木質(zhì)素基超疏水涂層的制備與表征

張雨晴　王璽傲　王興　李堯　周景輝

摘 要：利用油酸對(duì)玉米秸稈纖維素乙醇?xì)堅(jiān)举|(zhì)素進(jìn)行疏水改性后，配制成噴涂液噴涂于基材表面獲得木質(zhì)素基超疏水涂層。采用紅外光譜、掃描電鏡、接觸角測(cè)試等分析方法對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層進(jìn)行表征。結(jié)果表明，木質(zhì)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(jié)構(gòu)組成。木質(zhì)素基超疏水涂層在抗酸堿腐蝕實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的耐酸堿性;在酸性或堿性溶液中，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角始終都穩(wěn)定在約153°。同時(shí)，該涂層對(duì)不同黏稠度的流體食品均有良好的抗粘附能力，相對(duì)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(shí)驗(yàn)制得的木質(zhì)素基超疏水涂層應(yīng)用在食品包裝容器內(nèi)壁，可有效防止流體食物在包裝上的殘留，減少浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)素;疏水改性;超疏水涂層;食品包裝

中圖分類(lèi)號(hào)：TS721;TQ352.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2019.03.18

世界范圍內(nèi)，每年由于流體食物傾倒不完全而導(dǎo)致的浪費(fèi)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(lèi)問(wèn)題成為節(jié)約資源的重要途徑之一。

從熱力學(xué)角度出發(fā)，當(dāng)界面和液體接觸后，界面表面自由能降低的過(guò)程叫界面潤(rùn)濕過(guò)程[1]，反之，即為不潤(rùn)濕。界面表現(xiàn)的潤(rùn)濕行為主要由其化學(xué)組成、微觀幾何結(jié)構(gòu)和宏觀幾何形狀共同決定[2-3]。評(píng)價(jià)界面表面的親疏水性質(zhì)一般是通過(guò)純水在其表面的潤(rùn)濕情況而定，即水的表面接觸角;表面接觸角越大，說(shuō)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(zhì)，在食品包裝、防水材料、海洋溢油回收[6]及交通運(yùn)輸方面都有廣闊的應(yīng)用前景[7]。然而，傳統(tǒng)化學(xué)方法制備的納米、微米粒徑的無(wú)機(jī)晶體材料[8]和有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合界面材料存在著成本高、加工工藝復(fù)雜、難于大批量生產(chǎn)、無(wú)法應(yīng)用于食品行業(yè)等缺點(diǎn)[9]。因此，開(kāi)發(fā)出一種無(wú)毒無(wú)味、可用于食品包裝容器的超疏水界面材料成為了一個(gè)全新的研究挑戰(zhàn)[10-11]。

木質(zhì)素是自然界中一種可再生、無(wú)毒無(wú)味且具有三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的天然大分子。木質(zhì)素作為制漿造紙產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，大多以堿回收的方式被燒掉以回收熱能，使其沒(méi)有得到充分合理的利用。

本課題利用木質(zhì)素與油酸為原料制備了木質(zhì)素基

超疏水涂層并用于食品包裝容器內(nèi)壁以減少流體食品在傾倒過(guò)程中的殘留現(xiàn)象;研究了木質(zhì)素基超疏水涂層對(duì)不同黏稠度流體食品的抗粘附情況。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料

玉米秸稈纖維素乙醇?xì)堅(jiān)?，中糧集團(tuán)有限公司;無(wú)水乙醇，工業(yè)級(jí)，沈陽(yáng)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(xué)試劑有限公司;醋酸酐、溴化鉀、乙醚、丙酮、正己烷，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)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(jī)，F(xiàn)REEZone，美國(guó)Labconco公司;pH計(jì)，STARTER2100，奧豪斯儀器有限公司;磁力攪拌器，RET基礎(chǔ)型，IKA;傅里葉變換紅外光譜儀，Spectrum-B型，常州國(guó)華電器有限公司;熱重分析儀，Q50，美國(guó)TA公司;差式掃描熱量?jī)x（DSC），Q200，美國(guó)TA公司;掃描電子顯微鏡，JSM-7800F，日本電子株式會(huì)社;紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，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(cè)量?jī)x，OCA35，瑞典百歐林。

