)涂布。

27、步驟(9)所述的涂布的條件為涂布速率為4～6cm/s，涂布量為6～10g/m2。

28、步驟(9)所述的干燥的條件為40～60℃下干燥20～40min。

29、所述的過濾均為使用0.3μm孔徑的濾紙進(jìn)行過濾。

30、所述的溶液如無特殊說明均為以水為溶劑制備的溶液。

31、一種生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙，根據(jù)上述制備方法制備得到。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

33、(1)提供了一種生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙的制備方法，其中原紙經(jīng)氯化鈣溶液預(yù)處理后，將自制的改性磺化羊棲菜納米纖維素溶液和乙基纖維素溶液進(jìn)行復(fù)配，制備耐油涂層，納米纖維素的側(cè)鏈引入了疏油基團(tuán)(so42-,-coo-)，配合乙基纖維素在紙張表面形成一層疏油膜，以此來達(dá)到填充紙張表面孔隙的目的，顯著提升紙張的耐油效果；且ca2+與羊棲菜納米纖維素中-coo-產(chǎn)生交聯(lián)作用，使得耐油涂層與紙張緊密結(jié)合，紙張機(jī)械性能得到提升。

34、(2)將自制的改性木質(zhì)素納米顆粒溶液和聚乙烯醇縮丁醛溶液進(jìn)行復(fù)配，制備耐水涂層，將其涂布在原紙表面，賦予紙張優(yōu)異的耐水效果，紙張的機(jī)械性能進(jìn)一步得到提升。

35、(3)本發(fā)明提供的生物質(zhì)基耐水耐油包裝紙，以羊棲菜、纖維素衍生物、木質(zhì)素等為主要原料，均屬于天然生物質(zhì)基聚合物，制備的耐水耐油紙無氟綠色環(huán)保，可完全生物降解，對環(huán)境和人體無害，同時(shí)制備方法簡單，有利用實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。