生物聚合物涂布型防油纸基包装材料的制备及其性能评价

发布时间：2017-05-22 12:14

  本文关键词：生物聚合物涂布型防油纸基包装材料的制备及其性能评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在日常生活中我们经常需要包装很多含油物质,比如汉堡包、披萨等快餐食品,涂有防锈油、润滑油的机械零部件等等。用来包装这些物质的材料必须具备良好的防油性能。为达到防油目的,曾经普遍采用聚乙烯、聚丙烯等塑料容器或薄膜。这些合成高分子聚合物难降解,会带来环境污染,故逐渐被绿色环保的纸基包装材料所代替。纸基包装材料本身不防油,目前广泛使用含氟类防油剂赋予其良好的防油性能。然而近年来研究发现,用来制备含氟类防油剂的重要原料和中间体全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)具有生物累积性,对人体有害。故目前各国正在研制无毒害、对环境友好的新型防油剂,其中以生物聚合物(如多糖、蛋白质、脂类等)作为主要原料所制备的防油剂受到越来越多的关注,目前国外的相关研究较多,而国内才刚刚起步。已有研究表明,乳清分离蛋白、玉米醇溶蛋白、大豆分离蛋白、壳聚糖等均具有一定的防油性能。其中,壳聚糖的相关研究较多,防油性能也较好,但由于价格高,限制了它的推广应用。本文首先研究了油脂沾染对纸基包装材料机械性能的影响,然后探究了以价格低廉的大豆分离蛋白和海藻酸钠生物聚合物作为主要原料来制备防油剂及其涂布型防油纸的可行性。具体研究内容及结果如下:(1)研究了油脂沾染对瓦楞纸板机械性能的影响。研究表明,瓦楞纸板的粘合强度、边压强度及耐破强度均随着油脂沾染量的增加呈现不同程度的下降;随着油脂沾染时间的增加先下降后趋于稳定。(2)分别以大豆分离蛋白、海藻酸钠为基质制备了防油剂及其涂布型防油纸,研究了基质浓度、增塑剂浓度、涂布量、干燥温度等主要工艺参数对防油剂的粘度及其涂布型防油纸防油性能的影响。在防油剂粘度适宜且防油纸满足最低安全防油等级的前提下,确定了大豆分离蛋白防油剂的配方为大豆分离蛋白浓度7%、甘油浓度2%,其涂布型防油纸的制备工艺为:涂布量6g/m2、干燥温度80℃、干燥时间175s;海藻酸钠防油剂的配方为海藻酸钠浓度3%、甘油浓度1%,其涂布型防油纸的制备工艺为涂布量4g/m2、干燥温度90℃、干燥时间199s。(3)将大豆分离蛋白和海藻酸钠共混制备了复合防油剂,研究了基质的配比、增塑剂浓度、涂布量、干燥温度等主要工艺参数对防油剂的粘度及其涂布型防油纸防油性能的影响。确定了复合防油剂的配方为大豆分离蛋白浓度7%、海藻酸钠浓度1%、甘油浓度2%,其涂布型防油纸的制备工艺为:涂布量4g/m2、干燥温度80℃、干燥时间190s。(4)通过采用现代测试手段对自制的3种防油剂及其涂布型防油纸进行了结构表征与相关性能研究。研究表明,1)大豆分离蛋白和海藻酸钠具有良好的共混相容性;2)3种防油剂的热稳定性均较好且增塑剂甘油的添加会降低防油剂的耐热性;3)3种防油剂均在纸张表面成膜并填补了纤维之间的孔隙,不同程度地改善了纸张表面和内部状况;4)3种防油剂涂层的附着性均较好;5)经防油剂涂布后,纸张的阻湿性能和机械性能均有不同程度的提高。
【关键词】：大豆分离蛋白 海藻酸钠 防油剂 防油纸
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB484;TS761
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 纸基包装材料概述9-10
• 1.2 提高纸张防油性能的方法及其原理10-12
• 1.3 纸张防油剂的研究进展12-15
• 1.3.1 含氟类防油剂12-13
• 1.3.2 非含氟类防油剂13-15
• 1.4 纸张防油性能的测试方法15-17
• 1.5 纸张涂布技术17-19
• 1.5.1 涂布方法18
• 1.5.2 影响涂层结构及性能的因素18-19
• 1.5.3 涂布型防油瓦楞纸板的生产工艺19
