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CN117626703B - 一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料 - Google Patents

一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料，涉及可降解复合阻隔涂料相关技术领域，其包括，取20gPVA1799溶解在100ml的DMF中，溶解后再放置在95℃的水浴锅中搅拌直至PVA完全溶解，得到20%PVA水溶液；在PVA水溶液中在常温中加入防腐剂尼泊尔金丁酯0.2g，搅拌10min，再加入0.2ml浓盐酸，搅拌十分钟，质检，出料；在上述溶液中加入10gPHB，放置在80℃的水浴锅中，并加入3.27gIPDI，并开启搅拌，直至溶液中悬浮物质完全溶解，即可得到PVA‑PHB复合材料，制备的PVA‑PHB复合材料，具备理想的成膜性和黏结性，其分子内和分子间存在大量强极性羟基，使复合材料分子链堆积规整，使气体在膜内扩散速率减慢，并且由于其较高的交联度，使扩散路径延长，改善包装薄膜的气体阻隔性能。

Description

一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料
技术领域
本发明涉及可降解复合阻隔涂料相关技术领域，具体为一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料。
背景技术
目前，随着“限塑令”的实施和人们环保意识的不断提高，食品包装行业开始大量使用纸和纸板等纸基材料来代替合成聚合物，然而，与常规聚合物包装材料一样，纸基包装也需具备高强度、高阻隔的功能，针对食品包装而言，大气中的水蒸气和氧气是能够穿透包装材料、使食品变质的关键，目前提高纸基包装阻隔性能的方法浸涂油、蜡、树脂、乳胶等；表面沉积致密的氧化物膜；将塑料与纸张复合，制备纸塑复合材料，使用的材料大多不可降解，还会使纸产品的回收再制浆变得困难而且不环保；而表面涂布法工艺简单、易于生产，尤其是使用可降解聚合物作为涂层材料更是目前的主要发展方向。
可降解材料是一类能通过外部作用（光、热、微生物、机械作用）引起聚合物内部解链，从大分子聚合物分解为小分子聚合物，常用的可降解聚合物涂料有纳米纤维素、聚羟基丁酸酯（PHB）、聚乳酸（PLA）、聚乙烯醇（PVA）等。
现有技术中PVA在水中易于溶解、溶胀和吸湿，通常具有较高的水蒸气渗透性，此外，在环境相对湿度较大时，通过膨胀吸收水分，其氧气的渗透性也会大幅增加，以厚度为6μm的PVA薄膜为例，当相对湿度从0%RH升到55%RH时，其透氧率增加了5倍以上，而当PHB浓度超过10%时，其吸湿率、吸水率、水蒸气渗透能力和表面粗糙度均有所降低，且表面疏水性增加，为解决上述提到的问题，现提供一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：所述可降解复合阻隔涂料制备方法包括如下步骤：
S1、 取20gPVA1799溶解在100ml的DMF中，溶解后再放置在95℃的水浴锅中搅拌直至PVA完全溶解，得到20%PVA水溶液；
S2、 在PVA水溶液中在常温中加入防腐剂尼泊尔金丁酯0.2g，搅拌10min，再加入0.2ml浓盐酸，搅拌十分钟，质检，出料；
S3、 在上述溶液中加入10gPHB，放置在80℃的水浴锅中，并加入3.27gIPDI，并开启搅拌，直至溶液中悬浮物质完全溶解，即可得到PVA-PHB复合材料。
本发明另一个目的是提供一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅。
本发明提供如下技术方案：其包括，
水浴锅体，所述水浴锅体一侧设置有用于自动给锅体内补水的补水机构；
