一种抗菌无氟防油包装纸的制备方法
阅读说明：本技术 一种抗菌无氟防油包装纸的制备方法 (Preparation method of antibacterial fluorine-free oil-proof packaging paper ) 是由 韩继友 谢俊贤 杨仁党 焦观厚 于 2021-02-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗菌无氟防油包装纸的制备方法,主要包括如下步骤：1)抗菌防油涂料的制备：将溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90%)/氧化锌溶液中,调节溶液体系的PH,在一定的温度下将溶液混合均匀；利用高速搅拌机对混合均匀后的溶液进行搅拌,预处理一段时间后得到固液混合物；将固液混合物放入超声水浴仪中进行超声处理,得到分散液；将得到的分散液进行离心分离并去除未溶解部分,可得到透明的纤维素涂料；2)纸张的涂布：将蒙脱土,大豆蛋白及制备得到的纤维素涂料按一定比例混合涂布在纸张上；将涂布纸张浸在硫酸钠溶液中使得纤维素再生,最后将纸张在平板压烫机中干燥,即可得到抗菌无氟防油包装纸。(The invention discloses a preparation method of antibacterial fluorine-free oil-proof packaging paper, which mainly comprises the following steps: 1) preparing the antibacterial and oil-proof coating: putting the dissolving pulp into an N-methylmorpholine-N-oxide (with the purity of 90%)/zinc oxide solution, adjusting the PH of the solution system, and uniformly mixing the solution at a certain temperature; stirring the uniformly mixed solution by using a high-speed stirrer, and pretreating for a period of time to obtain a solid-liquid mixture; putting the solid-liquid mixture into an ultrasonic water bath instrument for ultrasonic treatment to obtain a dispersion liquid; centrifuging the obtained dispersion liquid and removing undissolved parts to obtain a transparent cellulose coating; 2) coating of paper: mixing montmorillonite, soybean protein and prepared cellulose coating according to a certain proportion, and coating the mixture on paper; and soaking the coated paper in a sodium sulfate solution to regenerate cellulose, and finally drying the paper in a flat pressing machine to obtain the antibacterial fluorine-free oil-proof packaging paper.)
技术领域
本发明涉及防油纸技术领域，具体涉及一种抗菌无氟防油包装纸的制备方法。
背景技术
一些包装纸如汉堡包、披萨等快餐食品包装，必须具备良好的防油性能，由于构成纸张的纤维间存在大量孔隙，所以油脂可以借助毛细管作用通过纸张纤维之间的这些孔隙发生扩散并逐渐渗透整个纸张。目前在浆内添加或涂布防油助剂是比较常用的提高纸张防油性能的方法，而应用最为广泛的防油助剂是含氟类防油剂。然而自2016年起，美国食品药品监督管理局(FDA)宣布禁止三种全氟代化合物在食品包装材料中使用。2017年6月14日，欧盟在其官方公报上发布(EU)2017/1000，新增REACH法规附件XVII第68项关于全氟辛酸(PFOA)的限制条款，正式将PFOA及其盐类和相关物质纳入REACH法规限制清单。有声音称，自2019年起，欧盟全面限制含氟制品入市，因此，制备无氟防油包装纸迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种绿色环保且易于降解的抗菌无氟防油包装纸的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种抗菌无氟防油包装纸的制备方法，主要包括如下步骤：
1)抗菌防油涂料的制备：
1a)将溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90％)/氧化锌溶液中，调节溶液体系PH，在一定的温度下将溶液混合均匀；
1b)利用高速搅拌机对混合均匀后的溶液进行搅拌，预处理一段时间后得到固液混合物；
1c)将固液混合物放入超声水浴仪中进行超声处理，得到分散液；
1d)将得到的分散液进行离心分离并去除未溶解部分，可得到透明的纤维素涂料；
2)纸张的涂布：
2a)将蒙脱土，大豆蛋白及制备得到的纤维素涂料按一定比例混合涂布在纸张上；
2b)将涂布纸张浸在硫酸钠溶液中使得纤维素再生，最后将纸张在平板压烫机中干燥，即可得到抗菌无氟防油包装纸。
进一步地，所述步骤1a)中，溶解浆、N-甲基吗啉-N-氧化物、氧化锌的质量比为1:(92～95):(4～7)，所述溶液体系的PH为9～11，温度70℃～90℃。
进一步地，所述步骤1b)中，高速搅拌机的搅拌转速为8000～10000rpm，搅拌时间为20～30min，所述预处理的时间2～4h。
进一步地，所述步骤1c)中，超声处理的条件为功率50～150W，温度为20～30℃，时间10～40min。
进一步地，所述步骤1d)中，离心分离的条件为转速4000～8000r,时间为10～30min。
进一步地，所述步骤2a)中，纤维素涂料、蒙脱土、大豆蛋白的质量比为80：(10～15)：(5～10)。