1.3 木質(zhì)素的提取

取80.0 g絕干玉米秸稈纖維素乙醇?xì)堅(jiān)湃胝糁箦佒?，加入濃度?0%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(jié)束后保溫70 min。蒸煮液經(jīng)過(guò)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(diào)節(jié)pH值為2，靜置10～12 h后過(guò)濾，得到棕黃色木質(zhì)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(zhì)素

取1 g上述制備的木質(zhì)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(yīng)72 h，反應(yīng)過(guò)程如圖1所示。反應(yīng)結(jié)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(jīng)布氏漏斗過(guò)濾得到濾餅，用乙醚多次沖洗濾餅以除去未反應(yīng)的油酸和小分子鹽（三乙胺鹽酸鹽），最后得到油酸改性木質(zhì)素，冷凍干燥后防潮保存?zhèn)溆?，油酸改性木質(zhì)素得率為83%。

1.4.2 木質(zhì)素基超疏水涂層的制備

木質(zhì)素基超疏水涂層制備過(guò)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(zhì)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(zhì)素基超疏水涂層。

1.5 木質(zhì)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(duì)油酸改性木質(zhì)素樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。首先將樣品進(jìn)行紅外燈干燥處理，然后按質(zhì)量比1∶100稱(chēng)取油酸改性木質(zhì)素樣品與溴化鉀晶體，充分研磨后置入壓片機(jī)壓成薄片，采用Spectrum-B型紅外光譜儀測(cè)定其紅外光譜。同時(shí)，用壓片機(jī)制作一個(gè)溴化鉀空白片，將油酸涂在空白片上，進(jìn)行油酸的紅外光譜測(cè)定。

1.5.2 掃描電鏡分析

對(duì)未改性木質(zhì)素及干燥后的、噴涂有木質(zhì)素基超疏水涂層的玻璃片進(jìn)行表面噴金處理，利用掃描電鏡對(duì)其進(jìn)行表面形貌觀測(cè)，觀察木質(zhì)素基超疏水涂層表面是否具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)[12]。

1.5.3 表面接觸角分析

采用靜態(tài)滴定法對(duì)噴涂有木質(zhì)素基超疏水涂層的玻璃片表面進(jìn)行表面接觸角測(cè)試。在室溫條件下，將干燥的木質(zhì)素基超疏水涂層玻璃片置于靜滴接觸角/界面張力測(cè)量?jī)x上進(jìn)行表面接觸角的測(cè)量。

1.5.4 小鼠成骨細(xì)胞活力檢測(cè)

將小鼠成骨細(xì)胞置于含10%胎牛血清（FBS）的細(xì)胞培養(yǎng)液中，在37℃、5%CO2、相對(duì)濕度95%的環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)。用MTT比色法檢測(cè)油酸改性木質(zhì)素對(duì)小鼠成骨細(xì)胞活力[13]的影響。分別在0.02 mL不同濃度（0.2、0.4、0.8、1.6和3.2 mg/mL）的油酸改性木質(zhì)素溶液中孵育小鼠成骨細(xì)胞24 h，然后將 0.02 mL新鮮配制的、濃度為2.5 mg/mL 的MTT溶液分別加入到不同濃度的油酸改性木質(zhì)素溶液中，繼續(xù)孵育小鼠成骨細(xì)胞4 h后，小心取出培養(yǎng)體系中的上清液，加入2 mL二甲基亞砜溶液并混合均勻。用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量該上清液在570 nm處的吸光度，即為實(shí)驗(yàn)樣品的吸光度。另取0.02 mL上述MTT溶液加入到未經(jīng)油酸改性木質(zhì)素溶液孵育的小鼠成骨細(xì)胞體系中，做空白樣品的紫外吸光度測(cè)定。小鼠成骨細(xì)胞活力[14]按照式（1）計(jì)算：