搅拌机构，所述搅拌机构安装在所述水浴锅体顶端，所述搅拌机构包括固定安装在所述水浴锅体顶侧的支撑架，固定设置与支撑架顶侧的液压缸，固定安装在所述液压缸输出端的搅拌电机，设置于搅拌电机输出轴末端的工字轴，固定安装在工字轴底端的搅拌轴，套接在所述工字轴表面的防护盖，固定安装在所述搅拌轴底端的搅拌片以及设置于防护盖左侧的连接板；混合壳，所述混合壳设置于所述水浴锅体顶侧；净化组件，所述净化组件设置于所述连接板顶侧；定量机构，所述定量机构固定安装在防护盖顶侧。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述水浴锅体包括水浴锅壳、固定安装在所述水浴锅壳底侧表面的支腿，固定安装在水浴锅壳底端左侧的排水管，安装在所述水浴锅壳内壁的支撑滤板，以及固定安装在水浴锅壳正侧表面的控制面板；所述排水管末端顶侧安装有阀门；所述支撑滤板顶侧设置有混合壳所述控制面板与补水泵、第一水位传感器以及第二水位传感器电性连接。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述搅拌轴长度小于混合壳内腔深度，所述搅拌轴底端对称固定安装有搅拌片。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述支撑架左侧内壁开设有滑槽（a），所述滑槽（a）内壁固定连接有导向杆，所述导向杆表面滑动套接有滑块，所述滑块侧表面与连接板固定连接。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述工字轴正侧截面呈工字型结构，所述工字轴表面转动套接有防护盖，所述防护盖套接在混合壳顶端。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述补水机构包括补水箱、补水泵、补水管、第一水位传感器和第二水位传感器，所述补水箱固定安装在所述水浴锅壳右侧表面，所述补水箱底端内壁固定安装有补水泵，所述补水泵输出端通过补水管与水浴锅壳内腔连通，所述第一水位传感器安装在水浴锅壳内壁，所述第一水位传感器顶侧设置有安装在水浴锅壳内壁的第二水位传感器。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述净化组件包括净化壳，所述净化壳固定安装在连接板顶侧，所述净化壳内固定连接有隔板，所述净化壳内通过隔板分别隔成活性炭颗粒放置腔和柠檬酸水溶液腔，所述活性炭颗粒放置腔顶侧分别固定连通有第一排出管以及第一连通管，所述柠檬酸水溶液腔底侧分别固定连通有第二排出管以及第二连通管，所述第一连通管与第二连通管均可以连通有出气管，所述出气管与固定在连接板的抽气泵输出端连通，所述抽气泵输入端通过抽气管与混合壳连通；
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述活性炭颗粒放置腔底端正侧设置有与净化壳固定连通的第一排液管；所述柠檬酸水溶液腔底端正侧设置有与净化壳固定连通的第二排液管；所述第一连通管底端贯穿净化壳顶侧连接至活性炭颗粒放置腔底端内腔；所述第二连通管底端贯穿净化壳顶侧连接至柠檬酸水溶液腔底端内腔。
作为本发明所述应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的一种优选方案，其中：所述定量机构包括定量壳、刻度线、进料管和阀门，所述进料管固定连通在防护盖顶侧，所述进料管顶端固定连通有定量壳，所述定量壳正侧表面设置有刻度线，所述进料管上安装有阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料，PVA-PHB复合材料，具备理想的成膜性和黏结性，其分子内和分子间存在大量强极性羟基，使复合材料分子链堆积规整，使气体在膜内扩散速率减慢，并且由于其较高的交联度，使扩散路径延长，改善包装薄膜的气体阻隔性能；
当水位低于第一水位传感器时，启动补水泵，补水泵将补水箱中的水通过补水管注入到水浴锅壳内腔，在水位达到第二水位传感器时，补水泵停止工作，实现水浴锅壳内腔水的自动补给，在进行PVA溶解过程中，取20gPVA1799溶解在100ml的DMF的混合壳中，启动液压缸，液压缸调节底端连接的防护盖罩在混合壳顶端，水浴锅的温度调至95℃，通过启动搅拌电机，通过搅拌轴带动搅拌片将混合壳中溶液充分搅拌，提高溶解稳定；
在制备20%PVA水溶液时，出气管与第二连通管连通，通过抽气泵将混合壳中溶解产生的气味气体抽出，通过第二连通管注入到柠檬酸水溶液腔中，通过内部的柠檬酸水溶液进行气味中和，保障周围空气质量，而在进行后续混合中，将出气管与第一连通管连通，搅拌过程中的气体气体通过活性炭颗粒放置腔中的活性炭颗粒进行气体吸附净化，改善气体质量，满足使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图 1 为本发明可降解复合阻隔涂料制备方法流程图。
图 2 为本发明应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的整体立体结构示意图。
