Page 45 - 《精细化工》2021年第12期

第 12 期 朱清浩，等: 多功能壳聚糖基防油剂在防油纸中的研究进展 ·2407·

以具有防油功能的壳聚糖作底层，以具有防水功能 制备简单、良好的生物相容性和可生物降解性等优
的涂料作外层，在显著改善纸张防油、防水性能的 点，将其应用于纸张涂布能有效改善纸张的防水性
同时，还可以节约壳聚糖的用量以降低成本。聚二 能 [48-49] 。KANSAL 等 [27] 以壳聚糖和玉米醇溶蛋白为
甲基硅氧烷（PDMS）是一种疏水性好、表面能低、 主要原料，对纸张进行双层涂布，如图 5 所示。涂
可降解成无毒硅酸盐矿物的高分子材料，应用于纸 布纸的 Kit 防油等级和 60 s Cobb 值的数据见图 6。
张涂布可显著提高纸张的防水性 [50-52] 。LI 等 [26] 使用 结果表明，壳聚糖作底层，玉米醇溶蛋白作外层所
异氰酸根封端的 PDMS（PDMS-NCO）溶液对壳聚 得涂布纸的防油、防水性能最佳。扫描电镜分析表
糖涂布纸浸涂，制得壳聚糖-PDMS 双层涂布纸。结 明，涂层在纸张表面形成了致密的薄膜，有效填补
果表明，纸张的防水性能随壳聚糖用量的增加而降 了纤维之间的孔隙并阻隔水和油的渗透。双层涂布
2
低，随 PDMS 用量的增加而增强；纸张的防油性能 纸的 60 s Cobb 值为 4.88 g/m ，与未涂布纸（29.34
2
2
随壳聚糖、PDMS 用量的增加而增强。当壳聚糖和 g/m ）和壳聚糖涂布纸（25.50 g/m ）相比明显下降，
PDMS 的质量分数分别为 1.0%和 5.0%时，涂布纸的 表明双层涂布纸的防水性能得到显著改善。双层涂
Kit 防油等级可达 11/12 级，纸样浸泡在蒸馏水 24 h 布纸的 Kit 防油等级为 12/12 级，与纯壳聚糖涂布纸
2
后质量仅增加 0.99 g/m ，纸张具有良好的抗油和防 相当，较未涂布纸（0/12 级）显著提升。同时，与
水性能。 未涂布纸相比，涂布纸具有更好的机械性能，双层
相比于 PDMS，玉米醇溶蛋白具有价格低廉、 涂布纸的抗张强度为原纸的 1.45 倍。

图 5 玉米醇溶蛋白涂层（a）、壳聚糖涂层（b）、壳聚糖和玉米醇溶蛋白共混后涂层（c）和双层涂层（壳聚糖作底层，
玉米醇溶蛋白作外层）（d）示意图 [27]
Fig. 5 Schematic diagrams of zein coating (a), chitosan coating (b), zein and chitosan blend coating (c) and dual-layer
coating (with a chitosan bottom layer and zein outer layer) (d) [27]

迷迭香油即可有效提高壳聚糖-迷迭香油涂层的防
水性能 [53-55] 。VRABIC 等 [56] 以壳聚糖溶液作为底层，
玉米醇溶蛋白和迷迭香油的乳液混合物作为外层，
对纸张进行双层涂布，考察涂布纸的防油和防水性
能。结果表明，壳聚糖-玉米醇溶蛋白迷迭香油混合
双层涂布纸（CZR）具有良好的防油和防水性能。
与壳聚糖-玉米醇溶蛋白双层涂布纸（CZ）相比，
CZR 表现出了更高的防油性能、防水性能和机械强

度。根据 TAPPIT-507 实验测试防油性能，经 8 h 处
图 6 壳聚糖/玉米醇溶蛋白双层涂布纸张防油疏水效果 [27]
Fig. 6 Oil-proof and hydrophobic effect of chitosan/zein 理后，CZR 润湿区域为 4%，而 CZ 的润湿区域为
double layer coated paper [27] 8%。CZR 的 60 s Cobb 值较壳聚糖涂布纸下降了
27%，纸张的防水性能得到了有效改善。
迷迭香油是一种无色至淡黄色的挥发性液体， 采用双层涂布的方法能有效改善壳聚糖基防油
具有良好的疏水性。添加相当于壳聚糖质量 1.5%的 剂疏水性能差的问题，但实际应用中操作繁琐，成