[发明专利]一种基于石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素的导电加热食品包装纸及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素的导电加热食品包装纸及其制备方法，属于造纸行业中食品包装纸领域。本发明的导电加热食品包装纸，包括从下至上依次层叠的包装原纸、导电加热层和PLA淋膜层，其中，所述导电加热层是由石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素导电加热涂料制成，所述导电加热层厚度为10‑50μm，所述导电加热层电阻为50‑500Ω，所述导电加热层面积为100‑200cm²。本发明改性后的碳纳米管表面有较多羧基，通过改性可很好地改善碳纳米管本身分散性不好的问题。另外，本发明制备的食品包装纸可通过24v电源通电，实现对食物的快速保温加热，可确保食品安全。

技术领域

本发明属于造纸行业中食品包装纸领域，具体涉及一种基于石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素的导电加热食品包装纸及其制备方法。

背景技术

随着生活节奏的加快，饮食不规律、不健康是现代人常见的问题。虽然外卖业的发展一定程度上解决了餐饮问题，但是由于缺少监管，卫生安全问题同样影响着人们的健康。目前，现有文献报道所报道的自加热食品包装纸或容器主要通过附带的加热包发生化学反应以实现对食品的加热，这类自加热食品包装材料体积和重量较大，且在运输与使用过程中有一定的不安全因素，可能引发意外危险。

导电加热食品包装纸的作用原理主要是制备电阻等物理性能适合的涂料，并在食品包装原纸上进一步制作导电加热涂布层，并通过对加热层通电，使电能转换为热能，加热层升温达到合适加热食物的温度。导电加热食品包装纸制备主要需要有以下两个方面的核心问题：1)导电涂料的开发与制备，并使最终制备的导电加热层与原纸结合紧密、附着性能好，且电阻易于调控；2)采用涂布方式制备导电加热层，结合导电涂料的性能，确认合适的涂布工艺。

对于加热食品，最理想的状态是加热温度维持于90℃上下，可使食物处于良好的加热状态。此外，该包装纸的升温速率快慢直接影响到加热的效率。导电加热食品包装纸在通电后的升温速率快慢和最终温度是否维持在90℃是衡量加热性能的两个主要技术指标，而目前的相关研究中，均未见有文献报道相关的解决方案。

基于上述理由，特提出本申请。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素的导电加热食品包装纸及其制备方法。本发明主要通过对涂料组分、涂层厚度、包装纸大小、供电电压等进行控制，开发可行的导电加热食品包装纸升温性能的调控技术，并建立一种系统的指导方案，可制备80-100℃范围内任意目标温度的恒温导电加热层，并兼具高效升温的性能，为加热食品提供良好的条件。此外，石墨烯、氧化纳米纤维素和纸基材料三者之间通过氢键和π-π键的作用有很好的附着性能，由此制备的导电加热食品包装纸可在通电条件下用于食品加热。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素的导电加热食品包装纸，包括从下至上依次层叠的包装原纸、导电加热层和PLA淋膜层，其中，所述导电加热层是由石墨烯/改性碳纳米管/氧化纳米纤维素导电加热涂料制成，所述导电加热层厚度为10-50μm。

进一步地，上述技术方案，所述包装纸定量为40-100g/m²。

进一步地，上述技术方案，所述导电加热层电阻为50-500Ω，所述导电加热层面积为100-200cm²。

进一步地，上述技术方案，所述PLA淋膜层厚度为10-30μm。

进一步地，上述技术方案，所述包装原纸是将混合木浆、AKD与阳离子淀粉按质量比1：0.01-0.03：0.01-0.04混合后磨浆，控制磨浆浓度为4-6％，打浆度为60-70°SR，再利用长网纸机抄造得到。