生物基阻隔涂料

技术领域

本发明大体上涉及处理含有纤维质(cellulosic)化合物的材料，更具体地涉及使用包含多元醇脂肪酸酯和谷醇溶蛋白的生物基(biobased)阻隔涂料和/或组合物使纤维素基材料更疏水/疏脂，其中多元醇脂肪酸酯可以用于代替已知的谷醇溶蛋白溶剂或增塑剂，其中这种阻隔涂料或组合物及方法可用于对纤维素基材料的表面进行改性，所述纤维素基材料包括纸、纸板和包装产品。

背景技术

由于碳氟化合物降低制品的表面能的能力，工业多年来已经使用基于碳氟化学的化合物生产具有改进的耐油和/或油脂渗透性的制品。使用全氟化碳氢化合物的一个新出现的问题是其在环境中的长期留存。EPA和FDA最近已开始审查这些化合物的来源、在环境中的留存情况(environmental fate)和毒性。最近的一项研究报告说，从学龄儿童身上采集的血液样本中发现全氟辛烷磺酸盐的概率非常高(>90％)。这些化合物的费用和潜在的环境责任驱使制造商寻求生产具有耐油和/或油脂渗透性的制品的替代方法。

尽管降低表面能改善了制品的耐渗透性，但是降低表面能也具有一些缺点。例如，用碳氟化合物处理的织物将表现出良好的耐污性，然而，一旦被弄脏，清洁组合物渗透并因此从织物上释放污垢的能力可能会受到影响，这会导致永久性弄脏织物，使其使用寿命缩短。另一个实例是防油纸，其随后将被印刷和/或涂覆有粘合剂。在那种情况下，通过用碳氟化合物处理可以获得所需的耐油脂性，但是纸的低表面能可能引起与印刷油墨或粘合剂接受性有关的问题，包括粘着、后陷印(trap)斑点、差的粘合性和套准性(register)。如果将防油纸用作已施加粘合剂的离型纸，则低表面能会降低粘合强度。为了改善可印刷性、涂覆性或粘附性，可以通过后成形方法如电晕放电、化学处理、火焰处理等来处理低表面能制品。然而，这些方法增加了生产制品的成本，并且可能具有其他缺点。

谷醇溶蛋白是蛋白质化合物，其作为谷物的存储蛋白存在。例如，玉米醇溶蛋白(zein)是见于玉米蛋白粉中的谷醇溶蛋白，其是玉米加工的副产物。玉米醇溶蛋白具有较高的脯氨酸含量，并且可溶于水性脂肪醇。玉米醇溶蛋白的性质可以使用某些增塑剂来改变。由于玉米蛋白粉的主要用途是动物饲料，通常以较低的价格出售，因此人们一直在开发玉米醇溶蛋白的增值产品。然而，许多溶剂和增塑剂不适合用于食品工业。

玉米醇溶蛋白作为一种聚合材料，激发了人们的新兴趣，部分原因是塑料对固体废物处理产生了负面影响。玉米醇溶蛋白作为膜、涂料和塑料应用的原料具有许多潜在的优势。玉米醇溶蛋白是可生物降解的，并且每年可更新。玉米的年度盈余提供了大量的原材料资源。然而，使用玉米醇溶蛋白作为塑料材料也存在问题。玉米醇溶蛋白是一种生物材料，并且像大多数生物材料一样，也受到水的影响。为了更好地利用那些蛋白质，希望以使所寻求的谷醇溶蛋白特性不易受水影响的方式配制含玉米醇溶蛋白的组合物。

发明内容

本发明涉及处理纤维质材料的方法，包括用提供增加的疏脂性同时保持纤维质组分的生物降解性/可回收性的组合物处理含纤维素的材料。所公开的方法包括在纤维素上施加包含谷醇溶蛋白和多元醇(如糖类)脂肪酸酯(PFAE或SFAE)的阻隔涂料。

