石油基包装材料(如购物袋、塑料书皮、文件袋等。)具有防水、耐用、成本低、通用性强等特点。和被广泛使用。然而，塑料制品带来的白色污染问题日益突出，因此，寻找生物质基包装材料已成为学术界研究的热点。生物质纸因其可降解、可再生、易于表面改性等优点而被广泛认为是一种通用的基材。然而纸张固有的亲水性较强，如何提高纸张的疏水性和防水性，进而扩大其应用范围成为研究热点。
为了提高纸张的疏水性和防水性，常用的技术包括表面涂布、浆内施胶和表面施胶。聚乙烯、聚丙烯等。商业上常用涂布技术来提高纸张的抗水性，如一次性纸杯、食品包装盒和包装袋等。AKD乳液常用于造纸工业，通过施胶工艺提高纸张的耐水性，但存在纸张回用和降解等问题。表面施胶可以赋予纸张优异的疏水性和防水性。与上述改性纸张相比，提高了水滴在纸张表面的滚动能力，提高了纸张的防水性和耐久性，解决了回收利用的问题，可以达到与塑料媲美的效果。
基于上述原理，中科院理化技术研究所功能高分子材料研究中心研究员吴敏课题组提出了赋予纸张表面高疏水性的策略。这种方法的实施是基于对纤维素材料的形态和性质的调节。研究组首先利用组内现有技术制备了不同尺度的疏水性片状纤维素(图1b-d)，然后通过调整不同片状纤维素的含量，制备了一种水性纸用环保型防水剂。随着防水剂中疏水性片状纤维素含量的增加，水接触角先上升后下降(图2)。这种纸具有优异的抗水性，即使在水中浸泡8小时后仍能保持原状(图3)。
但是这种疏水纸的优点并不能完全体现出来。因此，研究人员通过实验室现有技术制备了克重为80 g/m2的轻质牛皮纸片，并使用片状纤维素基涂层进行疏水改性。与市场上品牌A和品牌B使用的现有包装袋(表1)相比，研究人员发现，该包装纸在相对较低的基重下具有优异的机械性能和疏水性能。其中，该纸的横向和纵向湿抗张强度可达1.12 kN/m和1.81 kN/m，分别比品牌A和品牌b提高了387%、364%、918%和1545%，该纸的Cobb值约为16 g/m2，水接触角最高可达140。它具有优异的疏水和防水性能。此外，改性前后纸张颜色无明显变化，具有良好的印刷适性(图3)。纸的这种疏水改性提供了一种用纸代替塑料的简单有效的方法。
图1 (a-d)显示了分别机械处理0小时、4小时、8小时和12小时的片状纤维素；(e)未经修改的纸张；(f)疏水纸的SEM形貌
图2纸张防水剂中疏水性片状纤维素基含量对静态接触角的影响
图3耐水性实验(a)初始状态；浸泡0.5小时；浸泡8小时
图4改性纸张的宏观形貌和印刷性能
来源：中国科学院理化技术研究所
