本發(fā)明屬于包裝材料，具體是指一種耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
1、在環(huán)保意識日益增強(qiáng)的當(dāng)下，國家大力推進(jìn)減塑、降塑工作。傳統(tǒng)塑料包裝由于其難以降解的特性，給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染問題，為緩解這一困境，部分行業(yè)已將包裝形式從塑料包裝轉(zhuǎn)變?yōu)榱苣ぐb，即采用紙張作為基材，通過pe淋膜的方式實(shí)現(xiàn)包裝的熱封功能。
2、然而，pe淋膜在自然環(huán)境中的降解周期漫長，且現(xiàn)有淋膜包裝在性能方面存在諸多不足：在耐熱方面，普通淋膜包裝在較高溫度下，淋膜層容易出現(xiàn)軟化、變形現(xiàn)象，這不僅會破壞包裝的完整性，還會降低其對包裝物的防護(hù)效果；在防水性能上，當(dāng)處于潮濕環(huán)境時，水分容易逐漸滲透紙張，導(dǎo)致紙張變軟，進(jìn)而使包裝強(qiáng)度下降，對包裝物的品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，提出一種能夠完全替代塑料、性能更優(yōu)的紙質(zhì)包裝材料迫在眉睫。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述難題，本發(fā)明提供了一種耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料及其制備工藝。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
3、一種耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料，包括紙張基材和水溶性綠色環(huán)保涂料，所述水溶性綠色環(huán)保涂料涂布紙張基材上。
4、優(yōu)選地，所述水溶性綠色環(huán)保涂料按重量份數(shù)計(jì)包括以下組分：改性殼聚糖40-50份、淀粉接枝共聚物30-40份、表面改性納米二氧化硅10-20份、聚乙烯醇5-10份、分散劑0.5-1份、潤濕劑0.1-0.3份、流平劑0.2-0.5份、消泡劑0.05-0.2份、增稠劑0.3-0.8份。
5、優(yōu)選地，所述水溶性綠色環(huán)保涂料的制備方法，包括如下步驟：
6、(一)改性殼聚糖的制備：將脫乙酰度大于90％的殼聚糖加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％-8％的氫氧化鈉溶液中，攪拌至完全溶解，形成均勻的殼聚糖堿溶液，按照殼聚糖與環(huán)氧氯丙烷質(zhì)量比8:1-10:1的比例，緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷到殼聚糖堿溶液中，控制反應(yīng)溫度在50-60℃，持續(xù)攪拌反應(yīng)3-4小時，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物倒入大量去離子水中進(jìn)行沉淀，然后通過過濾、洗滌、干燥等步驟，得到改性殼聚糖產(chǎn)品；
7、(二)淀粉接枝共聚物的制備：將玉米淀粉加入去離子水中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-15％的淀粉乳水溶液，并將其轉(zhuǎn)移至帶有攪拌器、溫度計(jì)和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，向淀粉乳水溶液中加入占玉米淀粉質(zhì)量0.5％-1％的過硫酸鉀作為引發(fā)劑，攪拌均勻后，升溫至60-70℃，緩慢滴加占玉米淀粉質(zhì)量30％-40％的丙烯酸單體到反應(yīng)釜中，在該溫度下持續(xù)反應(yīng)2-3小時，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，通過透析、冷凍干燥等方法，得到淀粉接枝共聚物產(chǎn)品；
8、(三)表面改性納米二氧化硅的制備：將納米二氧化硅加入無水乙醇溶液中，超聲分散30-60分鐘，使其均勻分散，加入占納米二氧化硅質(zhì)量2％-3％的硅烷偶聯(lián)劑kh-550，在80-90℃下回流反應(yīng)2
9、-3小時，反應(yīng)結(jié)束后，通過離心分離、洗滌、干燥等步驟，得到表面改性納米二氧化硅產(chǎn)品；
10、(四)涂料的調(diào)配：將制備好的改性殼聚糖、淀粉接枝共聚物、表面改性納米二氧化硅按照相應(yīng)比例加入到反應(yīng)釜中，同時加入聚乙烯醇水溶液，在常溫下，以150-200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30-40分鐘，使各成分充分混合均勻；依次加入分散劑、潤濕劑、流平劑、消泡劑和增稠劑，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，確保助劑均勻分散在涂料體系中，得到水溶性綠色環(huán)保涂料。
11、本發(fā)明提出的一種耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料的制備工藝，包括如下步驟：
12、(一)原料準(zhǔn)備：根據(jù)包裝物的特性和客戶要求，合理挑選紙張。對于盛裝干性、輕質(zhì)物品，可選用定量為80-120g/m2的高強(qiáng)度牛皮紙，其纖維韌性強(qiáng)，能提供良好的支撐力。
13、(二)預(yù)處理：對選定的紙張進(jìn)行除雜處理，利用靜電吸附裝置去除紙張表面的灰塵、碎屑等雜質(zhì)，通過熨平設(shè)備對紙張進(jìn)行熨壓，消除紙張褶皺，保證涂布效果均勻；
14、(三)涂布：采用輥涂的涂布工藝，將調(diào)配好的水溶性綠色環(huán)保涂料均勻涂布在紙張表面，根據(jù)包裝需求控制涂布干基量，一般涂布干基量在3-8g/m2之間，對于防水、阻氧要求較高的包裝，適當(dāng)增加涂布量；對成本控制較為嚴(yán)格且性能要求相對較低的包裝，降低涂布量；
15、(四)干燥固化：涂布后的紙張進(jìn)入干燥通道，采用熱風(fēng)循環(huán)干燥方式。
16、干燥溫度控制在80-120℃，干燥時間為3-5分鐘，使涂料中的水分快速蒸發(fā)，涂層固化成型，緊密附著在紙張表面；
