本发明涉及纸制品技术领域，具体涉及一种防水纸袋用的涂料及其制备方法。
背景技术：
食品袋即用于盛装食品的袋体，从材质上进行划分，包括纸质食品袋和塑料食品袋。塑料食品袋具有优异的力学性能、防腐蚀和防水的特性，但是塑料食品袋难以分解，及其不符合当下环保的理念；而纸质食品袋由于具有优异的可降解性，完全符合环保的要求，因此能够得以大范围使用。
虽然纸质食品袋具有优异的可降解性，但是食品袋的机械性能较塑料食品袋而言较差，尤其是防水性能，从而导致纸质食品袋在使用过程中出现破裂和遇水破损的情况的发生，极大地限制了进一步的推广和使用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种防水纸袋用的涂料及其制备方法，直接涂覆于纸张表面即可，牢固附着，无痕迹，具有良好的防水性能，有效保护纸袋，制备简单，价格低廉，可以进行规模化生产，安全无毒，绿色环保，不会危害人体健康。
本发明提供了如下的技术方案：一种防水纸袋用的涂料，包括以下份计的原料：硅藻土55~65份、改性水溶性纳米级硅溶胶45~55份、椰油脂肪酸35~40份、聚丙烯腈纤维25~27份、聚乙烯23~25份、防霉组合物20~22份、防水剂15~20份、助剂10~15份和去离子水60~70份；
所述改性水溶性纳米级硅溶胶包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶25~35份、纳米二氧化硅10~12份和氧化铁2~8份；
所述助剂包括以下份计的原料：表面活性剂2~6份、成膜助剂2~4份、保水剂2~3份、消泡剂1~2份、光稳定剂0.2~0.8份、防老剂0.2~0.6份、附着力促进剂0.2~0.4份、交联剂0.2~0.4份和乳化剂0.1~0.3份。
优选地，包括以下份计的原料：硅藻土60份、改性水溶性纳米级硅溶胶50份、椰油脂肪酸37.5份、聚丙烯腈纤维26份、聚乙烯24份、防霉组合物21份、防水剂17.5份、助剂12.5份和去离子水65份；
所述改性水溶性纳米级硅溶胶包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶30份、纳米二氧化硅11份和氧化铁5份；
所述助剂包括以下份计的原料：表面活性剂4份、成膜助剂3份、保水剂2.5份、消泡剂1.5份、光稳定剂0.5份、防老剂0.4份、附着力促进剂0.3份、交联剂0.3份和乳化剂0.2份。
优选地，所述保水剂为高粘度甲基羟丙基纤维素醚，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述防老剂为多元受阻酚类防老剂，所述附着力促进剂为氨基硅烷。
优选地，所述交联剂为三丙烯酸三羟甲基丙烷、三烯丙基胺、二烯丙基胺、三烯丙基异氰脲酸酯、二烯丙基胺和邻苯二甲酸二烯丙酯中的任一种，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚醚的混合物。
优选地，所述成膜助剂为丙二醇丁醚或者丙二醇甲醚醋酸酯，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或多种。
优选地，所述防水剂为有机硅防水剂、纳米防水剂和铝盐防水剂中的任一种。
优选地，所述防霉组合物包括以下份计的原料：对羟基苯甲酸丁酯10~12份、二丁基羟基甲苯5~8份、柠檬酸5~6份、乙基纤维素2~5份、酒精1~3份和聚乙烯醇1~2份。
本发明提供一种防水纸袋用的涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备改性硅藻土
将硅藻土取出放入煅烧炉，在300~400摄氏度高温下焙烧1~2h后，将其冷却至室温，加入2~3倍重量份得清水，混合均匀后向混合液中加入酸溶液，在80~85摄氏度下搅拌反应2~3h后，用水洗涤至中性，过滤，烘干得改性硅藻土，备用；
（2）、制备改性水溶性纳米级硅溶胶
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、纳米二氧化硅和氧化铁，加入容器中，在300~400r/min转速条件下混合搅拌30~40min，然后加热，加热温度为55~56摄氏度，加热时间为10~15min，冷却后得到所述改性水溶性纳米级硅溶胶，备用；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的改性硅藻土和步骤（2）得到的改性水溶性纳米级硅溶胶混合，按照配比依次加入剩余原料，在500~600r/min转速条件下混合搅拌10~20min，分散均匀后得到所述防水纸袋用的涂料。
