基于长链烷基类物质的超疏水涂层制备与研究

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超疏水涂层的拒水性使它在自清洁、抗菌、防潮、油水分离等方面有很好的应用前景。随着人们对环境问题越来越重视,绿色环保可降解包装成为发展趋势。目前纸类包装材料存在防潮抗水性差的问题,而将超疏水涂层应用于该类包装表面可以有效改善以上问题,赋予亲水的材料以防潮耐水性能。本课题使用低表面能长链脂肪酸类物质制备了与基材结合良好的的超疏水涂层,使用全水基工艺制备了烷基烯酮二聚体(AKD)超疏水涂层,并对超疏水涂层制备的防潮包装纸应用进行了研究,拓展了此类超疏水涂层的研究实践。主要内容和研究成果如下:(1)通过溶剂挥发诱导制备了具有微纳结晶粗糙结构的硬脂酸/虫胶/乙基纤维素(STA/Lac/EC)超疏水涂层,经过单因素试验、正交试验得到涂层的最优配方和工艺为硬脂酸3wt%、虫胶4wt%、乙基纤维素1wt%、烘干温度50℃,得到涂层的接触角为153.1°,滑动角为6°,X切割胶带测试附着力等级为4A级,可以用于多种基材表面。涂层具有较好的稳定性,经过长时间存放疏水性不变、在pH为1~7的范围内具有疏水稳定性、经过10天的水浸泡没有丧失超疏水性,经120min水流冲击后水接触角维持在140°以上。(2)制备了AKD水基超疏水涂层,用牺牲模板法,以Na Cl、纳米Zn O粒子为模板颗粒,经过酸洗从AKD涂层中除去微纳粒子得到超疏水涂层。该涂层用于纸基材表面后使其表面的水接触角达到152.2°,滑动角达到8°,实现超疏水性。在室内长期存放后涂层疏水性稳定,涂层pH稳定范围为4~13,涂层浸泡在水中后,接触角随浸泡时间的增加而下降。(3)探究了STA/Lac/EC超疏水纸的防潮、阻湿性能和对菠萝蜜果干的储藏效果以及生物降解性能,发现其防潮阻湿性能优于无涂层纸、涂蜡纸,水蒸气透过率为24.5g/(m~2·24h),菠萝蜜果干包装后在80%相对湿度的高湿度环境中存放20天,果干的水分增长率为2.5%,硬度下降比例为15.8%,感官品质变化较小,该方法有望应用于蔬果干、干果炒货等易吸潮类食品的包装,土埋降解实验得到STA/Lac/EC超疏水涂层纸的降解半衰期为113天,具有生物可降解性。
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