1.本发明涉及食品用纸及纸板阻隔涂层技术领域，具体涉及一种食品纸、纸板用阻隔涂料及食品纸、纸板。


背景技术：

2.纸张作为一种可降解材料，广泛应用于各种食物的包装或一次性容器制备上，由于纸张中的纤维具有亲水和亲油的特性，未经处理的纸张难以有效阻隔食物中的水分渗透和油脂泄露，进而不利于食物的包装和存放。在纸张上通过涂覆涂料的方式以形成涂层，隔离纸张和食物，提高其防水和防油的做法是现有食品包装或食品容器用纸的普遍处理方法。
3.由于食品纸、纸板用的阻隔涂层需要同时具有良好的水阻隔和油脂阻隔能力，已知的纸张处理涂料主要为含氟丙烯酸酯共聚物为主的树脂涂料，其主要利用氟元素改性所带来的低表面能，起到对水和油脂的阻隔作用，例如专利es2786126t3和专利jp6280044b2中，均采用了含氟的丙烯酸共聚物作为纸张的防水和耐油处理剂。而含氟的聚合物通常存在降解困难和生物毒性的问题。而现有的不含氟聚丙烯酸酯则难以达到水阻隔和油脂阻隔的要求，通常需要加入特殊聚合单体共聚或是加入其他聚合物共混的方式提高其阻隔性能，如专利us20190177908a1和专利us10422081b2中所公开的，然而通过其他聚合组分的引入，易导致成膜的可热封性劣化，且容易在承装温度较高的食物时导致树脂成分对食物的污染，存在健康隐患。因此，如何在不引入安全隐患杂质和保证热封性能的前提下，提高聚丙烯酸酯涂料本身的水阻隔和油阻隔性能是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.针对现有食品纸、纸板用的聚丙烯酸酯涂层存在水阻隔和油阻隔性能不足的问题，本发明提供了一种食品纸、纸板用阻隔涂料及食品纸。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
6.一方面，本发明提供了一种食品纸、纸板用阻隔涂料，包括以下组分：
7.组分a：丙烯酸酯共聚乳液，其中，乳液粒子的平均粒径为0.02～0.2微米，tg值为-20～10℃；
8.组分b：丙烯酸酯共聚乳液，其中，乳液粒子的平均粒径为0.02～0.2微米，tg值为10～120℃。
9.可选的，所述组分a的制备方法包括以下步骤：
10.①
在反应瓶中加入水和乳化剂；
②
加热升温，加入tg计算值为-20-10℃的预乳化的单体混合物和引发剂引发聚合；
③
加入中和剂调节ph值，通过乳化剂的选择搭配，以及调节单体的亲水亲油平衡，获得粒径范围0.02～0.2微米的乳液。
11.可选的，所述组分b的制备方法包括以下步骤：
12.①
在反应瓶中加入水和乳化剂；
②
加热升温，加入tg计算值为10-120℃的预乳化
的单体和引发剂引发聚合；
③
加入中和剂调节ph值，通过乳化剂的选择搭配，以及调节单体的亲水亲油平衡，获得粒径范围0.02～0.2微米的乳液。
13.可选的，所述组分a中的聚丙烯酸酯的聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；
14.所述组分b中的聚丙烯酸酯的聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。
15.可选的，所述组分a的固含量为30％～55％，所述组分b的固含量为30％～50％，以所述食品纸、纸板用阻隔涂料的总质量为100％计，所述组分a的添加量为20％～80％，所述组分b的添加量为20％～80％。
16.可选的，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括润湿剂，所述润湿剂包括twin 4000，byk348中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述润湿剂的添加量为0.2％～2％。
17.可选的，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括增稠剂，所述增稠剂包括viscoplus 3010，viscoplus 3060中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述增稠剂的添加量为0.1％～2％。
