摘 要：利用油酸對玉米秸稈纖維素乙醇殘渣木質素進行疏水改性后，配制成噴涂液噴涂于基材表面獲得木質素基超疏水涂層。采用紅外光譜、掃描電鏡、接觸角測試等分析方法對木質素基超疏水涂層進行表征。結果表明，木質素基超疏水涂層表面形貌與荷葉相似，由葡萄串狀微納米結構組成。木質素基超疏水涂層在抗酸堿腐蝕實驗中表現出良好的耐酸堿性;在酸性或堿性溶液中，木質素基超疏水涂層的表面接觸角始終都穩定在約153°。同時，該涂層對不同黏稠度的流體食品均有良好的抗粘附能力，相對于在普通塑料杯中，蜂蜜在該涂層表面的殘留量降低了93.5%。因此，實驗制得的木質素基超疏水涂層應用在食品包裝容器內壁，可有效防止流體食物在包裝上的殘留，減少浪費。
關鍵詞：木質素;疏水改性;超疏水涂層;食品包裝
《上海造紙》是由上海造紙學會主辦的期刊。
世界范圍內，每年由于流體食物傾倒不完全而導致的浪費巨大，特別是如蜂蜜、酸奶、果汁等高附加值、高黏稠度的流體食品。制備超疏水界面包裝材料以解決此類問題成為節約資源的重要途徑之一。
從熱力學角度出發，當界面和液體接觸后，界面表面自由能降低的過程叫界面潤濕過程[1]，反之，即為不潤濕。界面表現的潤濕行為主要由其化學組成、微觀幾何結構和宏觀幾何形狀共同決定[2-3]。評價界面表面的親疏水性質一般是通過純水在其表面的潤濕情況而定，即水的表面接觸角;表面接觸角越大，說明界面表面疏水性也越好。超疏水材料具有防水、防銹蝕[4]、自清潔、抗粘附[5]等一系列特殊性質，在食品包裝、防水材料、海洋溢油回收[6]及交通運輸方面都有廣闊的應用前景[7]。然而，傳統化學方法制備的納米、微米粒徑的無機晶體材料[8]和有機/無機復合界面材料存在著成本高、加工工藝復雜、難于大批量生產、無法應用于食品行業等缺點[9]。因此，開發出一種無毒無味、可用于食品包裝容器的超疏水界面材料成為了一個全新的研究挑戰[10-11]。
木質素是自然界中一種可再生、無毒無味且具有三維網絡狀結構的天然大分子。木質素作為制漿造紙產業的副產物，大多以堿回收的方式被燒掉以回收熱能，使其沒有得到充分合理的利用。
本課題利用木質素與油酸為原料制備了木質素基
超疏水涂層并用于食品包裝容器內壁以減少流體食品在傾倒過程中的殘留現象;研究了木質素基超疏水涂層對不同黏稠度流體食品的抗粘附情況。
1 實 驗
1.1 原料
玉米秸稈纖維素乙醇殘渣，中糧集團有限公司;無水乙醇，工業級，沈陽新興試劑廠;四氫呋喃、3-[4，5-二甲基噻唑-2-基]-2，5-二苯基四氮唑溴鹽(MTT)，色譜純，阿拉丁試劑有限公司;吡啶、油酸、鹽酸、三乙胺、二甲基亞砜，分析純，天津科密歐化學試劑有限公司;醋酸酐、溴化鉀、乙醚、丙酮、正己烷，分析純，國藥集團化學試劑有限公司。
1.2 儀器
蒸煮鍋，IMT-ZZ01，東莞恒科儀器有限公司;水分分析儀，HE53/02，梅特勒-托利多公司;電子天平，MS-TS，梅特勒-托利多公司;冷凍干燥機，FREEZone，美國Labconco公司;pH計，STARTER2100，奧豪斯儀器有限公司;磁力攪拌器，RET基礎型，IKA;傅里葉變換紅外光譜儀，Spectrum-B型，常州國華電器有限公司;熱重分析儀，Q50，美國TA公司;差式掃描熱量儀(DSC)，Q200，美國TA公司;掃描電子顯微鏡，JSM-7800F，日本電子株式會社;紫外-可見分光光度計，1006M031，上海瓦里安光譜分析儀器有限公司;靜滴接觸角/界面張力測量儀，OCA35，瑞典百歐林。
1.3 木質素的提取
取80.0 g絕干玉米秸稈纖維素乙醇殘渣放入蒸煮鍋中，加入濃度為50%的乙醇溶液，料液比為1∶10，蒸煮最高溫度為130℃，蒸煮1 h，蒸煮結束后保溫70 min。蒸煮液經過濾后，分為黑液和濾餅，用去離子水將黑液等比例稀釋后，再用鹽酸調節pH值為2，靜置10～12 h后過濾，得到棕黃色木質素濾餅，冷凍干燥后備用。
1.4 超疏水材料的制備
1.4.1 制備油酸改性木質素
取1 g上述制備的木質素溶解在30 mL四氫呋喃中，加入0.48 g三乙胺，緩慢向體系中滴加1.2 g油酸，在磁力攪拌的條件下反應72 h，反應過程如圖1所示。反應結束后，將體系中的液體緩慢滴入500 mL去離子水中并不斷攪拌，直到有黃褐色沉淀析出，經布氏漏斗過濾得到濾餅，用乙醚多次沖洗濾餅以除去未反應的油酸和小分子鹽(三乙胺鹽酸鹽)，最后得到油酸改性木質素，冷凍干燥后防潮保存備用，油酸改性木質素得率為83%。
1.4.2 木質素基超疏水涂層的制備
木質素基超疏水涂層制備過程如圖2所示。由圖2可知，取200 mg上述制備的油酸改性木質素溶于20 mL 丙酮-正己烷混合液中，然后用噴槍將混合液均勻噴涂在玻璃片表面即可得到木質素基超疏水涂層。
1.5 木質素基超疏水涂層的表征
1.5.1 紅外光譜分析
采用傅里葉變換紅外光譜儀對油酸改性木質素樣品進行結構分析。首先將樣品進行紅外燈干燥處理，然后按質量比1∶100稱取油酸改性木質素樣品與溴化鉀晶體，充分研磨后置入壓片機壓成薄片，采用Spectrum-B型紅外光譜儀測定其紅外光譜。同時，用壓片機制作一個溴化鉀空白片，將油酸涂在空白片上，進行油酸的紅外光譜測定。
1.5.2 掃描電鏡分析
對未改性木質素及干燥后的、噴涂有木質素基超疏水涂層的玻璃片進行表面噴金處理，利用掃描電鏡對其進行表面形貌觀測，觀察木質素基超疏水涂層表面是否具有微納米復合結構[12]。
