阅读说明：本技术 一种防水防油剂、制备方法及应用 (Water-proof and oil-proof agent, preparation method and application ) 是由 陈挺 孙小玲 朱华杨 谭康梅 于 2020-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防水防油剂、制备方法及应用,该防水防油剂由以下组分和重量百分比制成：苯乙烯丙烯酸聚合物30％～50％、蜂蜡乳液5％～10％、聚乙烯醇2.5％～4.5％、改性淀粉2％～5.5％、增塑剂0.5％～2％、去离子水28％～60％。该防水防油剂成膜性好,形成的涂层中蜂蜡乳液与苯乙烯丙烯酸聚合物结合成疏水疏油表面层,同时与改性淀粉复配,使防水防油涂层对食品级原纸的防水防油效果有明显的改善,防水防油性能极好,完全可以取代传统的涂蜡、涂硅、淋膜工艺,在纸张回收时可直接进入造纸打浆系统回收,减少了淋膜纸对环境的污染,是环境友好型材料。(The invention relates to a waterproof and oil-proof agent, a preparation method and application thereof, wherein the waterproof and oil-proof agent is prepared from the following components in percentage by weight: 30-50% of styrene acrylic polymer, 5-10% of beeswax emulsion, 2.5-4.5% of polyvinyl alcohol, 2-5.5% of modified starch, 0.5-2% of plasticizer and 28-60% of deionized water. The water-proof and oil-proof agent has good film forming property, the beeswax emulsion and the styrene acrylic polymer are combined into a hydrophobic and oleophobic surface layer in the formed coating, and the hydrophobic and oil-proof surface layer is compounded with the modified starch, so that the water-proof and oil-proof coating has obvious improvement on the water-proof and oil-proof effects of food-grade base paper, has excellent water-proof and oil-proof properties, can completely replace the traditional wax coating, silicon coating and film spraying processes, can directly enter a papermaking pulping system for recycling when paper is recycled, reduces the pollution of film spraying paper to the environment, and is an environment-friendly material.)

一种防水防油剂、制备方法及应用

技术领域

本发明属于食品包装和防水防油技术领域，具体涉及一种防水防油剂、制备方法及应用。

背景技术

随着人们对美好生活的要求越来越高，食品包装纸的使用也越来越多。生活中常用的食品包装纸如外卖餐盒、快餐包装都需要具备良好的防水防油性能。

但申请人发现：目前市场上的大部分的防水防油食品包装纸都是淋膜纸。淋膜纸采用的是挤出复合工艺，将聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等塑料粒子通过流延机涂覆于纸张表面，淋膜纸在抗水抗油脂渗透方面有着优秀的性能，但是这类材料不能降解，与纸张分离困难不能直接回收再利用，给环境带来了极大的污染。还有的在纸浆中加入含氟防油剂，赋予纸张优良的防油性能且解决了降解和再回收的难题，但是含氟防油剂含PFOA、PFOS和矿物油等风险物质，对人体健康产生安全隐患。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种的防水防油剂及制备方法，以及应用了该防水防油剂的食品包装纸。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种防水防油剂，由以下组分和重量百分比制成：苯乙烯丙烯酸聚合物30％～50％、蜂蜡乳液5％～10％、聚乙烯醇2.5％～4.5％、改性淀粉2％～5.5％、增塑剂0.5％～2％、去离子水28％～60％。