細(xì)胞活力=（實(shí)驗(yàn)樣品吸光度/空白樣品吸光度）×100%（1）

1.5.5 熱穩(wěn)定性分析

采用熱重分析法（TGA）對(duì)未改性木質(zhì)素和木質(zhì)素基超疏水涂層的熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析。分別稱(chēng)取5～10 mg的未改性木質(zhì)素和木質(zhì)素基超疏水涂層（從玻璃片上刮取，下同）于TGA檢測(cè)專(zhuān)用鉑金盤(pán)中，對(duì)其進(jìn)行熱失重檢測(cè)。測(cè)試條件為：氮?dú)饬魉?0 mL/min，升溫速率20℃/min，升溫區(qū)間為30～600℃。

未改性木質(zhì)素和木質(zhì)素基超疏水涂層樣品充分干燥后，采用差示掃描熱量法（DSC）分析其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。分別稱(chēng)取5～10 mg的未改性木質(zhì)素和木質(zhì)素基超疏水涂層，采用美國(guó)TA公司的Q200型差示掃描量熱儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試條件為：氮?dú)饬魉?0 mL/min，升溫速率10℃/min，溫度區(qū)間30～200℃。

1.5.6 溫度對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層表面疏水性的影響

將兩片表面接觸角均為153.1°的木質(zhì)素基超疏水涂層樣品分別放入60℃和90℃的烘箱中，每隔5 min 取出，檢測(cè)木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角。

1.5.7 pH值對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層表面疏水性的影響

實(shí)驗(yàn)中，用HCl和NaOH配制不同pH值的溶液（pH值2～13），并測(cè)試不同pH值溶液在木質(zhì)素基超疏水涂層上的表面接觸角。

1.5.8 接觸時(shí)間對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層疏水性的影響

將噴有木質(zhì)素基超疏水涂層的玻璃片浸泡在去離子水中，每隔1 h拿出并測(cè)量此時(shí)的表面接觸角，再將樣品放回水中，重復(fù)多次操作，分析浸泡時(shí)間對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層疏水性的影響。

1.6 木質(zhì)素基超疏水涂層對(duì)不同流體食品的疏水性實(shí)驗(yàn)

本課題選取了蜂蜜、牛奶、果汁、茶、酒、咖啡6種生活中常見(jiàn)的流體食品進(jìn)行疏水性實(shí)驗(yàn)。在6個(gè)相同塑料杯（PP）內(nèi)壁上噴涂木質(zhì)素基超疏水涂層，再將上述6種流體食品分別倒?jié)M塑料杯并放置5 min。然后，將液體倒出，精確稱(chēng)量此時(shí)各液體在塑料杯中的殘留量。另外，準(zhǔn)備6個(gè)同樣的塑料杯，不做木質(zhì)素基超疏水涂層噴涂處理，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，精確稱(chēng)量6種流體食品在未噴涂木質(zhì)素基超疏水涂層塑料杯中的殘留量，作空白樣參照。傾倒實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行且所有液體都處于室溫狀態(tài)（25℃）。