优选地，所述步骤（1）中的酸溶液为30~50%的盐酸溶液。
本发明的有益效果：直接涂抹于纸张表面即可，牢固附着，无痕迹，具有良好的防水性能，有效保护纸袋，制备简单，价格低廉，可以进行规模化生产，安全无毒，绿色环保，不会危害人体健康，具体如下：
（1）、本发明使用时，均匀喷涂于纸袋或滚涂于纸袋后，形成防水层，将纸张置于12~14摄氏度、空气湿度为65~67%的环境中干燥至含水量为3~5%，使用方便，安全健康，节约成本，加入多种防水成分，在纸袋表面形成防水层，在水中浸泡68~70小时没有出现破损；
（2）、本发明的涂料中各组分通过协同作用使得涂料能够稳定地附着于纸袋表面，同时由于纸袋的主要原料为纤维素，由葡萄糖组成的大分子多糖，多糖表面的羟基为极性基团，本发明中添加的表面活性剂的极性基团(亲水基)能够与羟基相结合，而表面活性剂的非极性基团(疏水基)一致朝外，因为疏水基与水的亲和力小，进而能够防止水进入纸袋，从而使得纸袋达到了防水的性能；
（3）、本发明的涂料具有疏水性，还具有良好的成模性，使得涂覆后的表面平整光滑，而且涂膜具有抗拉强度和韧性；添加的助剂，各组分之间相容性好，可以同时增加涂料的附着力、抗紫外线、抗老化和抗腐蚀能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种防水纸袋用的涂料，包括以下份计的原料：硅藻土55份、改性水溶性纳米级硅溶胶45份、椰油脂肪酸35份、聚丙烯腈纤维25份、聚乙烯23份、防霉组合物20份、防水剂15份、助剂10份和去离子水60份；
所述改性水溶性纳米级硅溶胶包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶25份、纳米二氧化硅10份和氧化铁2份；
所述助剂包括以下份计的原料：表面活性剂2份、成膜助剂2份、保水剂2份、消泡剂1份、光稳定剂0.2份、防老剂0.2份、附着力促进剂0.2份、交联剂0.2份和乳化剂0.1份。
其中，所述保水剂为高粘度甲基羟丙基纤维素醚，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述防老剂为多元受阻酚类防老剂，所述附着力促进剂为氨基硅烷。
其中，所述交联剂为三丙烯酸三羟甲基丙烷，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚醚的混合物。
其中，所述成膜助剂为丙二醇丁醚，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐。
其中，所述防水剂为有机硅防水剂。
其中，所述防霉组合物包括以下份计的原料：对羟基苯甲酸丁酯10份、二丁基羟基甲苯5份、柠檬酸5份、乙基纤维素2份、酒精1份和聚乙烯醇1份。
本实施例中提供一种防水纸袋用的涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备改性硅藻土
将硅藻土取出放入煅烧炉，在300摄氏度高温下焙烧1h后，将其冷却至室温，加入2倍重量份得清水，混合均匀后向混合液中加入酸溶液，在80摄氏度下搅拌反应2h后，用水洗涤至中性，过滤，烘干得改性硅藻土，备用；
（2）、制备改性水溶性纳米级硅溶胶
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、纳米二氧化硅和氧化铁，加入容器中，在300r/min转速条件下混合搅拌30min，然后加热，加热温度为55摄氏度，加热时间为10min，冷却后得到所述改性水溶性纳米级硅溶胶，备用；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的改性硅藻土和步骤（2）得到的改性水溶性纳米级硅溶胶混合，按照配比依次加入剩余原料，在500r/min转速条件下混合搅拌10min，分散均匀后得到所述防水纸袋用的涂料。
其中，所述步骤（1）中的酸溶液为30%的盐酸溶液。
实施例2
一种防水纸袋用的涂料，包括以下份计的原料：硅藻土65份、改性水溶性纳米级硅溶胶55份、椰油脂肪酸40份、聚丙烯腈纤维27份、聚乙烯25份、防霉组合物22份、防水剂20份、助剂15份和去离子水70份；
所述改性水溶性纳米级硅溶胶包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶35份、纳米二氧化硅12份和氧化铁8份；
所述助剂包括以下份计的原料：表面活性剂6份、成膜助剂4份、保水剂3份、消泡剂2份、光稳定剂0.8份、防老剂0.6份、附着力促进剂0.4份、交联剂0.4份和乳化剂0.3份。
