一种基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料、纸制品及其制备方法

本申请属于纸制品防油防水涂料领域，具体涉及一种基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料、纸制品及其制备方法。

背景技术：

1、纸包装材料是包装行业中应用最为广泛的一种材料，其加工方便、成本低廉，适合大批量机械化生产，而且成型性和折叠性好，材料本身也适于精美印刷。纸包装材料具备可完全生物降解、生物基来源、可再生、价格低廉、可设计性强等特点，在替代石油基塑料包装上具有诸多优势。然而由于纸纤维自身固有的局限性，对油和水的阻隔性较差，导致其在替代塑料包装时遇到很大的挑战。因此纸基材料的防油防水改性亟需新技术、新材料、新工艺的开发。

2、目前纸基包装材料的防油防水性能主要通过涂布塑料淋膜、含氟类化合物、丙烯酸酯乳液、有机硅乳液、天然高分子防油防水助剂、纳米复合材料在纸基材料表面，使纸包装材料具有防水防油性能，然而其具有各种缺陷。

3、以塑料淋膜指以纸张为基材，在其表面淋覆一层塑料薄膜，也称作覆塑。常被用于淋膜的塑料有聚丙烯、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯等，这些高分子材料会在纸张表面形成致密的薄膜，防止水、油与纸张接触，进而达到防油防水的效果。经塑料淋膜处理的食品包装较多，如热饮纸杯、纸袋和外卖打包盒等。在使用塑料薄膜时存在一定弊端，如塑料难以降解，不符合环保要求；包装中的有毒物质也可能化学迁移到食品中，食品的安全性得不到保障。综上所述，塑料或塑料复合包装的安全性能、环保性能和废物处理等方面都存在一定不足，有继续改进的空间。

4、常用的氟类化合物、丙烯酸酯类防油防水剂、氟类化合物、丙烯酸酯类防油防水剂、有机硅类防油防水剂等用于改善纸基包装材料的防水防油性能一方面表现出了各种优异的性能，但各自存在一定缺陷。

5、例如，纸包装材料被氟类化合物改性后，对油脂的阻隔性能得到明显改善，且外观和性能仍满足使用要求。含氟防油剂实际上是一种表面活性剂，该材质对自然环境和生物体有极大危害。

6、丙烯酸酯类防油防水剂因其具有较好的成膜性，且使薄膜具有良好的强度和致密性，同时对纸浆模塑包装材料有较强的表面附着力，从而能够赋予纸浆模塑包装材料一定的防油防水性。仍是不可降解的高分子材料，仍然会存在一定程度的环境污染问题。

7、有机硅类防油防水剂中的有机硅是以硅氧烷为单体组成的聚硅氧烷，聚硅氧烷主链具有无机二氧化硅的无毒、无污染和无腐蚀等特性，其侧链含有有机基团因而具有高分子材料的特性，聚硅氧烷中-si-o-结构的特殊性可以使有机硅聚合物拥有较为出色的性能，如低表面能、耐高温、耐候性、优异的柔韧性、在水中优异的稳定性和无毒环保等。有机硅类防油剂可能在某些情况下会从包装材料迁移到食品中，有机硅类防油防水助剂通常不易生物降解，可能对废弃物的处理带来挑战

8、此外还有具有潜力的多糖类防油防水助剂(如淀粉和壳聚糖)、蛋白质类防油防水助剂、生物蜡防油防水助剂等均存在一定程度的问题。因而急需改进。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料，旨在解决现有材料的良好生物降解性、生物安全性不佳的技术问题。本申请提供了具有上述优势的纸制品及其制备方法。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料，包括纤维素肉桂酸酯以及有机溶剂，其中，

3、纤维素肉桂酸酯具有式(1)所示的结构式：

4、

5、其中，n为正整数，40≤n≤150，r1、r2、r3分别独立的选自h或r1、r2、r3在所述纤维素肉桂酸酯的任意一个结构单元中相同或不同，且r1、r2、r3中至少一个为基团

6、根据本申请的一个方面的实施例，50≤n≤100。

7、根据本申请的一个方面的实施例，纤维素肉桂酸酯中基团的平均取代度为0.4～1.5。

8、根据本申请的一个方面的实施例，所述纤维素肉桂酸酯的玻璃化转变温度为150～200℃。

9、根据本申请的一个方面的实施例，所述纤维素肉桂酸酯的熔融温度为180℃～210℃。

10、根据本申请的一个方面的实施例，所述纸制品防油防水涂料以质量百分数计包括18％～80％的所述纤维素肉桂酸酯，20％～82％有机溶剂、0％～10％表面活性剂。

11、根据本申请的一个方面的实施例，所述纸制品防油防水涂料还包括表面活性剂，纸制品防油防水涂料以质量百分数计包括50％～70％的所述纤维素肉桂酸酯，50％～30％有机溶剂、1％～5％表面活性剂。