2 結(jié)果與討論

2.1 油酸改性木質(zhì)素的紅外光譜分析

采用傅里葉變換紅外光譜分析儀對(duì)未改性木質(zhì)素、油酸及油酸改性木質(zhì)素進(jìn)行紅外譜圖測(cè)定，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，3420 cm-1處的峰為羥基伸縮振動(dòng)峰，圖中可明顯看出油酸改性木質(zhì)素的羥基伸縮振動(dòng)峰較未改性木質(zhì)素的羥基伸縮振動(dòng)峰弱很多，這說(shuō)明油酸與木質(zhì)素反應(yīng)較充分，去羥基化程度比較徹底;3007 cm-1處的峰為油酸上CC雙鍵的伸縮振動(dòng)峰，2928、2853及1463 cm-1處的峰為C—H單鍵的伸縮振動(dòng)峰;CO的伸縮振動(dòng)峰出現(xiàn)在1710 cm-1處，這些振動(dòng)峰均為油酸的特征峰;油酸改性木質(zhì)素在這幾個(gè)位置也表現(xiàn)出不同強(qiáng)度的紅外特征峰。同時(shí)，由于油酸上的—COOH與木質(zhì)素上的—OH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成酯鍵（—COO—），因此，在油酸改性木質(zhì)素的紅外譜圖中沒(méi)有出現(xiàn)1801 cm-1處—COOH的伸縮振動(dòng)峰。綜上可知，木質(zhì)素與油酸之間形成了穩(wěn)固的共價(jià)鍵連接，油酸對(duì)木質(zhì)素改性成功。

2.2 油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層表面形貌分析

木質(zhì)素基超疏水涂層的表面掃描電子顯微鏡（SEM）圖如圖4所示。圖4（a）為未改性木質(zhì)素的表面結(jié)構(gòu)，由圖4（a）可知，未改性木質(zhì)素是以球狀或塊狀的多尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)聚集存在。圖4（b）為木質(zhì)素基超疏水涂層的SEM圖，從圖4（b）中可以清晰地看到木質(zhì)素基超疏水涂層呈均勻分布的葡萄串狀微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，粒徑分布在70～110 μm。圖4（c）為木質(zhì)素基超疏水涂層中某一個(gè)葡萄串狀結(jié)構(gòu)放大后的SEM圖，由圖4（c）可知，該結(jié)構(gòu)為微納米級(jí)的突起，直徑在10 μm左右。這一結(jié)果表明，油酸改性后的木質(zhì)素依然保留多尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)，即木質(zhì)素基超疏水涂層也是由多尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，包括微米級(jí)、亞微米級(jí)和納米級(jí)尺寸的結(jié)構(gòu)。該多尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)是木質(zhì)素基涂層具有超疏水性的一個(gè)重要原因。

2.3 油酸改性木質(zhì)素對(duì)小鼠成骨細(xì)胞活力的影響

通過(guò)MTT法測(cè)試油酸改性木質(zhì)素對(duì)小鼠成骨細(xì)胞活力的影響。分別在濃度為0（空白樣）、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2 mg/mL的油酸改性木質(zhì)素中培育小鼠成骨細(xì)胞24 h，小鼠成骨細(xì)胞活力變化如圖5所示。在沒(méi)有往培養(yǎng)基中加入油酸改性木質(zhì)素溶液前，小鼠成骨細(xì)胞活力標(biāo)記為100%。由圖5可知，隨著油酸改性木質(zhì)素濃度的增加，小鼠成骨細(xì)胞活力急劇提高，油酸改性木質(zhì)素濃度為0.2 mg/mL時(shí)，相對(duì)于空白樣，小鼠成骨細(xì)胞活力提高了25%;當(dāng)油酸改性木質(zhì)素濃度達(dá)到3.2 mg/mL時(shí)，相對(duì)于空白樣，小鼠成骨細(xì)胞活力提高了10倍。這表明，油酸改性木質(zhì)素對(duì)小鼠成骨細(xì)胞沒(méi)有毒性，并且可顯著提高小鼠成骨細(xì)胞活力。

2.4 木質(zhì)素基超疏水涂層熱穩(wěn)定性分析

圖6（a）為未改性木質(zhì)素及油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層的DSC曲線(xiàn)。由圖6（a）可知，未改性木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為137℃，而油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層在約125℃出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變。未改性木質(zhì)素和油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層的熱失重（TG）曲線(xiàn)如圖6（b）所示。由圖6（b）可知，未改性木質(zhì)素在90℃出現(xiàn)了4%的質(zhì)量損失，這部分質(zhì)量損失可歸結(jié)于木質(zhì)素中游離水的蒸發(fā)。溫度低于200℃時(shí)，油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層的質(zhì)量損失不明顯。隨著溫度的升高（>200℃），油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層的質(zhì)量急劇降低，持續(xù)到約400℃，這主要是由于油酸改性木質(zhì)素中的酯鍵在高溫下不穩(wěn)定所導(dǎo)致的。