图 3 为本发明应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的整体正面剖视结构示意图。
图 4 为本发明应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的散热腔支撑架与滑块俯视连接示意图。
图 5 为本发明应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的净化组件结构示意图。
图 6 为本发明应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的定量机构结构示意图。
图 7 为本发明应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅的搅拌轴与搅拌片连接结构示意图。
图中：100、水浴锅体；101、水浴锅壳；102、支腿；103、支撑滤板；104、控制面板；105、排水管；
200、补水机构；201、补水箱；202、补水泵；203、补水管；204、第一水位传感器；205、第二水位传感器；
300、搅拌机构；301、支撑架；301a、滑槽；302、液压缸；303、搅拌电机；304、工字轴；305、搅拌轴；306、搅拌片；307、滑块；308、导向杆；309、防护盖；310、连接板；
400、净化组件；401、净化壳；401a、活性炭颗粒放置腔；401b、柠檬酸水溶液腔；402、隔板；403、第一连通管；404、第一排出管；405、第二连通管；406、第二排出管；407、出气管；408、抽气泵；409、抽气管；410、第一排液管；411、第二排液管；
500、混合壳；
600、定量机构；601、定量壳；602、刻度线；603、进料管；604、阀门。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例
请参阅图1，本实施例提供了一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料，所述可降解复合阻隔涂料制备方法包括如下步骤：
S1、 取20gPVA1799溶解在100ml的DMF中，溶解后再放置在95℃的水浴锅中搅拌直至PVA完全溶解，得到20%PVA水溶液；
S2、 在PVA水溶液中在常温中加入防腐剂尼泊尔金丁酯0.2g，搅拌10min，再加入0.2ml浓盐酸，搅拌十分钟，质检，出料；
S3、 在上述溶液中加入10gPHB，放置在80℃的水浴锅中，并加入3.27gIPDI，并开启搅拌，直至溶液中悬浮物质完全溶解，即可得到PVA-PHB复合材料。
气体扩散并通过包装薄膜需经过 3个步骤。
（1）包装薄膜接触到扩散的气体分子并吸附气体分子，同时气体分子在膜表面溶解；
（2）气体分子逐渐溶解在膜中，气体分子会在浓度差的作用下，由浓度高的一边向浓度低的一边扩散；
（3）当膜内气体的浓度达到饱和时，气体分子从膜的另一侧表面析出；当膜内与膜两侧气体浓度稳定时气体扩散完成。
进而可以看出PVA-PHB复合材料，具备理想的成膜性和黏结性，其分子内和分子间存在大量强极性羟基，使复合材料分子链堆积规整，使气体在膜内扩散速率减慢，并且由于其较高的交联度，使扩散路径延长，改善包装薄膜的气体阻隔性能。
PVA/PHB交联机理
实施例
参照图1至7，该实施例不同于第一个实施例的是：本实施例提供了一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料的水浴锅，其包括，水浴锅体100，水浴锅体100一侧设置有用于自动给锅体内补水的补水机构200；搅拌机构300，搅拌机构300安装在水浴锅体100顶端，搅拌机构300包括固定安装在水浴锅体100顶侧的支撑架301，固定设置与支撑架301顶侧的液压缸302，固定安装在液压缸302输出端的搅拌电机303，设置于搅拌电机303输出轴末端的工字轴304，固定安装在工字轴304底端的搅拌轴305，套接在工字轴304表面的防护盖309，固定安装在搅拌轴305底端的搅拌片306以及设置于防护盖309左侧的连接板310；混合壳500，混合壳500设置于水浴锅体100顶侧。
水浴锅体100包括水浴锅壳101、固定安装在水浴锅壳101底侧表面的支腿102，固定安装在水浴锅壳101底端左侧的排水管105，安装在水浴锅壳101内壁的支撑滤板103，以及固定安装在水浴锅壳101正侧表面的控制面板104；
排水管105末端顶侧安装有阀门604；
支撑滤板103顶侧设置有混合壳500控制面板104与补水泵202、第一水位传感器204以及第二水位传感器205电性连接。