18.可选的，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括消泡剂，所述消泡剂包括foamex 1488，foamex 855、foamex 822,foamex 805，foamex 825中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述消泡剂的添加量为0.1％～1.0％。
19.可选的，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括ph调节剂，所述ph调节剂包括氨水，dmea，apm-95中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述ph调节剂的添加量为0.1％～1.0％。
20.另一方面，本发明提供了一种食品纸，包括纸质材料和阻隔膜，所述阻隔膜形成于所述纸质材料的部分或全部表面，所述阻隔膜由如上所述的食品纸、纸板用阻隔涂料涂覆干燥获得。
21.根据本发明提供的食品纸、纸板用阻隔涂料，采用了0.02～0.2微米、tg值为-20～10℃的丙烯酸酯共聚乳液和0.02～0.2微米、tg值为10～120℃的丙烯酸酯共聚乳液进行混合，得到可用于食品纸表面阻隔层涂覆的阻隔涂料，其中，组分a和组分b处于上述平均粒径范围和tg值范围时，两者在成膜时存在较好的协同作用，成膜的连续性和密闭性较好，能够有效提高阻隔膜的抗水和抗油性能，且组分a和组分b的粒径较细，得到的阻隔膜溶解度参数低，具有较好的耐乙醇性能，有利于食品安全，同时，形成的阻隔膜具有可热封性能，在一定的温度和压力下即可实现相互粘接，进而便于将食品纸对折热压加工形成不同的承装容器的形状，而不需要额外粘接剂的使用，避免粘接剂对食物的污染。
具体实施方式
22.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.本发明的一实施例提供了一种食品纸、纸板用阻隔涂料，包括以下组分：
24.组分a：丙烯酸酯共聚乳液，其中，聚丙烯酸酯的平均粒径为0.02～0.2微米，tg值为-20～10℃；
25.组分b：丙烯酸酯共聚乳液，其中，聚丙烯酸酯的平均粒径为0.02～0.2微米，tg值为10～120℃。
26.根据本发明提供的食品纸、纸板用阻隔涂料，采用了0.02～0.2微米、tg值为-20～10℃的丙烯酸酯共聚乳液和0.02～0.2微米、tg值为10～120℃的丙烯酸酯共聚乳液进行混合，得到可用于食品纸表面阻隔层涂覆的阻隔涂料，其中，丙烯酸酯共聚乳液和丙烯酸酯共聚乳液处于上述平均粒径范围和tg值范围时，两者在成膜时存在较好的协同作用，成膜的连续性和密闭性较好，能够有效提高阻隔膜的抗水和抗油性能，且组分a和组分b的粒径较细，得到的阻隔膜溶解度参数低，具有较好的耐乙醇性能，有利于食品安全，同时，形成的阻隔膜具有可热封性能，在一定的温度和压力下即可实现相互粘接，进而便于将食品纸对折热压加工形成不同的承装容器的形状，而不需要额外粘接剂的使用，避免粘接剂对食物的污染。
27.在本发明的描述中，聚丙烯酸酯的平均粒径可通过激光粒度仪测量得到。
28.在本发明的描述中，乳液中聚丙烯酸酯的tg值可通过以下方式测试得到：
29.将乳液破乳后，经多次洗涤后将固体物干燥，用dsc法测定聚丙烯酸酯的tg值。
30.所述组分a和所述组分b可采用市售的方式获得或采用自制的方式获得。
31.在一些实施例中，所述组分a的制备方法包括以下步骤：
32.①
在反应瓶中加入水和乳化剂。
②
加热升温，加入计算tg为-20-10℃的预乳化的单体混合物和引发剂引发聚合。
③
加入中和剂调节ph值，通过乳化剂的选择搭配，以及调节单体的亲水亲油平衡，获得粒径范围0.02～0.2微米的乳液。
33.在一些实施例中，所述组分b的制备方法包括以下步骤：
34.①
在反应瓶中加入水和乳化剂。
②
加热升温，加入计算tg为10-120℃的预乳化的单体混合物和引发剂引发聚合。其单体和引发的加入方式可以与组份a的制备过程相同，也可以采用不同的加入方式。
③
加入中和剂调节ph值，通过乳化剂的选择搭配，以及调节单体的亲水亲油平衡，获得粒径范围0.02～0.2微米的乳液。