进一步地，所述步骤2b)中，硫酸钠溶液的浓度为3％～5％，浸渍时间5～10min；纸张在平板压烫机中的干燥温度为100～120℃，干燥时间为3～5min。
本发明的有益技术效果在于：本发明的制备方法及所得到的产物有以下优点：(1)利用纤维素凝结再生的方法制备的防油纸，绿色环保，易于降解，有效解决含氟制品带来的污染，降低生态环境压力；(2)蒙脱土的板状结构、高纵横比和两亲性粘合剂大豆蛋白添加剂的均匀分布使其表面结构更加致密；(3)本发明的无氟防油纸还有抗菌功能，在一次性餐具、食品包装等领域有良好的应用前景。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合实施例对本发明做进一步的阐述。
一种抗菌无氟防油包装纸的制备方法，主要包括如下步骤：
1)抗菌防油涂料的制备：
1a)将溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90％)/氧化锌溶液中，调节溶液体系PH，在一定的温度下将溶液混合均匀，其中，溶解浆、N-甲基吗啉-N-氧化物、氧化锌的质量比为1:(92～95):(4～7)，所述溶液体系的PH为9～11，温度70℃～90℃。
1b)利用高速搅拌机对混合均匀后的溶液进行搅拌，高速搅拌机的搅拌转速为8000～10000rpm，搅拌时间为20～30min，预处理一段时间后得到固液混合物，预处理的时间2～4h。
1c)将固液混合物放入超声水浴仪中进行超声处理，超声处理的条件为功率50～150W，温度为20～30℃，时间10～40min，得到分散液。
1d)将得到的分散液进行离心分离并去除未溶解部分，离心分离的条件为转速4000～8000r,时间为10～30min，可得到透明的纤维素涂料。
2)纸张的涂布：
2a)将蒙脱土，大豆蛋白及制备得到的纤维素涂料按一定比例混合涂布在纸张上，纤维素涂料、蒙脱土、大豆蛋白的质量比为80：(10～15)：(5～10)。
2b)将涂布纸张浸在硫酸钠溶液中使得纤维素再生，硫酸钠溶液的浓度为3％～5％，浸渍时间5～10min；最后将纸张在平板压烫机中干燥，纸张在平板压烫机中的干燥温度为100～120℃，干燥时间为3～5min；即可得到抗菌无氟防油包装纸。
实施例1：
将1g溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90％)/氧化锌(95:4)溶液中，调节体系PH为9，在70℃条件下混合均匀，利用高速搅拌机在8000r下搅拌30min，预处理4h得到混合物；将固液混合物放入超声水浴仪中在超声波功率为50W进行超声处理30min，处理温度20℃；将得到的分散液在4000rpm转速下离心20min，去除未溶解部分，可得到透明的纤维素涂料。
将得到的纤维素涂料涂布在纸张上，然后将纸张浸入3％的硫酸钠溶液中10min，让纤维素凝结和再生。最后将纸张在100℃平板压烫机中干燥5min，即可得到抗菌无氟防油包装纸。
实施例2：
将1g溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90％)/氧化锌(93:6)溶液中，调节体系PH为10，在80℃条件下混合均匀，利用高速搅拌机在9000r下搅拌25min，预处理3h得到混合物；将固液混合物放入超声水浴仪中在超声波功率为100W进行超声处理20min，处理温度25℃；将得到的分散液在6000rpm转速下离心15min，去除未溶解部分，可得到透明的纤维素涂料。
将蒙脱土，大豆蛋白与纤维素涂料按80:15:5质量比混合涂布在纸张上(3g/m2)，然后将纸张浸入4％的硫酸钠溶液中7min，让纤维素凝结和再生。最后将纸张在110℃平板压烫机中干燥4min，即可得到抗菌无氟防油包装纸。
实施例3：
将1g溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90％)/氧化锌(92:7)溶液中，调节体系PH为11，在90℃条件下混合均匀，利用高速搅拌机在10000r下搅拌20min，预处理2h得到混合物；将固液混合物放入超声水浴仪中在超声波功率为150W进行超声处理10min，处理温度30℃；将得到的分散液在8000rpm转速下离心10min，去除未溶解部分，可得到透明的纤维素涂料。
将蒙脱土，大豆蛋白与纤维素涂料按80:15:5质量比混合涂布在纸张上(3g/m2)，然后将纸张浸入5％的硫酸钠溶液中3min，让纤维素凝结和再生。最后将纸张在120℃平板压烫机中干燥3min，即可得到抗菌无氟防油包装纸。
实施例4：
将1g溶解浆放入N-甲基吗啉-N-氧化物(纯度90％)/氧化锌(92:7)溶液中，调节体系PH为11，在90℃条件下混合均匀，利用高速搅拌机在10000r下搅拌20min，预处理2h得到混合物；将固液混合物放入超声水浴仪中在超声波功率为150W进行超声处理10min，处理温度30℃；将得到的分散液在8000rpm转速下离心10min，去除未溶解部分，可得到透明的纤维素涂料。
将蒙脱土，大豆蛋白与纤维素涂料按80:10:10质量比混合涂布在纸张上(3g/m2)，然后将纸张浸入5％的硫酸钠溶液中3min，让纤维素凝结和再生。最后将纸张在120℃平板压烫机中干燥3min，即可得到抗菌无氟防油包装纸。
对比例：以未涂布的基纸作为对比例，由最新标准TAPPI 559cm-02中规范内容来测定涂布纸的防油等级，以防油等级来代表纸张的防油性。
抗菌性能测定：将纸片裁剪成直径5mm的圆形纸片，分别取大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂于表面皿上，将圆形纸片置于涂满细菌的表面皿上，置于37℃培养箱中培养24h，以产生的抑菌圈的直径作为抗菌指标。
根据以上实验步骤，本发明所制得的无氟防热油纸防油等级在7-12级之间，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有明显的抑制作用，能达到很好的防油抗菌效果，符合食品包装的防油标准。
本发明的制备方法及所得到的产物有以下优点：(1)利用纤维素凝结再生的方法制备的防油纸，绿色环保，易于降解，有效解决含氟制品带来的污染，降低生态环境压力；(2)蒙脱土的板状结构、高纵横比和两亲性粘合剂大豆蛋白添加剂的均匀分布使其表面结构更加致密；(3)本发明的无氟防油纸还有抗菌功能，在一次性餐具、食品包装等领域有良好的应用前景。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。