• 1.6 本论文的研究意义、目的及主要内容19-21
• 1.6.1 研究意义19
• 1.6.2 研究目的19-20
• 1.6.3 主要研究内容20-21
• 第二章 油脂沾染对瓦楞纸板机械性能的影响21-25
• 2.1 引言21
• 2.2 试验材料与仪器21
• 2.2.1 试验材料21
• 2.2.2 主要试验仪器21
• 2.3 试验方法21-22
• 2.3.1 试样的制备21
• 2.3.2 测试标准方法21-22
• 2.4 结果与分析22-24
• 2.4.1 油脂沾染量对瓦楞纸板机械性能的影响22-24
• 2.4.2 油脂沾染时间对瓦楞纸板机械性能的影响24
• 2.5 本章小节24-25
• 第三章 大豆分离蛋白和海藻酸钠涂布型防油纸制备工艺的研究25-35
• 3.1 防油剂基质及防油纸基材的选择25
• 3.2 大豆分离蛋白和海藻酸钠的成膜性及其影响因素25-27
• 3.2.1 大豆分离蛋白26
• 3.2.2 海藻酸钠26-27
• 3.3 试验材料与仪器27-28
• 3.3.1 试验材料27
• 3.3.2 主要试验仪器27-28
• 3.4 试验方法28-29
• 3.4.1 防油纸的制备28-29
• 3.4.2 防油剂粘度的测定29
• 3.4.3 纸张防油性能的测定29
• 3.5 结果与分析29-33
• 3.5.1 防油剂基质的浓度对溶液粘度及纸张防油性能的影响29-31
• 3.5.2 甘油的浓度对溶液粘度及纸张防油性能的影响31-32
• 3.5.3 涂布量对纸张防油性能的影响32
• 3.5.4 干燥温度对纸张防油性能的影响32-33
• 3.6 本章小结33-35
• 第四章 复合防油剂涂布型防油纸制备工艺的研究35-43
• 4.1 引言35
• 4.2 试验材料与仪器35
• 4.2.1 试验材料35
• 4.2.2 主要试验仪器35
• 4.3 试验方法35-36
• 4.3.1 防油纸的制备35-36
• 4.3.2 防油剂粘度的测定36
• 4.3.3 纸张防油性能的测定36
• 4.4 结果与分析36-42
• 4.4.1 基质的配比对溶液粘度及纸张防油性能的影响36-37
• 4.4.2 基于正交试验确定防油剂各成分浓度37-40
• 4.4.3 涂布量对纸张防油性能的影响40-41
• 4.4.4 干燥温度对纸张防油性能的影响41
• 4.4.5 环境温湿度对纸张防油性能的影响41-42
• 4.5 本章小节42-43
• 第五章 防油剂及其涂布型防油纸的结构表征与性能研究43-57
• 5.1 引言43
• 5.2 试验材料与仪器43
• 5.2.1 试验材料43
• 5.2.2 主要试验仪器43
• 5.3 试验方法43-45
• 5.3.1 防油剂粒径分布情况的分析43
• 5.3.2 防油剂的红外结构表征43-44
• 5.3.3 防油剂的热稳定性分析44
• 5.3.4 防油纸的结构表征44
• 5.3.5 防油纸涂层附着力的测定44
• 5.3.6 防油纸阻湿性能的测定44
• 5.3.7 防油纸机械性能的测定44-45
• 5.4 结果与分析45-56
• 5.4.1 防油剂的微观粒径分析及防油机理初探45-46
• 5.4.2 防油剂的红外结构表征46-47
• 5.4.3 防油剂的热稳定性分析47-50
• 5.4.4 防油纸的结构表征50-52
• 5.4.5 防油纸涂层附着力的研究52-54
• 5.4.6 防油纸阻湿性能的研究54
• 5.4.7 复合防油剂的涂布对纸张机械性能的影响54-56
• 5.5 本章小节56-57
• 第六章 主要结论与展望57-59
• 6.1 主要结论及创新点57-58
• 6.1.1 主要结论57-58
• 6.1.2 创新点58
• 6.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文64

【参考文献】

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