2.5 溫度對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層疏水性的影響

已有研究表明，蜂蠟超疏水涂層在長(zhǎng)時(shí)間加熱過(guò)程中，其超疏水性會(huì)下降。這是因?yàn)樵诟邷丨h(huán)境中，蜂蠟的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)塌陷導(dǎo)致表面接觸角減小[15]，疏水性下降。因此，溫度對(duì)超疏水性涂層疏水性的影響顯著。本課題研究了溫度對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層表面接觸角的影響，結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，當(dāng)溫度為60℃時(shí)，隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角能穩(wěn)定在約153°，可保持涂層的超疏水性。溫度為90℃時(shí)，當(dāng)接觸時(shí)間小于10 min時(shí)，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角有小幅降低，當(dāng)接觸時(shí)間為10～25 min時(shí)，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角迅速降低，當(dāng)接觸時(shí)間為30 min時(shí)，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角為128.4°。結(jié)果表明，木質(zhì)素基超疏水涂層在常溫環(huán)境下有較好的穩(wěn)定性，可保證其優(yōu)異的超疏水性;當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，由于木質(zhì)素基材在高溫環(huán)境下熱穩(wěn)定性較差以及酯類(lèi)物質(zhì)不耐高溫的原因，致使其疏水性下降。

2.6 pH值對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層疏水性的影響

本課題中采用酸堿溶液表面接觸法測(cè)試木質(zhì)素基超疏水涂層的耐酸堿性。用鹽酸和氫氧化鈉分別配制不同pH值的溶液，測(cè)試木質(zhì)素基超疏水涂層在不同pH值溶液中的表面浸潤(rùn)情況，結(jié)果如圖8所示。木質(zhì)素經(jīng)油酸改性后，酸性或堿性溶液無(wú)法透過(guò)改性木質(zhì)素表面的油酸膜而接觸到涂層下的基材，因此，油酸改性賦予了木質(zhì)素基超疏水涂層良好的耐酸堿性。由圖8可知，在pH值=2和pH值=13的條件下，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角仍可維持在約153°。結(jié)果表明，酸性或堿性溶液對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層表面的潤(rùn)濕性均沒(méi)有明顯的影響，涂層在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿條件下仍可保持良好的超疏水性，即涂層具有耐酸堿性。

2.7 浸泡時(shí)間對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層疏水性的影響

將噴涂有木質(zhì)素基超疏水涂層的玻璃片浸泡在水中，分析浸泡時(shí)間對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層表面接觸角的影響，結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角沒(méi)有明顯變化，涂層對(duì)水的表面接觸角始終都穩(wěn)定在約153°，呈現(xiàn)良好的超疏水性。這可能是由于木質(zhì)素基超疏水涂層與玻璃片表面有氫鍵結(jié)合，雖然這種氫鍵結(jié)合并不穩(wěn)定，但在靜止的水環(huán)境中不存在剪切力，氫鍵不會(huì)被破壞，所以木質(zhì)素基超疏水涂層的疏水性不受到影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在靜態(tài)環(huán)境中，浸泡7 h 不會(huì)影響木質(zhì)素基超疏水涂層的疏水性。

2.8 木質(zhì)素基超疏水涂層對(duì)不同流體食品的抗粘附實(shí)驗(yàn)

