Page 44 - 《精细化工》2021年第12期
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·2406·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            加，壳聚糖分子中存在更多的氨基，在酸性条件下                             糖）∶m（阳离子淀粉）=1∶2 的比例共混，制得壳
            这些氨基质子化带正电，能够更好地吸附油脂                     [37-38] ，  聚糖/淀粉复合防油剂，并涂布于纸张。结果表明，
            从而增强其防油性能。另外，壳聚糖溶液的浓度与                             复合防油剂涂布纸的疏水性能较壳聚糖涂布纸有所
            防油性能也呈正相关          [39] 。                          提高，未涂布纸张的水接触角为 36.59°，壳聚糖涂
                （2）涂布因素包括涂布量、涂布方式、干燥方                          布纸的水接触角为 70.38°，而复合防油剂涂布纸的
                                                                                                     2
            式等。随着涂布量的增加，壳聚糖在纸张表面形成                             水接触角增至 79.32°。当涂布量为 1.5 g/m 时，壳
            的薄膜更加均匀光滑，从而更好地阻隔了油脂向纸                             聚糖涂布纸的 Kit 防油等级达到 6/12 级，达到食品
            张内部渗透，涂布纸的防油等级也随之升高                     [40] 。涂    包装纸的最低防油要求（Kit 防油等级为 5/12 级），
            布方式对涂布纸的防油性能也有显著的影响，在相                             而复合壳聚糖防油剂涂布纸的 Kit 防油等级仅为
            同涂布量条件下，多层壳聚糖涂布纸的防油性能优                             4/12 级（见图 4）。彭慧等       [24] 将壳聚糖溶液与阳离子
            于单层涂布纸       [41] 。另一项研究表明，不同干燥方法                  淀粉糊化液按一定比例机械共混后，加入一定量的
            对壳聚糖涂布纸的防油性能也有影响，与传统热干                             交联剂，制得改性壳聚糖基防油剂，并涂布于纸张。
            燥相比，红外干燥所得涂布纸的防油等级更高                      [42] 。   结果表明，与壳聚糖相比，改性壳聚糖基防油剂的
                （3）原纸因素包括紧度、纤维使用次数等。由                          防油性能略微下降，防水性能与前者相当。复配防
            于油脂主要是通过纤维之间空隙向纸张内部渗透，                             油剂涂布纸和壳聚糖涂布纸的 Kit 防油等级分别为
            因此拥有更高打浆度和紧度的原纸具有更好的防油                             5/12 级和 7/12 级，水接触角分别为 79.34°和 79.63°。
            性能  [43-44] 。KOPACIC 等 [45] 的研究表明，在壳聚糖溶
            液涂布量相同的情况下，原生纤维涂布纸的防油性
            能优于二次纤维涂布纸。


            2   多功能壳聚糖基防油剂研究进展

                 尽管壳聚糖是制备防油剂潜在的理想材料，但
            壳聚糖价格昂贵、疏水性能差，导致其无法与含氟
            型防油剂竞争，因此市场占有率低。通过可控的物
            理或化学改性，赋予壳聚糖基防油剂多功能，是提

            高壳聚糖基防油剂利用价值并降低其使用成本的重                             图 4   阳离子淀粉改性前后壳聚糖基防油剂的 Kit 防油等
            要途径。为此研究人员利用其他单体或聚合物对壳                                  级和水接触角     [23]
            聚糖基防油剂进行改性，赋予其新功能（如防水、                             Fig. 4    Kit rating and water contact angle of chitosan based
            抗菌和水蒸气阻隔）来改善缺陷、降低成本，实现                                   oil-repellent agent before  and  after cationic starch
                                                                     modification [23]
            壳聚糖基防油剂的高附加值利用。
            2.1   防水壳聚糖基防油剂                                        玉米醇溶蛋白是一种从玉米废料中提取的可生
                 以纤维素为主要原料的纸张应用于食品包装等                          物降解的聚合物，其分子结构中含有摩尔分数为
            领域时，需具备一定的疏水能力，而纸张表面含有                             55%的疏水性官能团，具有一定的疏水性                    [48-49] 。
            大量羟基且具有三维网状结构，使得纸张吸湿性强、                            HAMFANI 等   [25] 将壳聚糖溶液与玉米醇溶蛋白溶液
            防水性能差      [46-47] 。壳聚糖分子结构中含有大量羟基                 共混制得壳聚糖复配防油剂并用于涂布纸张，探究
            和氨基能与纸张表面的羟基形成氢键，从而附着在                             其防油和疏水效果。结果表明，改性后涂料的防水
            纸张表面，然而壳聚糖具有较强的吸湿性，难以提                             性能有所提升，但防油性能不如壳聚糖。壳聚糖复
            高涂布后纸张的防水性能。因此，需通过可控的物理                            配防油剂、纯壳聚糖和纯玉米醇溶蛋白涂布纸的
            或化学方法对壳聚糖进行修饰，从而实现壳聚糖基防                            60 s Cobb 值（60 s 内单位面积纸或纸板表面所吸收
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            油剂防油和防水性能的双重提高。                                    水的质量）为分别为 29.0、38.9 和 24.0 g/m ，Kit
                 利用乳液混合法将壳聚糖与其他聚合物（如阳                          防油等级分别为 12/12 级、4/12 级和 0/12 级。
            离子淀粉     [23] 、玉米醇溶蛋白    [25] 等）共混制得改性壳                综上所述，乳液混合法改性制备的壳聚糖基防
            聚糖基防油剂，应用于纸张涂布可有效改善纸张的                             油剂的防水性能比壳聚糖好，且可减少壳聚糖用量
            防水和防油性能。LONG 等           [23] 以阳离子淀粉和壳聚            以降低应用成本，但乳液混合改性后壳聚糖基防油
            糖为主要原料，将质量分数为 1.5%的壳聚糖溶液与                          剂的防油性能与壳聚糖相比呈下降趋势。
            质量分数为 10%糊化后的阳离子淀粉以 m（壳聚                               还可以采用双层涂布法对壳聚糖进行改性，即
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