进一步地，所述苯乙烯丙烯酸聚合物为苯丙乳液。

进一步地，所述改性淀粉为阳离子淀粉或阴离子淀粉。

进一步地，所述的聚乙烯醇为聚合度1700～1800的聚乙烯醇，优选分子量为74800～79200的聚乙烯醇。

进一步地，所述增塑剂为甘油、柠檬酸三乙酯、环氧大豆油一种或两种以上组合。

一种防水防油剂的制备方法，包括以下步骤：

a1.将聚乙烯醇、塑化剂、蜂蜡乳液加入到去离子水中，并恒温搅拌混合均匀，然后冷却至室温，得到混合液A；

a2.将改性淀粉分散在水溶液中，并进行搅拌和超声波震荡，使其形成分散均一的淀粉溶液，得到溶液B；

a3.将苯乙烯丙烯酸聚合物和溶液B加入到混合液A中搅拌均匀，得到防水防油剂。

进一步地，步骤a1中所述的恒温搅拌混合均匀是指在于70～95℃条件下恒温水浴搅拌混合均匀；所述恒温水浴的时间最好为60～90min。

进一步地，步骤a2中所述搅拌和超声波震荡是指通过机械搅拌0.5～1h，然后放置于超声清洗剂中超声波震荡。

一种食品包装纸，包括食品级原纸，所述食品级原纸表面具有由上述的防水防油剂涂布形成的防水防油涂层。

一种包装盒，其外表面和/或内表面具有由上述的防水防油剂涂布形成的防水防油涂层。

本发明主要具有以下有益效果：

1.本发明所述防水防油剂成膜性好，形成的涂层中蜂蜡乳液与苯乙烯丙烯酸聚合物结合成疏水疏油表面层，同时与改性淀粉复配，使防水防油涂层对食品级原纸的防水防油效果有明显的改善，防水防油性能极好，完全可以取代传统的涂蜡、涂硅、淋膜工艺，在纸张回收时可直接进入造纸打浆系统回收，减少了淋膜纸对环境的污染，是环境友好型材料。

2.本发明所述防水防油剂采用的聚乙烯醇和淀粉为生物基材料，蜂蜡乳液为食品级蜂蜡乳液，安全环保不会对人体产生有毒有害的物质，是一种健康环保的防水防油剂，涂布于食品级原纸上形成的防水防油涂层，在安全环保上有优越的特点。

3.本发明涂布于食品包装纸上形成的涂层具有较高的防水防油性能的同时还具有热封性。

附图说明

图1是本发明所述的一种防水防油剂实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述的一种防水防油剂，由以下组分和重量百分比制成：苯乙烯丙烯酸聚合物(也称苯乙烯-丙烯酸聚合物)30％～50％、蜂蜡乳液5％～10％、聚乙烯醇2.5％～4.5％、改性淀粉2％～5.5％、增塑剂0.5％～2％、去离子水28％～60％。其中，所述苯乙烯丙烯酸聚合物可以为苯丙乳液，所述蜂蜡乳液可以为食品级蜂蜡乳液，所述改性淀粉可以为阳离子淀粉或阴离子淀粉，所述聚乙烯醇可以为聚合度1700～1800的聚乙烯醇(优选分子量为74800～79200的聚乙烯醇)，所述增塑剂可以为甘油、柠檬酸三乙酯、环氧大豆油一种或两种以上组合。

如图1所示，本发明所述的防水防油剂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S100.将聚乙烯醇、塑化剂、蜂蜡乳液加入到去离子水中，并恒温搅拌混合均匀，然后冷却至室温，得到混合液A；其中，所述恒温搅拌混合均匀具体为：在于70～95℃条件下恒温水浴搅拌混合均匀，所述恒温水浴的时间最好为60～90min。

步骤S200.将改性淀粉分散在水溶液中，并进行搅拌和超声波震荡，使其形成分散均一的淀粉溶液，得到溶液B；其中，所述搅拌和超声波震荡是指通过机械搅拌，然后放置于超声清洗剂中超声波震荡，搅拌0.5～1h，振荡时间最好为5～30min。

步骤S300.将苯乙烯丙烯酸聚合物和溶液B加入到混合液A中搅拌均匀，得到防水防油剂。

本发明所述防水防油剂可以应用于对防水防油脂要求较高的场合,也可以应用在直接接触食品的储存和运输包装中，比如：应用于食品包装纸和包装盒等产品上。

所述的食品包装纸可以是用于食品、餐饮以及其他含油食品的食品包装纸，包括食品级原纸，所述食品级原纸表面具有由上述的防水防油剂涂布形成的防水防油涂层。具体制作方法可以为：将该防水防油乳液涂布到食品级原纸表面(比如：底纸)，干燥，再将其放置在恒温恒湿条件下，得到水性防水防油涂层；其中，所述恒温恒湿的温度为23℃，湿度为50％，所述放置的时间最好为48小时。

本发明所述防水防油剂涂布在食品级原纸表面干燥后，蜂蜡乳液与苯乙烯丙烯酸聚合物结合成疏水疏油表面层，同时与改性淀粉复配，使防水防油涂层对食品级原纸的防水防油效果有明显的改善，耐油性采用T559标准，取KIT12测试液测试，KIT防油等级达到12级，防水防油性能极好，完全可以取代传统的涂蜡、涂硅、淋膜工艺，而且采用的聚乙烯醇和淀粉为生物基材料，蜂蜡乳液为食品级蜂蜡乳液，安全环保不会对人体产生有毒有害的物质，是一种健康环保的防水防油剂，涂布于食品级原纸上形成的防水防油涂层，在安全环保上有优越的特点，还具有热封性。

