一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法技術

本發明專利技術涉及一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，屬于涂層設計及涂布技術領域。首先對基材的表面進行處理，提高表面張力；然后在基材的表面上施涂一層由纖維素納米纖維凝膠液、聚乙烯醇、改性淀粉、高嶺土、納米碳酸鈣成分組成的涂料，涂布量2?18g/m

【技術實現步驟摘要】
一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法
本專利技術涉及一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，屬于涂層設計及涂布

技術介紹
對于食品包裝或應用于油類環境的產品（電子電器件、機械零部件）來說，產品設計專家面臨的最大挑戰就是采取一種環境友好、成本低廉、實施簡便的方式，阻止產品內含的油脂向外滲透或防止外部環境的油污染到產品。通常采取的辦法是對產品表面施加可以阻隔油脂的涂層。目前，國內市場上出現的油脂阻隔涂料或涂層的主要組份有含氟的丙烯酸酯乳液聚合物，但是該類產品存在以下缺陷：一方面是價格昂貴；另一方面，其仍為C8型防水防油劑（即鏈段中氟烷基的碳原子數為8），本領域的人都熟知C8型防水防油劑雖然防水防油效果優異，但同時也存在生物累積性強、難降解的缺陷。近年來歐盟及美國環保署都陸續頒布相關法律，禁止使用C8型防水防油劑。近年來，短鏈含氟單體及非氟單體防水防油劑也得到了發展和一定的應用。有專利CN103409999報道了短鏈氟烷基C6型防水防油劑，但與傳統的C8型防水防油劑相比在性能上仍然達不到C8的效果。而專利CN103572602A、WO2010/115496等報道的非氟類防水防油劑，防水性能不但遠不如C8型防水防油劑，甚至連C6型防水防油劑的效果都達不到。而非氟類防水防油劑，準確地說只能是防水劑，其致命缺陷是基本上只能防水，防油性能近乎沒有，即使非氟類產品和含氟類產品進行復配，雖然可以在一定程度上降低成本，但是因為僅僅是簡單的物理共混，性能方面依然難以滿足要求。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法。本專利技術方法制造的纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層具有綠色環保、可生物降解、成本低廉的特點，Kit抗油等級≥6，對阻止油脂滲透到基材內部具有非常明顯的效果。本專利技術所采用的技術方案是：（1）對基材的表面進行處理，使其表面張力達到40mN/m或以上；（2）在處理后的基材的表面上施涂一層由纖維素納米纖維凝膠液、聚乙烯醇、改性淀粉、高嶺土、納米碳酸鈣成分組成的涂料，在60℃～200℃溫度下干燥10s～120s，最終形成固體涂層。進一步地，步驟（1）中的基材的材質，是指纖維素纖維、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚砜（PSF）中的一種或多種組合以及它們的改性體。進一步地，步驟（1）中基材的表面處理方法，是指對基材表面進行施膠、火焰、鉻酸混液、放電氧化、臭氧氧化、電暈、等離子等處理方法中的一種或多種組合。進一步地，步驟（2）中的涂料組份：纖維素納米纖維凝膠液，濃度0.5～12.0%，纖絲直徑5～100nm，纖絲長度≥200nm；在該涂料中的質量占比為10～90%。步驟（2）中的涂料組份：聚乙烯醇，濃度3.0～20.0%，聚合度為1700～2400，醇解度為84％～99％；在該涂料中的質量占比為5～40%。步驟（2）中的涂料組份：改性淀粉，濃度4.0～35.0%，是指通過酸水解、氧化、醚化、酯化和交聯等化學改性方法制得的淀粉；在該涂料中的質量占比為5～70%。步驟（2）中的涂料組份：高嶺土，濃度50.0～72.0%，平均粒徑0.3～2.0μm，徑厚比＞20；在該涂料中的質量占比為5～30%。步驟（2）中的涂料組份：納米碳酸鈣，濃度10.0～60.0%，平均粒徑30～200nm；在該涂料中的質量占比為5～30%。進一步地，步驟（2）所制得的涂料的固含量為2.0～30.0%，干燥后的固體涂層定量為2.0-18.0g/m2。由該方法制備的纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層，TAPPIUM557法測抗油等級≥6。本專利技術以纖絲直徑5～100nm，纖絲長度≥200nm的纖維素納米纖維凝膠液為涂料主要組份，利用其可以形成致密的涂層結構、良好的涂層覆蓋性和表面高的平滑度的獨特優點，對阻止油脂的滲透起到顯著的作用。同時，在涂料中加入徑厚比大的高嶺土和納米級粒徑的納米碳酸鈣，增厚和填充涂層，可以延緩油脂向基材的滲透；最后，在涂料中加入聚乙烯醇和改性淀粉，一方面可以黏結各涂料組份，另一方面作為優良的成膜助劑。由于以上技術方案的實施，本專利技術與現有技術相比，不僅使基材的油脂阻隔性得到顯著提升，還具有綠色環保、可生物降解的特點，可廣泛應用于食品包材、電子電器件表面涂布、機械零部件表面防護等領域。