35.在制备所述组分a或组分b前，可通过fox公式计算目标乳液的理论tg值，进而调节各种单体的添加量一获得所需的聚丙烯酸酯。制备完成后，再用dsc方法测试乳液的实际tg值。本文所指的tg值为dsc实测tg值。
36.在优选的实施例中，所述组分a和所述组分b中可提高疏水性单体的比例选择，结合所述组分a和所述组分b的低粒径范围，有利于降低阻隔膜的cobb值。
37.在一些实施例中，所述组分a中的聚丙烯酸酯的聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙
烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；
38.所述组分b中的聚丙烯酸酯的聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。
39.在一些实施例中，所述组分a的固含量为30％～55％，所述组分b的固含量为30％～50％，以所述食品纸、纸板用阻隔涂料的总质量为100％计，所述组分a的添加量为20％～80％，所述组分b的添加量为20％～80％。
40.在优选的实施例中，所述组分a的添加量为50％～70％，所述组分b的添加量为50％～30％。
41.在一些实施例中，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括润湿剂，所述润湿剂包括twin 4000，byk348中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述润湿剂的添加量为0.01％～0.5％。
42.所述润湿剂用于提高所述食品纸、纸板用阻隔涂料在食品纸上的渗透性能，进而提高有效提高所述食品纸、纸板用阻隔涂料与食品纸之间的结合强度，保证所述食品纸、纸板用阻隔涂料对食品纸上水和油脂的阻隔效果。
43.在一些实施例中，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括增稠剂，所述增稠剂包括viscoplus 3010，viscoplus 3060中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述增稠剂的添加量为0.01％～0.5％。
44.所述增稠剂用于改善所述食品纸、纸板用阻隔涂料的流变性能。
45.在一些实施例中，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括消泡剂，所述消泡剂包括foamex 1488，foamex 855、foamex 822,foamex 805，foamex 825中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述消泡剂的添加量为0.01％～0.5％。
46.所述消泡剂用于在制备和涂覆的过程中减少所述食品纸、纸板用阻隔涂料中的气泡，进而避免气泡对于所述食品纸、纸板用阻隔涂料的阻隔性能的影响。
47.在一些实施例中，所述食品纸、纸板用阻隔涂料还包括ph调节剂，所述ph调节剂包括氨水，dmea，apm-95中的一种或多种，以所述阻隔涂料的总质量为100％计，所述ph调节剂的添加量为0.1％～1％。
48.所述ph调节剂用于调节所述食品纸、纸板用阻隔涂料的ph值，中和其中多余的酸，有利于提高涂料的储存稳定性。
49.本发明的另一实施例提供了如上所述的食品纸、纸板用阻隔涂料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
50.由乳液聚合分别得到组分a和组分b，将组分a和组分b直接混合；
51.加入润湿剂、增稠剂、消泡剂和ph调节剂中的零种、一种或多种，分散得到食品纸、纸板用阻隔涂料。
52.本发明的另一实施例提供了一种食品纸、纸板，包括纸质材料和阻隔膜，所述阻隔膜形成于所述纸质材料的部分或全部表面，所述阻隔膜由如上所述的食品纸、纸板用阻隔
涂料涂覆干燥获得。
53.所述食品纸、纸板采用了如上所述的食品纸、纸板用阻隔涂料形成阻隔膜，得到的阻隔膜对于水和油脂具有较好的阻隔能力，同时该阻隔膜具有可热封性能，将所述食品纸的不同部位折叠或对接，施加一定压力和温度，冷却后即可粘接在一起，不需要额外使用粘接剂进行粘接。
