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壳聚糖/聚乙烯醇改善纸基材料的水蒸气和氧气阻隔性能研究
Study on Using Chitosan/Polyvinyl Alcohol to Improve the Water Vapor and Oxygen Barrier Properties of Paper-based Materials
收稿日期：2021-12-07  
DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2022.05.003
关键词:  壳聚糖  聚乙烯醇  分层涂布  共混涂布  水蒸气阻隔  氧气阻隔
Key Words:chitosan  polyvinyl alcohol  layering coating  blending coating  water vapor barrier  oxygen barrier
基金项目:国家自然科学基金项目（32001276，32171727）。
作者单位邮编
刘晓菲 中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102
制浆造纸国家工程实验室， 北京，100102 		100102
张雪 中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102
制浆造纸国家工程实验室， 北京，100102
广东壮丽彩印股份有限公司，广东汕头，515041
华南理工大学，广东广州，510641 		510641
赵雨萌 中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102
制浆造纸国家工程实验室， 北京，100102 		100102
程芸 中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102
制浆造纸国家工程实验室， 北京，100102 		100102
胡小莉 中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102
制浆造纸国家工程实验室， 北京，100102 		100102
张红杰* 中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102
制浆造纸国家工程实验室， 北京，100102 		100102
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摘要:研究了壳聚糖和聚乙烯醇在改善纸基材料水蒸气（极性气体）和氧气（非极性气体）阻隔性能上的应用效果，探讨了壳聚糖/聚乙烯醇不同质量比和不同复合方式（共混和分层）对纸基材料水蒸气和氧气阻隔性能、机械性能和涂层稳定性的影响。结果表明，随着壳聚糖和聚乙烯醇质量比的降低，纸基材料的水蒸气阻隔性能逐渐增强，同时氧气阻隔性能逐渐降低；壳聚糖/聚乙烯醇分层涂布纸的水蒸气和氧气透过量均低于壳聚糖/聚乙烯醇共混涂布纸。当壳聚糖和聚乙烯醇的质量比为1∶1时，壳聚糖/聚乙烯醇分层涂布纸的水蒸气透过量和氧气透过量分别为9.36 g/(m2·d)和31.93 cm3/(m2·d)；与纯壳聚糖涂布纸相比，水蒸气透过量降低了约92%，与壳聚糖/聚乙烯醇共混涂布纸相比，水蒸气透过量降低了约68%，氧气透过量降低了约67%。
Abstract:In this paper， the application effect of chitosan and polyvinyl alcohol in improving the barrier properties of paper-based materials for water vapor （polar gas） and oxygen （non-polar gas） was studied. The effects of different mass ratios of chitosan/polyvinyl alcohol and different compounding methods （blending and layering） on the water vapor and oxygen barrier properties， mechanical properties and coating stability of paper-based materials were studied. The results showed that as the mass ratio of chitosan/polyvinyl alcohol decreased， the water vapor barrier properties of paper-based materials gradually increased， while the oxygen barrier properties gradually decreased. Compared with the chitosan/polyvinyl alcohol blending-coated paper， the chitosan/polyvinyl alcohol layering-coated paper had lower water vapor and oxygen transmission ratio. When the mass ratio of chitosan and polyvinyl alcohol was 1∶1， the water vapor and oxygen transmission rate of chitosan/polyvinyl alcohol layering-coated paper were 9.36 g/（m2·d） and 31.93 cm3/（m2·d）， respectively. Compared with the pure chitosan-coated paper， the water vapor transmission rate was reduced by about 92%. Compared with the chitosan/polyvinyl alcohol blending-coated paper， the water vapor and oxygen transmission rate were reduced by about 68% and 67%， respectively.
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