一种蒸笼用硅油纸及其制备方法与流程

1.本技术涉及一种蒸笼用硅油纸及其制备方法，属于化学改性天然纤维技术领域。


背景技术：

2.硅油纸一般是由原纸经表面涂布硅油类成分制备而成，用以烘焙或蒸烤隔离食物，起到一定的防粘连作用，成本低且绿色环保，近年来随着物质生活水平的提高，硅油纸在我国纸的需求量逐年增加。
3.现有硅油纸一般烘焙和蒸笼等通用，由于在蒸煮食物的过程中，水蒸气较多，现有硅油纸容易出现粘连在食物上或塌湿后易卷曲，不易再铺平，不便于连续的放置并蒸煮食品；并且现有硅油纸一般无法重复多次使用，因为容易出现褶皱并且在存放和使用时会积累细菌。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，提供了一种蒸笼用硅油纸及其制备方法，该硅油纸具备优异抗菌性能的同时，疏水性能和耐折叠性能好，不易粘连和卷曲，能够重复多次使用。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种蒸笼用硅油纸，包括纤维原纸和涂布在纤维原纸表面的改性涂层；按照重量份数计，所述改性涂层由以下原料制备而成：功能组分15-25份和硅油40-60份；
6.其中，所述功能组分由以下组分制备得到：羧甲基纤维素10-20份、壳聚糖5-15份、助溶剂5-10份、氧化剂2-5份、氯化钙2-6份和碳酸钠10-15份。
7.可选地，所述羧甲基纤维素、所述壳聚糖和所述氧化剂的重量比为(2-3):(1-2):(0.5-0.8)。
8.可选地，所述助溶剂为1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐和/或1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐。
9.可选地，所述助溶剂由1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐组成，重量比为(2-5)：1。
10.优选地，所述助溶剂由1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐组成，重量比为(2-3)：1。
11.可选地，所述氧化剂为质量百分比浓度为30-50％的过氧化氢溶液。
12.可选地，所述功能组分还包括ph调节剂，所述ph调节剂为乙酸。
13.可选地，所述功能组分的制备方法包括以下步骤：
14.(1)将羧甲基纤维素与50％的助溶剂混合，在30-50℃下搅拌均匀，降温至20-25℃后加入乙酸调节ph至2-4，加入氧化剂后搅拌，再加入壳聚糖，搅拌后静置反应4-6h；
15.(2)将步骤(1)得到的混合浆液升温至60-80℃，再加入氯化钙和剩下的助溶剂，搅拌均匀后加入碳酸钠，超声反应20-40min，用水洗涤两遍即得。
16.可选地，步骤(1)中加入壳聚糖搅拌1-5min后再静置反应；步骤(2)超声频率为
10khz，功率为80w。
17.根据本技术的另一个方面，还提供了一种上述蒸笼用硅油纸的制备方法，包括以下步骤：
18.(1)将功能助剂和硅油混合，搅拌均匀并加热；
19.(2)将步骤(1)得到的涂料使用涂布机均匀涂布在纤维原纸上，再进行烘干，烘干后进行压光、收卷和分切得到所述蒸笼用硅油纸。
20.可选地，步骤(1)中加热温度为70-90℃，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为5-8min；步骤(2)中涂布量为1.5-3g/m2，烘干温度为80-100℃。
21.本技术的有益效果包括但不限于：
22.1.根据本技术的蒸笼用硅油纸，通过使用助溶剂先将纤维素溶解，再通过氧化剂将纤维素的葡萄糖环上的c2-c3之间的碳碳键断裂，并将其端羟基氧化成醛基，再通过壳聚糖上的氨基与氧化纤维素上的醛基发生席夫碱反应形成碳氮双键，从而使壳聚糖接枝在纤维素上，壳聚糖的正电荷与微生物细胞表面的负电荷发生相互作用，改变微生物细胞膜的通透性，从而使硅油纸整体具有良好的杀菌和抑菌效果，有效保证食品健康；同时，壳聚糖被接枝到纤维素膜上后，纤维素基体的孔洞结构被覆盖，从而使水汽难以直接透过纸层，与其他成分混合后使硅油纸具备良好的疏水性能。