12、根据本申请的一个方面的实施例，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸盐、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或多种。

13、根据本申请的一个方面的实施例，所述有机溶剂选自乙醇、二甲基亚砜、丙酮、乙酸乙酯中的一种或多种。

14、第二方面，本申请实施例提供了一种纸制品的制备方法，包括：

15、提供第一方面的纸制品防油防水涂料，其包含纤维素肉桂酸酯以及有机溶剂，其中，所述纤维素肉桂酸酯具有式(1)所示的结构式：

16、

17、其中，n为正整数，40≤n≤150，r1、r2、r3分别独立的选自h或r1、r2、r3在所述纤维素肉桂酸酯的任意一个结构单元中相同或不同，且r1、r2、r3中至少一个为基团

18、将第一方面的纸制品防油防水涂料涂布于纸基材料，得到包含防水防油涂层的纸制品。

19、第二方面，本申请实施例提供了一种纸制品，包括：

20、纸基材料，和

21、防水防油涂层，通过涂布第一方面的纸制品防油防水涂料制得。

22、本申请至少具有以下有益效果：

23、本申请提供了基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料采用纤维素肉桂酸酯为主要成分，选择具有合适聚合度的纤维素肉桂酸酯，有利于纸制品防油防水涂料的生物降解性、疏水性和疏油性；因而包含纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料应用于纸制品，一方面很容易制备成具有良好疏水性的涂层，另一方面其生物安全性和降解性较佳，从而有利于纸制品(纸基包装材料)防油防水性能以及广泛使用。本申请的纸制品防油防水涂料创造性地采用纤维素肉桂酸酯(现有技术中通常作为助剂使用)为主要成分，解决了相关技术中采用丙烯酸酯类防油防水剂、有机硅类防油防水剂等这类材料无法完全降解的技术问题。此外，发明人在研发中发现本申请的纤维素肉桂酸酯可以显著提高聚合物的塑性和流动性能，降低流动温度的辅助材料作为本申请纸制品防油防水涂料的主要成分，解决本申请纸制品防水防油涂层的防水性、防油性以及降解性问题。

24、本申请实施例提供的纸制品的防水防油涂层具有热塑性、生物降解性、疏水性和生物安全性，提高了纸制品的加工便利性、使用安全性、防水防油性和环保性能。

技术特征：

1.一种基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料，包括纤维素肉桂酸酯以及有机溶剂，其中，所述纤维素肉桂酸酯具有式(1)所示的结构式：

2.如权利要求1所述的纸制品防油防水涂料，其特征在于，50≤n≤100。

3.如权利要求1所述的纸制品防油防水涂料，其特征在于，所述纤维素肉桂酸酯中基团的平均取代度为0.4～1.5。

4.如权利要求1所述的纸制品防油防水涂料，其特征在于，所述纤维素肉桂酸酯满足下列条件中的至少一项：

5.如权利要求1所述的纸制品防油防水涂料，其特征在于，所述纸制品防油防水涂料以质量百分数计包括18％～80％的所述纤维素肉桂酸酯，20％～82％有机溶剂、0％～10％表面活性剂。

6.如权利要求1所述的纸制品防油防水涂料，其特征在于，所述纸制品防油防水涂料还包括表面活性剂，所述纸制品防油防水涂料以质量百分数计包括50％～70％的所述纤维素肉桂酸酯，50％～30％有机溶剂、1％～5％所述表面活性剂。

7.根据权利要求5或6所述的纸制品防油防水涂料，特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸盐、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的纸制品防油防水涂料，特征在于，所述有机溶剂选自醇、二甲基亚砜、丙酮、乙酸乙酯中的一种或多种。

9.一种纸制品的制备方法，其特征在于，包括：

10.一种纸制品，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了一种基于纤维素肉桂酸酯的纸制品防油防水涂料、纸制品及其制备方法，纸制品防油防水涂料包括纤维素肉桂酸酯以及有机溶剂，其中，纤维素肉桂酸酯具有式(1)所示的结构式：其中，n为正整数，40≤n≤150，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;分别独立的选自H或且R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;在纤维素肉桂酸酯的任意一个结构单元中相同或不同，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;中至少一个为基团本申请的用于纸制品的纸制品防油防水涂料，旨在解决现有材料的良好生物降解性、生物安全性不佳的技术问题。本申请提供了具有上述优势的纸制品及其制备方法。技术研发人员：陈张彦,彭瑶,程雁飞,田君飞受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29