54.在一些实施例中，所述食品纸、纸板用阻隔涂料的成膜温度可通过最低成膜温度测定仪进行检测。
55.以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
56.实施例1
57.本实施例用于说明本发明公开的食品纸用阻隔涂料、食品纸及其制备方法，包括以下操作步骤：
58.步骤一：通过乳液聚合的方式制备得到丙烯酸酯共聚乳液组分a和丙烯酸酯共聚乳液组分b，其中经测定，组分a中：固含量为40.1％，聚丙烯酸酯的平均粒径为56nm，tg值为5℃。组分b中：固含量为39.5％，聚丙烯酸酯的平均粒径为60nm，tg值为75℃。
59.步骤二：将组分a和组分b以质量比为65：35的比例混合，加入润湿剂、增稠剂、消泡剂和ph调节剂，分散得到食品纸用阻隔涂料。
60.步骤三：将食品纸用阻隔涂料涂覆于纸质材料上，于80℃下干燥10min。得到食品纸。
61.实施例2
62.本实施例用于说明本发明公开的食品纸用阻隔涂料、食品纸及其制备方法，包括以下操作步骤：
63.步骤一：通过乳液聚合的方式制备得到丙烯酸酯共聚乳液组分a和丙烯酸酯共聚乳液组分b，其中经测定，组分a中：固含量为39.8％，聚丙烯酸酯的平均粒径为67nm，tg值为-15℃。组分b中：固含量为39.7％，聚丙烯酸酯的平均粒径为72nm，tg值为90℃。
64.步骤二：将组分a和组分b以质量比为65：35的比例混合，加入润湿剂、增稠剂、消泡剂和ph调节剂，分散得到食品纸用阻隔涂料。
65.步骤三：将食品纸用阻隔涂料涂覆于纸质材料上，于80℃下干燥10min。得到食品纸。
66.实施例3
67.本实施例用于说明本发明公开的食品纸用阻隔涂料、食品纸及其制备方法，包括以下操作步骤：
68.步骤一：通过乳液聚合的方式制备得到丙烯酸酯共聚乳液组分a和丙烯酸酯共聚乳液组分b，其中经测定，组分a中：固含量为34.9％，聚丙烯酸酯的平均粒径为52nm，tg值为-19℃。组分b中：固含量为52.3％，聚丙烯酸酯的平均粒径为66nm，tg值为69℃。
69.步骤二：将组分a和组分b以质量比为60：40的比例混合，加入润湿剂、增稠剂、消泡剂和ph调节剂，分散得到食品纸用阻隔涂料。
70.步骤三：将食品纸用阻隔涂料涂覆于纸质材料上，于80℃下干燥10min。得到食品纸。
71.对比例1
72.本对比例用于对比说明本发明公开的食品纸用阻隔涂料、食品纸及其制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
73.食品纸用阻隔涂料中不加入组分b，仅采用组分a。
74.对比例2
75.本对比例用于对比说明本发明公开的食品纸用阻隔涂料、食品纸及其制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
76.食品纸用阻隔涂料中不加入组分a，仅采用组分b。
77.性能测试
78.对上述实施例1～3和对比例1、2制备得到的食品纸进行如下性能测试：
79.cobb值：按gb/t 1540-2002纸和纸板吸水性的测定，采用可勃法进行测试。取10分钟数值。
80.kit值：按tappi um 559进行测试。
81.热封性：在热封仪器上，将涂层面与另一张纸的裸面贴合，150℃热压0.5s。撕开后观察纤维破坏情况，破坏面积大于90％为好，70-90％为较好，40％-70％为一般，40％以下为差。
82.得到的测试结果填入表1。
83.表1
84.样品cobbkit热封性实施例1312好实施例2412好实施例3512较好对比例179较好对比例2156差
85.从表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的阻隔涂料处理后的食品纸具有优良的水和油脂阻隔性能，说明组分a和组分b在成膜时具有相互协同的作用，得到的阻隔膜对于纸质材料具有较好的保护作用，同时该阻隔膜具有优异的可热封性。
86.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。