23.2.根据本技术的蒸笼用硅油纸，通过限定羧甲基纤维素、壳聚糖和氧化剂之间的重量比例，并使用乙酸将溶液调节至限定ph范围内，保证氧化剂的氧化效果，提高醛基的含量，使壳聚糖能够与纤维素充分反应，提高接枝度，保证抗菌效果优异。
24.3.根据本技术的蒸笼用硅油纸，通过限定氯化钙和助溶剂混合加入，使纤维素能够通过配位作用与钙离子结合，为后续反应提供亲核位点，使生成的碳酸钙晶体可控，再通过加入碳酸钠超声反应，能够有效避免碳酸钙在生成的过程中发生团聚，使碳酸钙能够均匀附着在纤维上；同时壳聚糖具有良好的吸附作用，能够提高碳酸钙的结合强度，使其能够稳定包覆在纤维表面，从而提高硅油纸的强度和耐折叠性能。
25.4.根据本技术的蒸笼用硅油纸的制备方法，通过限定先加入一半的助溶剂使与壳聚糖与纤维素反应，后续助溶剂与氯化钙一起加入，保证后续反应生成的碳酸钙能够具备足够的结合位点，使碳酸钙能够有效包覆纤维，保证硅油纸具备优异的力学性能。
26.5.根据本技术的蒸笼用硅油纸的制备方法，该方法步骤简单易操作，绿色环保，适于大规模生产和应用。
具体实施方式
27.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
28.除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本专利中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
29.另外，本技术所制备的产品在实际使用时需要打孔后进行蒸笼使用。本技术烘干采用现有烘干筒设备，压光、收卷和分切均采用现有设备，压辊温度为70℃。其中，本技术使
用的乙酸调节ph至限定范围即可，过量的碳酸钠是为了能够消耗完乙酸，并且正常与氯化钙反应，余量的碳酸钠、生成的其他盐类也会随水洗洗涤去掉。
30.实施例1硅油纸1#
31.硅油纸1#由纤维原纸和涂布在纤维原纸表面的改性涂层组成；按照重量份数计，改性涂层由以下原料制备而成：功能组分20份和硅油50份；
32.其中，功能组分由以下组分制备得到：羧甲基纤维素15份、壳聚糖10份、助溶剂8份、氧化剂4份、氯化钙5份和碳酸钠10份。
33.助溶剂由1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐组成，重量比为3：1；氧化剂为质量百分比浓度为40％的过氧化氢溶液，纤维原纸为原浆纸；功能组分还包括ph调节剂，ph调节剂为乙酸；
34.功能组分的制备方法包括以下步骤：
35.(1)将羧甲基纤维素与50％的助溶剂混合，在40℃下搅拌均匀，降温至22℃后加入乙酸调节ph至3，加入氧化剂后搅拌，再加入壳聚糖，搅拌后静置反应5h；
36.(2)将步骤(1)得到的混合浆液升温至70℃，再加入氯化钙和剩下的助溶剂，搅拌均匀后加入碳酸钠，超声反应30min，用水洗涤两遍即得。
37.其中，步骤(1)中加入壳聚糖搅拌3min后再静置反应；步骤(2)超声频率为10khz，功率为80w。
38.硅油纸1#的制备方法，包括以下步骤：
39.(1)将功能组分和硅油混合，搅拌均匀并加热；
40.(2)将步骤(1)得到的涂料使用涂布机均匀涂布在纤维原纸上，再进行烘干，烘干后进行压光、收卷和分切得到蒸笼用硅油纸1#。
41.其中，步骤(1)中加热温度为80℃，搅拌转速为250r/min，搅拌时间为6min；步骤(2)中涂布量为2g/m2，烘干温度为90℃。
42.实施例2硅油纸2#
43.硅油纸2#由纤维原纸和涂布在纤维原纸表面的改性涂层组成；按照重量份数计，改性涂层由以下原料制备而成：功能组分15份和硅油40份；
44.其中，功能组分由以下组分制备得到：羧甲基纤维素10份、壳聚糖5份、助溶剂5份、氧化剂2.5份、氯化钙2份和碳酸钠12份。
45.助溶剂为1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐；氧化剂为质量百分比浓度为30％的过氧化氢溶液，纤维原纸为原浆纸；功能组分还包括ph调节剂，ph调节剂为乙酸；
46.功能组分的制备方法包括以下步骤：
47.(1)将羧甲基纤维素与50％的助溶剂混合，在30℃下搅拌均匀，降温至20℃后加入乙酸调节ph至2，加入氧化剂后搅拌，再加入壳聚糖，搅拌后静置反应4h；