17、(五)檢測：對制備好的紙質(zhì)包裝材料進(jìn)行全面質(zhì)量檢測。通過熱封試驗(yàn)檢測熱封性能，熱封溫度在120-180℃之間，觀察熱封強(qiáng)度與密封性，采用滴水試驗(yàn)評估防水性能，將水滴在包裝材料表面，觀察一定時間內(nèi)水滴的滲透情況，利用專業(yè)的阻氧測試設(shè)備檢測阻氧性能，通過耐油試驗(yàn)，將包裝材料與油脂類物質(zhì)接觸，觀察是否有油脂滲透。對檢測不合格的產(chǎn)品進(jìn)行分析，調(diào)整制備工藝參數(shù)，重新制備，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。
18、優(yōu)選地，所述輥涂的涂布工藝為單面雙涂，其工藝流程為：放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(底涂)→導(dǎo)輥式烘箱→單輥糾偏→冷卻牽引→網(wǎng)紋輥涂布(面涂)→導(dǎo)輥式烘箱→單輥糾偏→冷卻牽引→收卷。
19、優(yōu)選地，所述輥涂的涂布工藝為雙面雙涂，其工藝流程為：1、放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→真空吸附牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→懸浮式烘箱→冷風(fēng)箱→雙輥糾偏→牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→導(dǎo)輥式烘箱→雙輥糾偏→牽引→收卷；2、放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→真空吸附牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→懸浮式烘箱→冷風(fēng)箱→雙輥糾偏→牽引→翻轉(zhuǎn)架→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→導(dǎo)輥式烘箱→雙輥糾偏→牽引→收卷；3、放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→真空吸附牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→懸浮式烘箱→冷風(fēng)箱→雙輥糾偏→牽引→收卷。
20、本發(fā)明采取取得有益效果如下：
21、1、本發(fā)明的紙質(zhì)包裝材料使用水溶性綠色環(huán)保涂料，完全不含塑料成分，可實(shí)現(xiàn)物理家庭堆肥降解，真正做到對環(huán)境友好，有力地響應(yīng)了國家減塑、降塑的號召，從根本上解決了包裝材料的環(huán)保問題。
22、2、本發(fā)明的新型涂料形成的涂層具有極高的熱穩(wěn)定性，在120℃-150℃的高溫環(huán)境中，仍能保持良好的物理性能，不會出現(xiàn)軟化、變形等問題。相比之下，普通淋膜包裝在120℃時就容易出現(xiàn)軟化變形，本發(fā)明極大地提升了包裝材料的耐熱性能，可滿足熱飲包裝、高溫食品包裝等高溫環(huán)境下的包裝需求。
23、3、本發(fā)明的涂料涂層結(jié)構(gòu)緊密，防水性能極佳。在高濕度環(huán)境下，水分滲透速度極慢，紙張長時間保持干燥，強(qiáng)度不受影響，能更好地保護(hù)包裝物免受潮濕侵害。
24、4、本發(fā)明可根據(jù)不同包裝需求，精準(zhǔn)控制涂布干基量，在滿足包裝性能的同時，有效降低材料成本。相比一些過度依賴高成本高性能材料來提升包裝性能的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了成本與性能的良好平衡，具有更高的性價比。
1.一種耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料，其特征在于，包括紙張基材和水溶性綠色環(huán)保涂料，所述水溶性綠色環(huán)保涂料涂布紙張基材上。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料，其特征在于，所述水溶性綠色環(huán)保涂料按重量份數(shù)計(jì)包括以下組分：改性殼聚糖40-50份、淀粉接枝共聚物30-40份、表面改性納米二氧化硅10-20份、聚乙烯醇5-10份、分散劑0.5-1份、潤濕劑0.1-0.3份、流平劑0.2-0.5份、消泡劑0.05-0.2份、增稠劑0.3-0.8份。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料，其特征在于，所述水溶性綠色環(huán)保涂料的制備方法包括如下步驟：
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：
5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料的制備工藝，其特征在于，所述輥涂的涂布工藝為單面雙涂，其工藝流程為：放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(底涂)→導(dǎo)輥式烘箱→單輥糾偏→冷卻牽引→網(wǎng)紋輥涂布(面涂)→導(dǎo)輥式烘箱→單輥糾偏→冷卻牽引→收卷。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐熱、防水的紙質(zhì)包裝材料的制備工藝，其特征在于，所述輥涂的涂布工藝為雙面雙涂，其工藝流程為：1、放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→真空吸附牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→懸浮式烘箱→冷風(fēng)箱→雙輥糾偏→牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→導(dǎo)輥式烘箱→雙輥糾偏→牽引→收卷；2、放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→真空吸附牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→懸浮式烘箱→冷風(fēng)箱→雙輥糾偏→牽引→翻轉(zhuǎn)架→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→導(dǎo)輥式烘箱→雙輥糾偏→牽引→收卷；3、放卷→牽引→雙輥糾偏→網(wǎng)紋輥涂布(正面)→真空吸附牽引→網(wǎng)紋輥涂布(反面)→懸浮式烘箱→冷風(fēng)箱→雙輥糾偏→牽引→收卷。