新型隔氧紙基復(fù)合材料的研究

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1、新型隔氧紙基復(fù)合材料的研宄王昊遠華南理工大學(xué)在目前的食品伍裝材料中，紙是一種最為廣泛使用的伍裝材料，其所占有的份額為40%50%。過去人們通常采用在紙張表面涂布液體石蠟的方式來提高食品包裝紙的疏水性能，但是由于石蠟不耐熱的性質(zhì)，限制丫該類食品包裝紙的應(yīng)用。而如果通過在紙張表而進行涂布具有隔氧隔水性能的乳液涂料，則既可以實現(xiàn)食品包裝紙抗水和阻隔氧氣的作用，同時，也可滿足使用時的溫度要求，為新型食品氈裝材料的研制和牛.產(chǎn)開辟一條新途徑。木文采用刮涂的方式將穩(wěn)定的復(fù)合乳液對食品包裝紙進行表面涂布改性。通過紙

2、張透氣度測定儀、抗張強度儀、靜態(tài)接觸角測定儀等設(shè)備研究丫NCC添加量以及NCC表面改性方法對涂布紙張的隔氧性、抗水性以及紙張抗張強度的影響。關(guān)鍵詞：食品包裝紙;陽離了型聚丙烯酸酯乳液;納米結(jié)晶纖維素;氧氣阻隔性;硅烷偶聯(lián)劑；1研宄內(nèi)容由于采用常規(guī)方法制備的NCC表面通常帶有大量極性的官能團，因此，這類納米材料與極性較弱的合成高分子往往相容性差，且固體狀態(tài)下極易發(fā)生團聚。因此，本文選用自制丙烯酸酯聚合物乳液與這類材料在水相體系中進行復(fù)合，首先將NCC加入自制環(huán)保型水性樹脂屮，采用Zcta電位儀研究上述納

3、米材料在聚合物乳液中的分散性及其與聚合物的相容性;通過篩選適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣纳萍{米材料在乳液中的分散性和該井混體系的懸浮穩(wěn)定性；同時，可適當(dāng)調(diào)整乳液聚合條件以及單體組成使納米材料/聚合物乳液懸浮體系具有良好的成膜性和物理力學(xué)性能。在此棊礎(chǔ)上，將上述改性NCC/聚合物乳液懸浮體系涂布于包裝紙張表面，選用OCA、透氣度儀以及相關(guān)的儀器設(shè)備研宄共混體系在紙張表面成膜性、紙張表面修飾前后的抗水性和對氧氣/濕氣的阻隔性能。通過木文的研究工作，以期拓展纖維素納米材料和環(huán)保型聚合物乳液在紙基裝材料中的應(yīng)用，為制備

4、綠色環(huán)保的新型紙基包裝材料探索一條新途徑。2改性納米結(jié)晶纖維素的制備與測定2.1實驗材料與方法2.1.1實驗原料與試劑實驗試劑:98%濃硫酸(上海，屮國)、NCC、97%乙烯基三乙氧棊硅烷(百靈威科技有限公司)、去離子水(實驗室自制)。表1主要設(shè)備一覽表2.1.2實驗儀器設(shè)備主要實驗儀器設(shè)備見表1。2.1.3實驗方法(1)硅烷偶聯(lián)劑對NCC的改性處理。(1)先取一定體積經(jīng)過超聲處理所得的上述NCC的水分散液倒入蒸餾燒瓶中，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行旋蒸以除去一定量的水分，最終得到濃度為lwt%、2wt%、4w

5、t%的NCC水分散液。(2)將納米結(jié)晶纖維素通過硅烷偶聯(lián)劑進行改性處理:將乙烯基三乙氧基硅烷溶于蒸餾水中，配制成體積分數(shù)為0.16%的乙烯基三乙氧基硅烷溶液，將溶液放在磁力攪拌機上通過磁子攪拌20min,讓乙烯基三乙氧基硅烷充分混合并水解而生成硅醇，之后將充分攪拌的溶液分別等體積地加入到lwt%、2wt%、4wt%的納米結(jié)晶纖維素懸浮液中，將加入硅烷偶聯(lián)劑之后的溶液放到磁力攪拌機上用磁子攪拌3h，最終得到硅烷偶聯(lián)劑改性的不同質(zhì)量分數(shù)的納米結(jié)晶纖維素懸浮液。(2)NCC及其改性產(chǎn)物的FTIR表征。將改性

6、前后的納米纖維素放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱屮烘干，取少量樣品與光譜級溴化鉀按質(zhì)量比1:100的比例混合、壓片后，放入傅立葉變換紅外光譜儀中進行測試。掃描波數(shù)范圍為400?4000cm。(3)NCC改性前后的粒徑及其分布的測定。取適量的改性前后的NCC并將其稀釋到去離子水中，之后使用激光粒度分析儀在室溫下進行粒徑測試。2.2表征方法及結(jié)果討論2.2.1NCC及其改性產(chǎn)物的FTIR譜圖分析改性前后的NCC的FTTR譜圖如圖1所示。經(jīng)過乙烯基三乙氧基硅烷改性前后的NCC的FTIR譜圖棊本相似。葡萄糖結(jié)構(gòu)單元在3

7、300有羥棊伸縮振動，為一寬強峰;2980幾個中弱峰力C-H仲縮振動；1650左右為醛基峰；1100左右為C-0仲縮振動峰，劈裂為兒個峰;930弱峰為端基碳C-H彎曲振動峰;700到500為環(huán)呼吸峰等。而改性前后NCC的譜圖在3347cm處均有較明顯的吸收峰，這說明兩者結(jié)構(gòu)中均存在羥基;2900cm附近對應(yīng)的是亞甲基的C—H對稱伸縮振動吸收峰；1647cm處為C=0的伸縮振動吸收峰；1429cm為_C112和_0CH的彎曲振動峰；1315cm為C-11彎曲振動特征峰；1031cm處為C-0-C伸縮振動

8、峰;但兩個曲線在100(Tl200Cm處也有一些不同的地方。在改性后納米結(jié)晶纖維素的曲線中增加了1080cm處的Si-O-CH3鍵特征吸收峰。這是因為硅烷偶聯(lián)劑在水解時形成了Si-0-Si鍵與纖維素上的羥基發(fā)生反應(yīng)。由此說明，硅烷偶聯(lián)劑通過與NCC結(jié)構(gòu)中的羥基進行偶聯(lián)反應(yīng)而被引入NCC的表面上，成功實現(xiàn)了對NCC的表面化學(xué)偶聯(lián)改性。圖1改性前后NCC的FT-IR譜圖圖4未改性不同質(zhì)量分數(shù)乳液的復(fù)合乳液透氣度圖2改性NCC粒徑分布圖3未改性不同質(zhì)量分數(shù)NC