48.(2)将步骤(1)得到的混合浆液升温至60℃，再加入氯化钙和剩下的助溶剂，搅拌均匀后加入碳酸钠，超声反应20min，用水洗涤两遍即得。
49.其中，步骤(1)中加入壳聚糖搅拌1min后再静置反应；步骤(2)超声频率为10khz，功率为80w。
50.硅油纸2#的制备方法，包括以下步骤：
51.(1)将功能组分和硅油混合，搅拌均匀并加热；
52.(2)将步骤(1)得到的涂料使用涂布机均匀涂布在纤维原纸上，再进行烘干，烘干后进行压光、收卷和分切得到蒸笼用硅油纸2#。
53.其中，步骤(1)中加热温度为70℃，搅拌转速为200r/min，搅拌时间为5min；步骤(2)中涂布量为1.5g/m2，烘干温度为80℃。
54.实施例3硅油纸3#
55.硅油纸3#由纤维原纸和涂布在纤维原纸表面的改性涂层组成；按照重量份数计，改性涂层由以下原料制备而成：功能组分25份和硅油60份；
56.其中，功能组分由以下组分制备得到：羧甲基纤维素15份、壳聚糖15份、助溶剂10份、氧化剂3.75份、氯化钙6份和碳酸钠15份。
57.助溶剂由1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐组成，重量比为5：1；氧化剂为质量百分比浓度为50％的过氧化氢溶液，纤维原纸为原浆纸；功能组分还包括ph调节剂，ph调节剂为乙酸；
58.功能组分的制备方法包括以下步骤：
59.(1)将羧甲基纤维素与50％的助溶剂混合，在50℃下搅拌均匀，降温至25℃后加入乙酸调节ph至4，加入氧化剂后搅拌，再加入壳聚糖，搅拌后静置反应6h；
60.(2)将步骤(1)得到的混合浆液升温至70℃，再加入氯化钙和剩下的助溶剂，搅拌均匀后加入碳酸钠，超声反应40min，用水洗涤两遍即得。
61.其中，步骤(1)中加入壳聚糖搅拌5min后再静置反应；步骤(2)超声频率为10khz，功率为80w。
62.硅油纸3#的制备方法，包括以下步骤：
63.(1)将功能组分和硅油混合，搅拌均匀并加热；
64.(2)将步骤(1)得到的涂料使用涂布机均匀涂布在纤维原纸上，再进行烘干，烘干后进行压光、收卷和分切得到蒸笼用硅油纸3#。
65.其中，步骤(1)中加热温度为90℃，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为8min；步骤(2)中涂布量为3g/m2，烘干温度为100℃。
66.实施例4硅油纸4#
67.硅油纸4#由纤维原纸和涂布在纤维原纸表面的改性涂层组成；按照重量份数计，改性涂层由以下原料制备而成：功能组分25份和硅油60份；
68.其中，功能组分由以下组分制备得到：羧甲基纤维素20份、壳聚糖15份、助溶剂10份、氧化剂2份、氯化钙6份和碳酸钠15份。
69.助溶剂为1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐；氧化剂为质量百分比浓度为50％的过氧化氢溶液，纤维原纸为原浆纸；功能组分还包括ph调节剂，ph调节剂为乙酸；
70.功能组分的制备方法包括以下步骤：
71.(1)将羧甲基纤维素与50％的助溶剂混合，在50℃下搅拌均匀，降温至25℃后加入乙酸调节ph至4，加入氧化剂后搅拌，再加入壳聚糖，搅拌后静置反应6h；
72.(2)将步骤(1)得到的混合浆液升温至70℃，再加入氯化钙和剩下的助溶剂，搅拌均匀后加入碳酸钠，超声反应40min，用水洗涤两遍即得。
73.其中，步骤(1)中加入壳聚糖搅拌3min后再静置反应；步骤(2)超声频率为10khz，功率为80w。
74.硅油纸4#的制备方法，包括以下步骤：
75.(1)将功能组分和硅油混合，搅拌均匀并加热；
76.(2)将步骤(1)得到的涂料使用涂布机均匀涂布在纤维原纸上，再进行烘干，烘干后进行压光、收卷和分切得到蒸笼用硅油纸4#。
77.其中，步骤(1)中加热温度为90℃，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为8min；步骤(2)中涂布量为2g/m2，烘干温度为100℃。
78.对比例1对比硅油纸1#
79.对比例1与实施例1的不同之处在于：对比例1中不使用氧化剂。