在实施方案中，公开了包含谷醇溶蛋白和至少一种PFAE(如SFAE)的阻隔涂料，其中涂料的浓度足以使暴露于涂料的制品表面变得基本上对油和/或油脂的施加有耐受性。在一个相关方面，谷醇溶蛋白包括玉米醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白(hordein)、麦醇溶蛋白(gliadin)、高粱醇溶蛋白(kafirin)及其组合。

在一方面，该至少一种PFAE包含环状化合物。在一个实施方案中，该至少一种PFAE包含碳水化合物。在一个实施方案中，该至少一种PFAE包含低聚糖。在实施方案中，该至少一种PFAE包含单糖、二糖或三糖。在实施方案中，该至少一种PFAE包含二糖。在实施方案中，该至少一种PFAE包含蔗糖或乳糖。在一方面，多元醇包含1至2个脂肪酸部分或3至5个脂肪酸部分。在一方面，脂肪酸部分是饱和的，或是饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的组合。

在一方面，涂料包含一种或多种组合物，其包括聚乙烯醇(PvOH)、聚乳酸(PLA)、粘土、沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、天然和/或合成胶乳、TiO

在一方面，脂肪酸部分获自天然来源。在相关方面，天然来源是含油种子，并且含油种子包括大豆、花生、油菜籽(rapeseed)、大麦、芥花籽(canola)、芝麻籽、棉籽、棕榈仁、葡萄籽、橄榄、红花、向日葵、干椰子仁(copra)、玉米、椰子、亚麻籽、榛子、小麦、稻、马铃薯、木薯、苜蓿类植物、山茶籽、芥末籽及其组合。

在一方面，PFAE是单酯、二酯、三酯、四酯、五酯或其混合物。

另一方面，该隔离涂料是可生物降解的和/或可堆肥的。在相关方面，该制品是纸、纸板、纸浆、用于食品存储的纸箱、用于食品存储的袋、装运袋(shipping bag)、用于咖啡或茶的容器、茶袋、咸肉衬板(bacon board)、尿布、杂草封盖/屏障织物或膜、地膜(mulchingfilm)、种植盆、填充珠粒(packing beads)、气泡包装(bubble wrap)、吸油材料、层压板、信封、礼品卡、信用卡、手套、雨衣、耐油和油脂(OGR)纸、购物袋、堆肥袋、离型纸、餐食用具、用于盛放热或冷饮料的容器、杯、纸巾、盘、充碳酸气液体的储存瓶、绝缘材料、非充碳酸气液体的储存瓶、用于包裹食品的膜、垃圾处理容器、食品处理工具、杯盖、织物纤维、储存和运输水的工具、储存和运输酒精或非酒精饮料的工具、用于电子产品的外壳或屏幕、家具内部或外部的零件、窗帘、室内装饰品、膜、盒子、片材、托盘、管、输水管道、用于药品的包装、服装、医疗器械、避孕用具、露营设备、模制的纤维质材料及其组合。

在一个实施方案中，公开了一种为了耐脂性而可调节地将纤维素基材料衍生化的方法，其包括使纤维素基材料与包含谷醇溶蛋白和至少一种多元醇脂肪酸酯(PFAE)如糖脂肪酸酯(SFAE)的阻隔涂料接触，并将经接触的纤维素基材料暴露于热、辐射、催化剂或其组合中足够的时间，以使阻隔涂料粘附到纤维素基材料上。在相关方面，该方法可以包括去除过量的阻隔涂料。在另一个相关方面，在施胶机(size press)上施加阻隔涂料。

在一个实施方案中，公开了一种阻隔涂料，其包括至少一种糖脂肪酸酯(SFAE)和谷醇溶蛋白。在相关方面，涂料以足够的浓度存在于制品上，以使制品的表面在不存在第二疏脂剂的情况下变得基本上对油和/或油脂的施加有耐受性。在另一个相关方面，该阻隔涂料还包括粘土、滑石、沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、TiO