所述包装盒的外表面和/或内表面具有由上述的防水防油剂涂布形成的防水防油涂层，制作方法与食品包装纸相同，具体为：将该防水防油乳液涂布到包装盒的外表面和/或内表面，干燥，再将其放置在恒温恒湿条件下，得到水性防水防油涂层；这样，在包装盒的外表面形成水性防水防油涂层起到防潮作用，在包装盒的内表面形成水性防水防油涂层起到防潮、防水、防油脂作用。

下面通过具体实施例进一步对本发明所述防水防油剂、制备方法和应用做进一步说明。

实施例1：

(1)将聚乙烯醇2.5％、甘油0.5％、蜂蜡乳液5％加入到60％去离子水中，于70℃条件下恒温水浴搅拌混合均匀60min，冷却至室温，得到混合液A；

(2)将改性淀粉分散在水溶液中，通过机械搅拌0.5h，然后再放置于超声清洗剂中超声波震荡5min，使其形成分散均一的淀粉溶液，得到溶液B；

(3)将苯乙烯-丙烯酸聚合物30％、2％溶液B加入到混合液A中，在室温下搅拌均匀，即得防水防油剂；

(4)将该防水防油剂涂布到食品级原纸表面，干燥，再将其放置在恒温恒湿(温度23℃，湿度50％)条件下48h，得到水性无氟防水防油涂层。

(5)采用T559标准，取KIT12测试液测试，15s后擦去测试液观察纸样无渗透现象，KIT防油等级为12级。

实施例2：

(1)将聚乙烯醇3.5％、环氧大豆油1％、蜂蜡乳液7.5％加入到45％去离子水中，于70℃条件下恒温水浴搅拌混合均匀80min，冷却至室温，得到混合液A；

(2)将改性淀粉分散在水溶液中，通过机械搅拌0.5h，然后再放置于超声清洗剂中超声波震荡15min，使其形成分散均一的淀粉溶液，得到溶液B；

(3)将苯乙烯-丙烯酸聚合物39％、4％溶液B加入到混合液A中，在室温下搅拌均匀，即得防水防油剂；

(4)将该防水防油剂涂布到食品级原纸表面，干燥，再将其放置在恒温恒湿(温度23℃，湿度50％)条件下48h，得到水性无氟防水防油涂层。

(5)采用T559标准，取KIT12测试液测试，15s后擦去测试液观察纸样无渗透现象，KIT防油等级为12级。

实施例3：

(1)将聚乙烯醇4.5％、柠檬酸三乙酯1.5％、蜂蜡乳液9％加入到35％去离子水中，于70℃条件下恒温水浴搅拌混合均匀90min，冷却至室温，得到混合液A；

(2)将改性淀粉分散在水溶液中，通过机械搅拌0.5h，然后再放置于超声清洗剂中超声波震荡25min，使其形成分散均一的淀粉溶液，得到溶液B；

(3)将苯乙烯-丙烯酸聚合物45％、5％溶液B加入到混合液A中，在室温下搅拌均匀，即得防水防油剂；

(4)将该防水防油剂涂布到食品级原纸表面，干燥，再将其放置在恒温恒湿(温度23℃，湿度50％)条件下48h，得到水性无氟防水防油涂层。

(5)采用T559标准，取KIT12测试液测试，15s后擦去测试液观察纸样无渗透现象，KIT防油等级为12级。

本发明实施例1-3中涉及的应用测试如下：

抗油脂等级测定方法采用T559标准，具体为：用一系列不同体积比的蓖麻油、甲苯和正庚烷配制12种测试液(将其编号为1-12)，然后利用这12种不同表面张力的测试液测定食品包装纸的抗油抗脂性能。测试时，把待测食品包装纸整理成平面状，在高25mm(1inch)处滴下1滴测试液，15s后，擦去剩下的测试液，立即观察食品包装纸是否有渗透现象；重复测试，直到该编号测试液的食品包装纸纸面不被渗透而变色为止。该食品包装纸的防油度即为该编号的数值。防油纸的防油等级越高，则表示食品包装纸的耐油性越强，实用性更好。

表1防水防油剂涂层的性能表征

	光泽度(75°)	水Cobb值(g/m<sup>2</sup>)	防油等级
				原纸	7.1	36.53	不防油
实施例1	35.7	6.64	12
				实施例2	36.2	6.42	12
实施例3	32.7	6.12	12

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。