搅拌轴305长度小于混合壳500内腔深度，搅拌轴305底端对称固定安装有搅拌片306。
支撑架301左侧内壁开设有滑槽301a，滑槽301a内壁固定连接有导向杆308，导向杆308表面滑动套接有滑块307，滑块307侧表面与连接板310固定连接。
工字轴304正侧截面呈工字型结构，工字轴304表面转动套接有防护盖309，防护盖309套接在混合壳500顶端。
进一步的，补水机构200包括补水箱201、补水泵202、补水管203、第一水位传感器204和第二水位传感器205，补水箱201固定安装在水浴锅壳101右侧表面，补水箱201底端内壁固定安装有补水泵202，补水泵202输出端通过补水管203与水浴锅壳101内腔连通，第一水位传感器204安装在水浴锅壳101内壁，第一水位传感器204顶侧设置有安装在水浴锅壳101内壁的第二水位传感器205。
具体的，定量机构600包括定量壳601、刻度线602、进料管603和阀门604，进料管603固定连通在防护盖309顶侧，进料管603顶端固定连通有定量壳601，定量壳601正侧表面设置有刻度线602，进料管603上安装有阀门604，便于将液体定量后通过定量壳601加入混合壳500中。
操作过程：当水位低于第一水位传感器204时，启动补水泵202，补水泵202将补水箱201中的水通过补水管203注入到水浴锅壳101内腔，在水位达到第二水位传感器205时，补水泵202停止工作，实现水浴锅壳101内腔水的自动补给，在进行PVA溶解过程中，取20gPVA1799溶解在100ml的DMF的混合壳500中，启动液压缸302，液压缸302调节底端连接的防护盖309罩在混合壳500顶端，水浴锅的温度调至95℃，通过启动搅拌电机303，通过搅拌轴305带动搅拌片306将混合壳500中溶液充分搅拌，提高溶解稳定。
实施例
参照图1-2和图4，该实施例不同于以上实施例的是：净化组件400，净化组件400设置于连接板310顶侧；定量机构600，定量机构600固定安装在防护盖309顶侧，净化组件400包括净化壳401，净化壳401固定安装在连接板310顶侧，净化壳401内固定连接有隔板402，净化壳401内通过隔板402分别隔成活性炭颗粒放置腔401a和柠檬酸水溶液腔401b，活性炭颗粒放置腔401a顶侧分别固定连通有第一排出管404以及第一连通管403，柠檬酸水溶液腔401b底侧分别固定连通有第二排出管406以及第二连通管405，第一连通管403与第二连通管405均可以连通有出气管407，出气管407与固定在连接板310的抽气泵408输出端连通，抽气泵408输入端通过抽气管409与混合壳500连通；
其中，活性炭颗粒放置腔401a底端正侧设置有与净化壳401固定连通的第一排液管410；柠檬酸水溶液腔401b底端正侧设置有与净化壳401固定连通的第二排液管411；
第一连通管403底端贯穿净化壳401顶侧连接至活性炭颗粒放置腔401a底端内腔；
第二连通管405底端贯穿净化壳401顶侧连接至柠檬酸水溶液腔401b底端内腔。
操作过程，在制备20%PVA水溶液时，出气管407与第二连通管405连通，通过抽气泵408将混合壳500中溶解产生的气味气体抽出，通过第二连通管405注入到柠檬酸水溶液腔401b中，通过内部的柠檬酸水溶液进行气味中和，保障周围空气质量，而在进行后续混合中，将出气管407与第一连通管403连通，搅拌过程中的气体气体通过活性炭颗粒放置腔401a中的活性炭颗粒进行气体吸附净化，改善气体质量，满足使用需求。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征）。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种应用于纸基材料上的可降解复合阻隔涂料，其特征在于，所述可降解复合阻隔涂料制备方法包括如下步骤：
S1、取20gPVA1799溶解在100ml的DMF中，溶解后再放置在95℃的水浴锅中搅拌直至PVA完全溶解，得到20%PVA溶液；
S2、在PVA溶液中在常温中加入防腐剂尼泊尔金丁酯0.2g，搅拌10min，再加入0.2ml浓盐酸，搅拌十分钟，质检，出料；
S3、 在上述溶液中加入10gPHB，放置在80℃的水浴锅中，并加入3.27gIPDI，并开启搅拌，直至溶液中悬浮物质完全溶解，即可得到PVA-PHB复合材料。
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