本課題選取6種流體食品進(jìn)行木質(zhì)素基超疏水涂層對(duì)流體食品的抗粘附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖10所示。由圖10可知，相對(duì)于普通塑料杯，6種流體食品在噴涂有木質(zhì)素基超疏水涂層的塑料杯中的殘留量均有大幅下降。其中，蜂蜜和牛奶，這2種高黏稠度的流體食品，在普通塑料杯內(nèi)的殘留量分別為3.1 g和1.7 g，而在木質(zhì)素基超疏水涂層的塑料杯中，殘留量只有0.2 g和0.1 g，相對(duì)于在普通塑料杯中，殘留量降低了93.5%和94.1%。而綠茶和紅酒這兩種低黏稠度流體食品，在普通塑料杯中殘留量仍有1 g以上，而在噴涂有木質(zhì)素基超疏水涂層的塑料杯中，殘留量幾乎為0。因此，本課題制備的木質(zhì)素基超疏水涂層可顯著減少流體食品在包裝容器內(nèi)壁的殘留量。

3 結(jié) 論

本課題利用油酸對(duì)玉米秸稈纖維素乙醇?xì)堅(jiān)举|(zhì)素進(jìn)行改性以制備木質(zhì)素基超疏水涂層，對(duì)木質(zhì)素基超疏水涂層的表面形貌、紅外譜圖進(jìn)行探究，并研究了該涂層的熱穩(wěn)定性、耐酸堿性、溫度和浸泡時(shí)間對(duì)涂層穩(wěn)定性的影響以及涂層對(duì)于不同流體食品的抗粘附性，主要結(jié)論如下。

3.1 油酸可有效取代木質(zhì)素上的羥基，得到的木質(zhì)素基超疏水涂層的疏水性顯著提高。

3.2 油酸改性木質(zhì)素基超疏水涂層表面由葡萄串狀微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，其表面微納米級(jí)的突起直徑約10 μm。

3.3 木質(zhì)素基超疏水涂層在水中浸泡7 h后，表面接觸角依然可維持在約153°。且木質(zhì)素基超疏水涂層具有良好的耐酸堿性，在pH值=2和pH值=13的條件下，木質(zhì)素基超疏水涂層的表面接觸角仍可維持在約153°。同時(shí)，油酸改性木質(zhì)素可顯著提高小鼠成骨細(xì)胞活力，當(dāng)油酸改性木質(zhì)素的濃度為3.2 mg/mL時(shí)，與空白樣相比，小鼠成骨細(xì)胞活力提高了10倍。

3.4 木質(zhì)素基超疏水涂層對(duì)不同黏稠度的流體食品均有良好的抗粘附能力，相對(duì)于在普通塑料杯中，蜂蜜在噴涂有木質(zhì)素超疏水涂層塑料杯中的殘留量降低了93.5%。

參 考 文 獻(xiàn)

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Abstract：In this paper， cellulose ethanol residue lignin was selected as the substrate for preparation of superhydrophobic coatings， and the lignin surface was hydrophobically modified by oleoyl chloride， then the obtained oleic acid modified lignin was dissolved and sprayed on the substrate surface to obtain the lignin-based superhydrophobic coatings. The lignin-based superhydrophobic coatings were characterized by infrared spectroscopy， scanning electron microscopy， contact angle test. The results showed that the surface morphology of the lignin-based superhydrophobic coatings was similar to that of lotus leaf， and it was composed of grape string-like micro-nanostructure. Lignin-based superhydrophobic coatings showed good acid/alkali resistance in acid/alkali corrosion test. The contact angle of lignin-based superhydrophobic coa-tings was always stable at about 153 degrees in acid or alkaline solution. At the same time， the coatings had good anti-adhesion ability for liquid foods with different viscosities. The residue of honey in lignin-based superhydrophobic coated PP cup decreased by 93.5%， compared to that in noncoated PP cup. Therefore， the lignin-based superhydrophobic coatings could effectively prevent the residue of liquid food and reduce waste when applying on the inner wall of the food packaging containers.

Keywords：lignin; hydrophobic modification; super hydrophobic coating; food packaging

（責(zé)任編輯：楊 艷）