具體實施方式下面結合具體實施實例說明，但本專利技術不限于以下具體實施實例。實施例1一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法。（1）基材為纖維素紙張，對其進行表面施膠處理，測試其表面張力達到65mN/m；（2）用刮棒在處理后的基材的表面上施涂一層涂料，該涂料各組份的具體質量占比為：纖維素納米纖維凝膠液，60%；聚乙烯醇（PVA1799），8%；磷酸酯化淀粉，22%；高嶺土，5%；納米碳酸鈣，5%；該涂料的固含量為10%，在105℃溫度下干燥60s，最終形成涂層，干燥后的固體涂層定量為2.7g/m2。該涂層用TAPPIUM557法測抗油等級，達到6。實施例2一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法。（1）基材為PET薄膜，對其進行電暈處理，測試其表面張力達到42mN/m；（2）用刮棒在處理后的基材的表面上施涂一層涂料，該涂料各組份的具體質量占比為：纖維素納米纖維凝膠液，70%；聚乙烯醇（PVA1799），8%；磷酸酯化淀粉，12%；高嶺土，5%；納米碳酸鈣，5%；該涂料的固含量為5%，在65℃溫度下干燥60s，最終形成涂層，干燥后的固體涂層定量為2.5g/m2。該涂層用TAPPIUM557法測抗油等級，達到8。實施例3一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法。（1）基材材質為PP，對其進行等離子處理，測試其表面張力達到56mN/m；（2）在處理后的基材的表面上噴涂一層涂料，該涂料各組份的具體質量占比為：纖維素納米纖維凝膠液，35%；聚乙烯醇（PVA1799），12%；磷酸酯化淀粉，28%；高嶺土，5%；納米碳酸鈣，20%；該涂料的固含量為8%，在85℃溫度下干燥120s，最終形成涂層，干燥后的固體涂層定量為3.5g/m2。該涂層用TAPPIUM557法測抗油等級，達到10。實施例4一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法。（1）基材材質為聚氯乙烯，對其進行火焰處理，測試其表面張力達到52mN/m；（2）在處理后的基材的表面上刮涂一層涂料，該涂料各組份的具體質量占比為：纖維素納米纖維凝膠液，50%；聚乙烯醇（PVA1799），8%；磷酸酯化淀粉，22%；高嶺土，5%；納米碳酸鈣，15%；該涂料的固含量為10%，在105℃溫度下干燥60s，最終形成涂層，干燥后的固體涂層定量為5.0g/m2。該涂層用TAPPIUM557法測抗油等級，達到12。實施例5一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法。（1）基材為聚碳酸酯，對其進行絡酸混液處理，測試其表面張力達到48mN/m；（2）用刮棒在處理后的基材的表面上施涂一層涂料，該涂料各組份的具體質量占比為：纖維素納米纖維凝膠液，80%；聚乙烯醇（PVA1799本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）對基材進行表面處理，使其表面張力達到40?mN/m或以上；?（2）在處理后的基材表面上施涂一層由纖維素納米纖維凝膠液、聚乙烯醇、改性淀粉、高嶺土、納米碳酸鈣成分組成的涂料，在60℃～200℃溫度下干燥10s～120s，最終形成固體涂層。

【技術特征摘要】
1.一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）對基材進行表面處理，使其表面張力達到40mN/m或以上；（2）在處理后的基材表面上施涂一層由纖維素納米纖維凝膠液、聚乙烯醇、改性淀粉、高嶺土、納米碳酸鈣成分組成的涂料，在60℃～200℃溫度下干燥10s～120s，最終形成固體涂層。2.如權利要求1所述的一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，其特征在于，步驟（1）中的基材的材質，是指纖維素纖維、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚砜（PSF）中的一種或多種組合以及它們的改性體。3.如權利要求1所述的一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，其特征在于，步驟（1）中基材的表面處理方法，是指對基材表面進行火焰、鉻酸混液、放電氧化、臭氧氧化、電暈、等離子等處理方法中的一種或多種組合。4.如權利要求1所述的一種纖維素納米纖維基油脂阻隔涂層的制備及其應用方法，其特征在于，步驟（2）中的涂料組份：纖維素納米纖維凝膠液，濃度0.5～12.0%，纖絲直徑5～100nm，纖絲長度≥200nm；在該涂料中的質量占...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡云，
申請(專利權)人：胡云，
類型：發明
國別省市：廣東,44