新型隔氧纸基复合材料的研究

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1、新型隔氧纸基复合材料的研宄王昊远华南理工大学在目前的食品伍装材料中，纸是一种最为广泛使用的伍装材料，其所占有的份额为40%50%。过去人们通常采用在纸张表面涂布液体石蜡的方式来提高食品包装纸的疏水性能，但是由于石蜡不耐热的性质，限制丫该类食品包装纸的应用。而如果通过在纸张表而进行涂布具有隔氧隔水性能的乳液涂料，则既可以实现食品包装纸抗水和阻隔氧气的作用，同时，也可满足使用时的温度要求，为新型食品毡装材料的研制和牛.产开辟一条新途径。木文采用刮涂的方式将稳定的复合乳液对食品包装纸进行表面涂布改性。通过纸

2、张透气度测定仪、抗张强度仪、静态接触角测定仪等设备研究丫NCC添加量以及NCC表面改性方法对涂布纸张的隔氧性、抗水性以及纸张抗张强度的影响。关键词：食品包装纸;阳离了型聚丙烯酸酯乳液;纳米结晶纤维素;氧气阻隔性;硅烷偶联剂；1研宄内容由于采用常规方法制备的NCC表面通常带有大量极性的官能团，因此，这类纳米材料与极性较弱的合成高分子往往相容性差，且固体状态下极易发生团聚。因此，本文选用自制丙烯酸酯聚合物乳液与这类材料在水相体系中进行复合，首先将NCC加入自制环保型水性树脂屮，采用Zcta电位仪研究上述纳

3、米材料在聚合物乳液中的分散性及其与聚合物的相容性;通过筛选适当的表面活性剂，改善纳米材料在乳液中的分散性和该井混体系的悬浮稳定性；同时，可适当调整乳液聚合条件以及单体组成使纳米材料/聚合物乳液悬浮体系具有良好的成膜性和物理力学性能。在此棊础上，将上述改性NCC/聚合物乳液悬浮体系涂布于包装纸张表面，选用OCA、透气度仪以及相关的仪器设备研宄共混体系在纸张表面成膜性、纸张表面修饰前后的抗水性和对氧气/湿气的阻隔性能。通过木文的研究工作，以期拓展纤维素纳米材料和环保型聚合物乳液在纸基装材料中的应用，为制备

4、绿色环保的新型纸基包装材料探索一条新途径。2改性纳米结晶纤维素的制备与测定2.1实验材料与方法2.1.1实验原料与试剂实验试剂:98%浓硫酸(上海，屮国)、NCC、97%乙烯基三乙氧棊硅烷(百灵威科技有限公司)、去离子水(实验室自制)。表1主要设备一览表2.1.2实验仪器设备主要实验仪器设备见表1。2.1.3实验方法(1)硅烷偶联剂对NCC的改性处理。(1)先取一定体积经过超声处理所得的上述NCC的水分散液倒入蒸馏烧瓶中，通过旋转蒸发仪进行旋蒸以除去一定量的水分，最终得到浓度为lwt%、2wt%、4w

5、t%的NCC水分散液。(2)将纳米结晶纤维素通过硅烷偶联剂进行改性处理:将乙烯基三乙氧基硅烷溶于蒸馏水中，配制成体积分数为0.16%的乙烯基三乙氧基硅烷溶液，将溶液放在磁力搅拌机上通过磁子搅拌20min,让乙烯基三乙氧基硅烷充分混合并水解而生成硅醇，之后将充分搅拌的溶液分别等体积地加入到lwt%、2wt%、4wt%的纳米结晶纤维素悬浮液中，将加入硅烷偶联剂之后的溶液放到磁力搅拌机上用磁子搅拌3h，最终得到硅烷偶联剂改性的不同质量分数的纳米结晶纤维素悬浮液。(2)NCC及其改性产物的FTIR表征。将改性

6、前后的纳米纤维素放入电热恒温鼓风干燥箱屮烘干，取少量样品与光谱级溴化钾按质量比1:100的比例混合、压片后，放入傅立叶变换红外光谱仪中进行测试。扫描波数范围为400〜4000cm。(3)NCC改性前后的粒径及其分布的测定。取适量的改性前后的NCC并将其稀释到去离子水中，之后使用激光粒度分析仪在室温下进行粒径测试。2.2表征方法及结果讨论2.2.1NCC及其改性产物的FTIR谱图分析改性前后的NCC的FTTR谱图如图1所示。经过乙烯基三乙氧基硅烷改性前后的NCC的FTIR谱图棊本相似。葡萄糖结构单元在3

7、300有羟棊伸缩振动，为一宽强峰;2980几个中弱峰力C-H仲缩振动；1650左右为醛基峰；1100左右为C-0仲缩振动峰，劈裂为儿个峰;930弱峰为端基碳C-H弯曲振动峰;700到500为环呼吸峰等。而改性前后NCC的谱图在3347cm处均有较明显的吸收峰，这说明两者结构中均存在羟基;2900cm附近对应的是亚甲基的C—H对称伸缩振动吸收峰；1647cm处为C=0的伸缩振动吸收峰；1429cm为_C112和_0CH的弯曲振动峰；1315cm为C-11弯曲振动特征峰；1031cm处为C-0-C伸缩振动

8、峰;但两个曲线在100(Tl200Cm处也有一些不同的地方。在改性后纳米结晶纤维素的曲线中增加了1080cm处的Si-O-CH3键特征吸收峰。这是因为硅烷偶联剂在水解时形成了Si-0-Si键与纤维素上的羟基发生反应。由此说明，硅烷偶联剂通过与NCC结构中的羟基进行偶联反应而被引入NCC的表面上，成功实现了对NCC的表面化学偶联改性。图1改性前后NCC的FT-IR谱图图4未改性不同质量分数乳液的复合乳液透气度图2改性NCC粒径分布图3未改性不同质量分数NC