石油基包裝材料，如購物袋、塑料書皮、文件袋等，具有良好的耐用性，且成本較低，被廣泛應用于各個領(lǐng)域。然而，塑料制品帶來的白色污染問題日益突出，因此尋找生物質(zhì)基包裝材料成為人們關(guān)注的熱點。紙張因具有可降解、可再生、易于表面修飾等優(yōu)勢獲得廣泛認可。但是，紙張固有的親水性較強，因此如何提高紙張的疏水和防水性能，進而擴大其應用范圍成為研究的熱點。

改善紙張疏水和防水性能常用的技術(shù)有表面淋膜、漿內(nèi)施膠和表面施膠等。商業(yè)中常使用聚乙烯、聚丙烯等通過淋膜技術(shù)來提高紙張的防水性，如一次性紙杯、食品包裝盒和包裝袋等。造紙工業(yè)中常使用AKD乳液通過施膠工藝來改善紙張的抗水性能，但存在紙張回收困難、難以降解等問題。表面施膠能賦予紙張優(yōu)異的疏水和防水性能，與上述紙張改性技術(shù)相比，提高了水珠在紙面的滾落能力，改善了紙張的防水性和耐用性，且解決了回收再利用問題，能夠達到與塑料相媲美的效果。

基于以上原則，中科院理化所功能高分子材料研究中心提出了一種賦予紙張表面高疏水性能的策略，其通過對纖維素材料進行形貌和性能的調(diào)控來實現(xiàn)。研究人員首先利用組內(nèi)已有的技術(shù)制備出不同尺度的疏水片狀纖維素，然后通過調(diào)控不同片狀纖維素的含量制備了環(huán)保型水基紙用防水劑。隨著防水劑中疏水片狀纖維素含量的增加，水接觸角呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。該紙張具有優(yōu)異的耐水性能，即使在水中浸泡8小時，仍能保持其原有的狀態(tài)。

(a-d)分別為機械處理0h、4h、8h、12h的片狀纖維素；(e)未改性紙；(f)疏水紙的SEM形貌圖

紙用防水劑中疏水片狀纖維素基含量對靜態(tài)接觸角的影響

耐水性實驗

（a）初始狀態(tài)；（b）浸泡0.5h；（c）浸泡8h

但通過上述方法，仍無法完全體現(xiàn)該疏水紙的優(yōu)勢。因此研究人員通過實驗室已有技術(shù)制備了克重為80 g/m2的輕量化牛皮紙張，并利用片狀纖維素基涂層進行疏水改性。與市面上已有的A品牌和B品牌所使用的包裝袋對比發(fā)現(xiàn)，該包裝紙在相對較低的克重下具有優(yōu)異的力學性能和疏水性能。其中，該紙張的橫、縱向濕抗張強度最高可達1.12 kN/m 和1.81 kN/m，相比于A品牌和B品牌分別提高了387% 、364%與918% 、1545%。該紙張的Cobb值約為16 g/m2，水接觸角最高可達140°，具有優(yōu)異的疏水和抗水性能。此外，紙張改性前后的顏色無明顯變化，具有良好的可印刷性能。這種紙張疏水改性的方式為“以紙代塑”提供了一條簡單高效的途徑。

疏水包裝紙與市售包裝紙的比較

改性紙的宏觀形貌及其印刷性能

（來源：高分子科學前沿）