1研究背景
外賣、電商等新興業(yè)態(tài)的飛速發(fā)展給人類生活帶來便利的同時，也加速了塑料包裝材料的大規(guī)模使用。若不加以控制，廢棄塑料引起的白色污染將會嚴重危害我們賴以生存的地球。全球每年塑料總消費量約為4億噸，只有10%的塑料包裝能被有效回收，其余廢棄塑料進入自然環(huán)境，在自然力作用下形成微塑料，再通過食物鏈進入人體，直接危害人民生命健康。據(jù)悉，一個人每周會吃下5g微塑料，相當于吃下一張信用卡。隨著國家發(fā)展改革委員會等九部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于扎實推進塑料污染治理工作的通知》，我國的禁塑行動進入落實階段，尋找替代塑料的可降解包裝材料的需要迫在眉睫。
紙張作為一種可再生、可降解的生物基高分子包裝材料，被廣泛應(yīng)用于包裝各類商品，尤其在快遞行業(yè)中是使用規(guī)模最大的一種包裝材料。在我國禁塑行動的背景下，“以紙代塑”的呼聲日漸高漲，將逐漸成為新趨勢，為進一步拓寬紙張在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用帶來發(fā)展契機。通過“以紙代塑”可以有效緩解石油基塑料包裝材料引起的白色污染、微塑料等問題，促進未來人類社會的可持續(xù)發(fā)展。而相比起石油基塑料，紙張在性能上仍然存在較多的不足（如強度低、耐水差、不透光、耐折度低等），阻礙了其在包裝領(lǐng)域的進一步推廣。因此，采取將紙張與生物基高分子材料結(jié)合，制備具有優(yōu)異性能的紙基復(fù)合包裝材料的解決思路，改善紙張的各方面性能，使其滿足應(yīng)用于包裝材料的需要。
2論文簡介
本文通過浸漬工藝，將殼聚糖填充于紙張的孔隙中形成密實的結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過堿處理制備出具有優(yōu)異綜合性能的殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙，探究了纖維種類以及浸漬量對復(fù)合紙透明度、霧度、抗張強度、彈性模量、韌性以及耐折度的影響，從結(jié)構(gòu)的角度解析了復(fù)合紙具有優(yōu)異的光學(xué)與力學(xué)性能的原因，最后，研究了堿處理過程對殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙耐水性能的影響。
2.1殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙的光學(xué)性能
本文通過浸漬工藝將殼聚糖的高透光率與木漿纖維的高散射性能相結(jié)合，賦予復(fù)合紙優(yōu)異的透光率和光散射性能。當殼聚糖與纖維素纖維的質(zhì)量比為3:2時，在可見光區(qū)范圍內(nèi)其透光率與霧度均達到了88%以上。
2.2殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙的力學(xué)性能
除了優(yōu)異的透光率和光散射性能外，復(fù)合紙還呈現(xiàn)出優(yōu)異的抗張強度、彈性模量以及耐折性能。復(fù)合紙中相對柔軟的殼聚糖作為連續(xù)相填充了纖維間的孔隙，并與纖維形成較強的氫鍵作用力，使纖維本身優(yōu)異力學(xué)性能有效的轉(zhuǎn)移到復(fù)合紙；同時均勻交錯的纖維作為增強相，限制了復(fù)合紙中裂紋的擴散，賦予其更高的抗張強度與韌性。當殼聚糖與纖維素纖維的質(zhì)量比為3:2時，復(fù)合紙的拉伸強度可達75 MPa、韌性為7.7 MJ/m3、耐折度大于5000次。
2.3殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙的耐水性能
在堿處理過程中，由于殼聚糖中陽離子性的伯銨根轉(zhuǎn)化為中性的伯氨基，減弱了殼聚糖的潤脹性，從而賦予復(fù)合紙良好的耐水性。復(fù)合紙完全浸泡于水中，其飽和吸水率達到43.9%，厚度僅增大12.5%，濕抗張強度保留率可達到38%。
3結(jié)論
①當殼聚糖與纖維素纖維的質(zhì)量比為3:2時，在可見光區(qū)范圍內(nèi)其透光率與霧度均達到了88%以上；
②當含有40%桉木纖維時，復(fù)合紙具有最佳的抗張強度（75 MPa）、韌性（7.68 MJ/m3）和耐折度（超過5000次）。
③復(fù)合紙飽和吸水后，厚度僅增大12.5%，而能夠保留38.1%的濕抗張強度
殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙取材于天然生物高分子材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)以及良好的耐水性能，有望滿足人類社會對可持續(xù)生物基包裝材料的需求，助力于國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略。
文章信息：李冠輝,莫奇勇,胡穩(wěn),侯高遠,謝鴻,張德健,崔錦怡,方志強.殼聚糖/纖維素纖維復(fù)合紙的制備及性能研究[J].中國造紙,2020,39(11):1-9.
責任編輯：任九
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