中科院黑科技：让包装纸也能“防水”，助力“以纸代塑”新突破

中科院黑科技：让包装纸也能“防水”，助力“以纸代塑”新突破

引用

中国科学院

等

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来源

1.

https://www.cas.cn/syky/202107/t20210714_4798603.shtml

2.

http://www.ipc.cas.cn/xwzx/kyjz/202107/t20210712_6130508.html

3.

https://www.sohu.com/a/621071367_121123919

4.

https://ipc.cas.cn/xwzx/kyjz/202112/t20211201_6283226.html

5.

https://www.sohu.com/a/682168415_121076147

6.

https://www.yutoeco.cn/%E6%96%B0%E6%9D%90%E6%96%99%E7%A0%94%E5%8F%91%E8%A7%A3%E5%86%B3%E6%96%B9%E6%A1%88_nc13

7.

http://www.clyjxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0715/1522.html

8.

https://www.solenis.com/zh-cn/research-and-development/innovations/topscreen-water-repellent-barrier-coatings/

塑料污染已成为全球性环境问题，尤其在包装领域，寻找可替代传统塑料的环保材料成为当务之急。中科院理化所功能高分子材料研究中心吴敏研究员课题组提出了一种新型环保包装纸技术，通过调控纤维素材料的形貌和性能，成功制备出具有优异防水性能的纸张，为“以纸代塑”提供了新的解决方案。

传统纸张由于其固有的亲水性，防水性能较差，限制了其在包装领域的应用。为了解决这一问题，中科院理化所的研究团队提出了一种创新的疏水改性策略。

研究团队首先利用机械处理技术制备出不同尺度的疏水片状纤维素。通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，随着机械处理时间的延长，纤维素的片状结构逐渐形成（图1）。随后，团队通过调控不同片状纤维素的含量，制备出环保型水基纸用防水剂。实验结果显示，防水剂中疏水片状纤维素的含量与纸张的疏水性能呈先上升后下降的趋势（图2）。

经过疏水改性的纸张展现出优异的耐水性能。即使在水中浸泡8小时，纸张仍能保持其原有的状态（图3）。与市面上常见的A品牌和B品牌包装袋相比，该疏水包装纸在较低克重（80 g/m2）下就实现了显著的性能提升：

• 横向湿抗张强度最高可达1.12 kN/m，比A品牌和B品牌分别提高了387%和918%
• 纵向湿抗张强度最高可达1.81 kN/m，比A品牌和B品牌分别提高了364%和1545%
• Cobb值仅为16 g/m2，水接触角最高可达140°，展现出优异的疏水和抗水性能

更值得一提的是，改性后的纸张颜色变化轻微，保持了良好的可印刷性能（图4）。

随着环保意识的提升，越来越多的企业开始寻求塑料包装的替代方案。巴斯夫公司推出的Joncryl® HPB水性阻隔涂料就是一个典型案例。这种可热封的液体阻隔涂层不仅能替代传统的聚乙烯淋膜，还具有可再浆化的优点，有助于降低造纸厂对原生浆的依赖。

巴斯夫亚太区树脂与助剂业务管理副总裁肖文表示：“我们的研发团队已成功开发出全新产品组合 Joncryl® HPB 4K，具有与聚乙烯（PE）淋膜相媲美的性能，有助于行业回收利用废旧包装，减少造纸厂对原生浆的消耗。”

然而，与中科院理化所的技术相比，巴斯夫的解决方案仍存在一定的局限性。例如，Joncryl® HPB需要通过涂层工艺施加，而中科院的疏水改性技术则可以直接在造纸过程中实现，工艺更为简单高效。

中科院理化所的这项创新技术不仅解决了纸张防水性能差的问题，更为“以纸代塑”提供了新的可能性。随着技术的进一步完善和产业化推进，这种环保包装纸有望在食品包装、物流运输等多个领域得到广泛应用，为减少塑料污染、推动包装行业绿色转型做出重要贡献。

在当前全球积极推进碳中和、发展循环经济的背景下，这类环保创新技术的出现无疑为包装行业的可持续发展注入了新的动力。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，我们有理由相信，未来将会有更多高性能的环保包装材料进入市场，为保护地球环境做出贡献。