80.对比例2对比硅油纸2#
81.对比例2与实施例1的不同之处在于：对比例2中羧甲基纤维素、壳聚糖和氧化剂的重量比为10:3:1。
82.对比例3对比硅油纸3#
83.对比例3与实施例1的不同之处在于：对比例3中使用的助溶剂为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。
84.对比例4对比硅油纸4#
85.对比例4与实施例1的不同之处在于：对比例4中制备功能组分时，ph调节至6。
86.对比例5对比硅油纸5#
87.对比例5与实施例1的不同之处在于：对比例5中功能组分制备时，助溶剂与羧甲基纤维素一起全部加入，后续氯化钙单独加入。
88.对比例6对比硅油纸6#
89.对比例6与实施例1的不同之处在于：对比例6中制备功能组分时，不使用超声反应，采用搅拌，搅拌速率为100r/min。
90.对比例7对比硅油纸7#
91.对比例7与实施例1的不同之处在于：对比例7中不使用壳聚糖。
92.对比例8对比硅油纸8#
93.对比例8与实施例1的不同之处在于：对比例8中不使用羧甲基纤维素。
94.对比例9对比硅油纸9#
95.对比例9与实施例1的不同之处在于：对比例9中不加入氯化钙和碳酸钠，直接加入市售纳米碳酸钙。
96.实施例5性能表征
97.1.力学性能测试
98.(1)将硅油纸1#-4#和对比硅油纸1#-9#按照gb/t 12914进行抗张强度的测试，同时分别取样进行密闭水蒸15min后测试纸张强度；
99.(2)将硅油纸1#-4#和对比硅油纸1#-9#按照gb/t457 2008中的方法进行耐折性能进行测定，统计断裂时折叠次数，重复3次，计算每组样品的平均值；
100.(3)分别取硅油纸1#-4#和对比硅油纸1#-9#裁剪成长15cm，宽2cm大小，选用宽度为2cm的普通胶带，将两者进行粘结重合，长度为10cm，在拉力机上进行测试，测试剥离力，其数值记为剥离强度，单位为n。重复3次取平均值。各项结果如表1所示。
101.表1力学性能测定
[0102][0103][0104]
结果表明，使用本技术所限定原料和方法制备得到的硅油纸1#-4#抗张强度优异，并且在水蒸后强度仍保持良好，不会被水气塌湿造成强度明显损失，同时还具备良好的耐折叠性能，不易卷曲易铺平，剥离强度较低，表明其易剥离，不易与食物粘连。
[0105]
对比硅油纸1#各项性能较差，分析为其纤维素未经氧化，壳聚糖无法接枝，碳酸钙的加强效果差；对比硅油纸2#各项性能较差，分析为其接枝反应不充分；对比硅油纸3#各项性能较差，分析为纤维素溶解效果差；对比硅油纸4#各项性能一般，分析为其氧化效果差，生成的供反应的醛基较少；对比硅油纸5#各项性能一般，分析为碳酸钙合成不充分；对比硅油纸6#各项性能一般，分析为碳酸钙合成中发生了团聚，纤维加强效果差；对比硅油纸7#各项性能较差，分析为纤维孔洞较多，也未得到加强；对比硅油纸8#各项性能较差；对比硅油纸9#各项性能一般，分析为纳米碳酸钙分散不均匀，且无法有效吸附在纤维表面。
[0106]
2.抗菌性能测试
[0107]
将硅油纸1#-4#和对比硅油纸1#-9#按照gb/t 21866进行抗菌率的检测，结果如表2所示。
[0108]
表2抗菌实验测定
[0109]
[0110][0111]
结果表明，使用本技术所限定原料和方法制备得到的硅油纸1#-4#抗菌效果优异，当日抗菌率均在99.5％以上，并且持续抗菌能力强，多日后抗菌率仍达99％以上，可重复使用。
[0112]
3.水蒸气透过率测试
[0113]
将硅油纸1#-4#和对比硅油纸1#-9#按照根据astm-e96增重法进行测定，温度为23
±
0.5℃，相对湿度为50
±
1％和75
±
1％，结果如表3所示。
[0114]
表3水蒸气透过量
[0115][0116]
结果表明，使用本技术所限定原料和方法制备得到的硅油纸1#-4#水蒸气透过量低，不易塌湿，可重复使用。
[0117]
以上所述，仅为本技术的实施例而已，本技术的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本技术的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。