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为提高制浆黑液资源利用率，研究人员从黑液中酸沉淀多尺度木质素纳米颗粒（LNPs），并与糊化淀粉（SS）制备表面涂层剂。结果显示，特定比例涂层显著提升纸张防水、防油和抗蒸汽性能。该研究为黑液高值应用及纸基包装提供新思路。
在造纸行业，制浆过程中产生的碱性制浆黑液一直是个让人头疼的问题。传统上，黑液中的工业木质素大多在碱回收装置中被燃烧以获取能量，这虽然能解决一部分能源问题，但却极大地浪费了其中的资源。随着环保意识的增强和可持续发展理念的普及，如何更高效地利用这些资源成为科研人员关注的焦点。而且，在纸基包装领域，对纸张的防水、防油和抗蒸汽性能的要求也越来越高，现有的纸张处理技术难以满足日益增长的市场需求。在这样的背景下，开展一项能够充分利用黑液资源，同时提升纸张性能的研究显得尤为重要。
来自未知研究机构的研究人员，为了解决黑液资源浪费和纸张性能不足的问题，进行了一项创新性的研究。他们从黑液中通过酸沉淀的方法获取多尺度木质素纳米颗粒（LNPs），并将其与糊化淀粉（SS）结合，制备出一系列均匀混合的表面涂层剂，然后将这些涂层剂应用到纸张上，研究其对纸张屏障性能的影响。研究成果发表在《Biomacromolecules》杂志上。这一研究成果为制浆黑液的高值化应用开辟了新途径，同时也为纸基包装材料的性能提升提供了有力的技术支持，有望推动整个行业的可持续发展。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下几个关键技术方法：首先是酸沉淀法，从黑液中提取多尺度木质素纳米颗粒（LNPs）；其次，通过将提取的 LNPs 与糊化淀粉（SS）进行物理混合，制备出不同比例的表面涂层剂；最后，使用这些涂层剂对纸张进行涂覆处理，并通过多种性能测试方法，如 Cobb 60 测试（用于测定纸张的吸水性）、Kit rating 测试（评估纸张的防油性能）以及水蒸气透过率测试等，来分析涂层对纸张屏障性能的影响。
涂层对纸张屏障性能的影响
研究人员通过对比不同比例 LNPs 和 SS 涂层处理后的纸张性能发现，含有 20% SS 和 50% LNPs（基于烘干的 SS）且直径为 276nm 的涂层效果最佳。Cobb 60 测试表明，涂覆该涂层后，纸张的吸水性显著下降，从 67.98g/m2 降至 13.86g/m2，降低了 79.6% 。这意味着纸张的防水性能得到了极大提升，在接触水分时，能有效减少水分的吸收。Kit rating 测试结果显示，纸张的防油性能从 0 提升到 10，说明涂层能够显著增强纸张对油脂的抵抗能力，可广泛应用于食品包装等领域。水蒸气透过率从≥3000g/m2?day 大幅降低至 441.69g/m2?day，这表明涂层有效阻挡了水蒸气的通过，提高了纸张的防潮性能。
涂层对纸张其他性能的影响
除了屏障性能，研究人员还对涂覆后的纸张进行了其他性能测试。结果发现，涂覆涂层后的纸张呈现出优异的机械性能，这使得纸张在实际使用过程中更加坚韧耐用，不易破损。同时，纸张的热稳定性也得到了提高，能够在一定程度的高温环境下保持较好的性能。另外，该涂层还赋予了纸张良好的可再制浆性和生物降解性，这对于环保来说意义重大，符合可持续发展的理念，解决了传统纸张处理过程中可能产生的环境污染问题。
研究人员成功地从黑液中制备出多尺度木质素纳米颗粒（LNPs），并将其与糊化淀粉（SS）结合用于纸张涂层，显著提升了纸张的防水、防油和抗蒸汽性能，同时改善了纸张的机械性能、热稳定性、可再制浆性和生物降解性。这一研究成果为制浆黑液的高值化应用提供了有效的策略，在纸基包装领域具有广阔的应用前景。不仅解决了黑液资源浪费的问题，还满足了市场对高性能纸张的需求，为造纸行业的可持续发展提供了新的方向。未来，有望进一步优化涂层配方和制备工艺，探索其在更多领域的应用可能性，推动相关产业的发展。