其中，所述保水剂为高粘度甲基羟丙基纤维素醚，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述防老剂为多元受阻酚类防老剂，所述附着力促进剂为氨基硅烷。
其中，所述交联剂为三烯丙基胺，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚醚的混合物。
其中，所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯，所述表面活性剂为硬脂酸盐。
其中，所述防水剂为纳米防水剂。
其中，所述防霉组合物包括以下份计的原料：对羟基苯甲酸丁酯12份、二丁基羟基甲苯8份、柠檬酸6份、乙基纤维素5份、酒精3份和聚乙烯醇2份。
本实施例中提供一种防水纸袋用的涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备改性硅藻土
将硅藻土取出放入煅烧炉，在400摄氏度高温下焙烧2h后，将其冷却至室温，加入3倍重量份得清水，混合均匀后向混合液中加入酸溶液，在85摄氏度下搅拌反应3h后，用水洗涤至中性，过滤，烘干得改性硅藻土，备用；
（2）、制备改性水溶性纳米级硅溶胶
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、纳米二氧化硅和氧化铁，加入容器中，在400r/min转速条件下混合搅拌40min，然后加热，加热温度为56摄氏度，加热时间为15min，冷却后得到所述改性水溶性纳米级硅溶胶，备用；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的改性硅藻土和步骤（2）得到的改性水溶性纳米级硅溶胶混合，按照配比依次加入剩余原料，在600r/min转速条件下混合搅拌20min，分散均匀后得到所述防水纸袋用的涂料。
其中，所述步骤（1）中的酸溶液为50%的盐酸溶液。
实施例3
一种防水纸袋用的涂料，包括以下份计的原料：硅藻土60份、改性水溶性纳米级硅溶胶50份、椰油脂肪酸37.5份、聚丙烯腈纤维26份、聚乙烯24份、防霉组合物21份、防水剂17.5份、助剂12.5份和去离子水65份；
所述改性水溶性纳米级硅溶胶包括以下份计的原料：水溶性纳米级硅溶胶30份、纳米二氧化硅11份和氧化铁5份；
所述助剂包括以下份计的原料：表面活性剂4份、成膜助剂3份、保水剂2.5份、消泡剂1.5份、光稳定剂0.5份、防老剂0.4份、附着力促进剂0.3份、交联剂0.3份和乳化剂0.2份。
其中，所述保水剂为高粘度甲基羟丙基纤维素醚，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述防老剂为多元受阻酚类防老剂，所述附着力促进剂为氨基硅烷。
其中，所述交联剂为二烯丙基胺，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚醚的混合物。
其中，所述成膜助剂为丙二醇丁醚，所述表面活性剂为硬脂酸。
其中，所述防水剂为铝盐防水剂。
其中，所述防霉组合物包括以下份计的原料：对羟基苯甲酸丁酯11份、二丁基羟基甲苯6份、柠檬酸5.5份、乙基纤维素3份、酒精3份和聚乙烯醇1.5份。
本实施例中提供一种防水纸袋用的涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、制备改性硅藻土
将硅藻土取出放入煅烧炉，在350摄氏度高温下焙烧1.5h后，将其冷却至室温，加入2.5倍重量份得清水，混合均匀后向混合液中加入酸溶液，在82摄氏度下搅拌反应2.5h后，用水洗涤至中性，过滤，烘干得改性硅藻土，备用；
（2）、制备改性水溶性纳米级硅溶胶
按照配比称取水溶性纳米级硅溶胶、纳米二氧化硅和氧化铁，加入容器中，在350r/min转速条件下混合搅拌35min，然后加热，加热温度为55摄氏度，加热时间为12.5min，冷却后得到所述改性水溶性纳米级硅溶胶，备用；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的改性硅藻土和步骤（2）得到的改性水溶性纳米级硅溶胶混合，按照配比依次加入剩余原料，在550r/min转速条件下混合搅拌15min，分散均匀后得到所述防水纸袋用的涂料。
其中，所述步骤（1）中的酸溶液为40%的盐酸溶液。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。