一、研究背景：

日常生活中，人们对环保包装材料的要求越来越严格。从过去十年来看，新型环保包装材料的使用量成倍增加，但纸和纸板仍然是包装领域中广泛使用的唯一可回收材料。然而，纤维素固有的亲水性不利于纸基包装材料在润湿情况下的阻隔性能和机械性能。相比之下，对水分不敏感和高强特性是合成塑料包装材料的典型特性，如PE和PVC，但它们对环境的负面影响一直存在争议。石油基塑料或铝这样的阻隔材料通常会与纸板结合在一起，作为多层结构中的屏障层或加强层，但回收过程很难将纤维素从金属或塑料薄膜中彻底分离。因此，制备可规模化生产的生物可降解、可再生的防水纸基包装材料有助于解决当前的问题。

二、文章简介：

近日，我室植物纤维材料研究团队对高强度、超疏水的纸基包装材料进行了深入研究，相应成果以“High-strength and super-hydrophobic multilayered paper based on nano-silica coating and micro-fibrillated cellulose”为题发表在期刊Carbohydrate Polymers，本团队的王斌副研究员、李金鹏博士后为通讯作者。

本文提出了一种简便的策略，以纸浆纤维、微纤化纤维素(MFC)和纳米二氧化硅(n-SiO₂)为原料，制备具有疏水性能和空气阻隔性能的高强度、超疏水包装纸。通过多层组装和喷涂的方法，将MFC和n-SiO₂分别组装在纤维素纸基的表面上，赋予了这种可生物降解复合纸力学性能和超疏水性能。多层膜的干抗拉强度和湿抗拉强度分别达到了6542.5 N/m和5875 N/m，提高了56%和2277%。拥有优异力学性能的多层纸的空气透过率(3.17×10^-3 μm∙Pa^-1∙s^-1)，氧气透过率(9.687 cm³·m^-2·day^-1·atm)，水蒸气透过率(378.24 g·m^-2·day-1)都非常低，接触角约为151.2°。总的来说，通过微/纳米结构和疏水表面直接构建在纤维素纸板上，为在造纸工业中大规模生产可生物降解包装材料提供了理论依据和可行性。

图1 高强度、超疏水包装材料制备流程及效果

图2 高强度、超疏水包装材料的强度优化效果

图3 本研究与现有报道的比较分析

三、文献链接：

Authors: Haoying Chen, Bin Wang*, Jinpeng Li*, Guangdong Ying*, Kefu Chen

Title: High-strength and super-hydrophobic multilayered paper based on nano-silica coating and micro-fibrillated cellulose

Published in: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119371