附图说明

图1显示了未经处理的中等孔隙度(porosity)Whatman滤纸的扫描电子显微照片(SEM)(放大58倍)。

图2显示了未经处理的中等孔隙度Whatman滤纸的SEM(放大1070倍)。

图3显示了由再生纸浆制成的纸在用微纤化纤维素(MFC)涂覆之前(左)和之后(右)的SEM的并排比较(放大27倍)。

图4显示了由再生纸浆制成的纸在用MFC涂覆之前(左)和之后(右)的SEM的并排比较(放大98倍)。

图5显示了用各种涂层制剂处理过的纸的水渗透性：聚乙烯醇(PvOH)，钻石形；1:1(v/v)的

具体实施方案

在描述本发明的组合物、方法和方法论之前，应当理解本发明不限于所述的具体组合物、方法和实验条件，因为这样的组合物、方法和条件可以变化。还应理解，本文中使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的，并不旨在限制本发明，因为本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。因此，例如，对“一种糖脂肪酸酯”的提及包括一种或多种糖脂肪酸酯，和/或本文所述类型的组合物，对于阅读本公开内容的本领域技术人员而言将是显而易见的。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。与本文描述的那些方法和材料相似或等同的任意方法和材料都可以用于本发明的实践或测试中，因为应当理解，在本发明的精神和范围内涵盖各种修改和变化。

如本文所用，“约”、“大约”、“基本上”和“显著”将被本领域普通技术人员所理解，并且将在一定程度上取决于使用术语的上下文而变化。如果给定使用术语的上下文，使用的术语对于本领域普通技术人员而言尚不清楚，则“约”和“大约”表示具体术语加或减<10％，“基本上”和“显著”将表示该特定术语加或减>10％。“包含”和“基本上由...组成”在本领域中具有惯常的含义。

本发明提供了用于从谷醇溶蛋白如玉米醇溶蛋白制备增值产品的组合物和方法，其包括制备稳定的水性阻隔涂料和/或组合物。当施加到表面或基材上时，该组合物产生具有耐油和/或油脂性的制品。该组合物在制备具有高表面能的制品的同时实现了那些阻隔特性。结果，该组合物避免了与使用降低制品表面能的阻隔组合物相关的缺点。

在实施方案中，根据本发明的阻隔涂料或组合物包括一种或多种谷醇溶蛋白。谷醇溶蛋白是蛋白质化合物，其作为谷物的存储蛋白存在，所述谷物如玉米、小麦、大麦、稻和高粱。代表性的谷醇溶蛋白包括例如玉米醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白、麦醇溶蛋白和高粱醇溶蛋白。在一个相关方面，谷醇溶蛋白可以是玉米醇溶蛋白。玉米醇溶蛋白可从许多制造商商购获得，包括Global Protein Products、Fairfield、ME。

在实施方案中，阻隔涂料或组合物还包括一种或多种多元醇或糖脂肪酸酯，包括蔗糖脂肪酸酯。在一个相关方面，所述组合物包含玉米醇溶蛋白和多元醇脂肪酸酯。

在一方面，多元醇脂肪酸酯可用于代替已知的玉米醇溶蛋白增塑剂，包括已知的主和次级增塑剂(参见，例如，Lawton JW,Cereal Chem(2002)79(1):1-18中的表IV，通过引用整体纳入本文)，如二醇、磺酰胺、酰胺、二醇、山梨糖醇、乙二醇等。

在实施方案中，本发明显示通过用包含玉米醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯组合的阻隔组合物处理基材的表面，使得所得的表面耐油和/或油脂。多元醇脂肪酸酯和玉米醇溶蛋白例如一旦被细菌酶除去，就被消化，因此，基材的生物降解性不受阻隔涂层的影响。因此，本文公开的阻隔组合物是用于使纤维素基材的表面衍生化以制备具有高表面能的制品的理想解决方案。另外，多元醇脂肪酸酯降低了水分(水)对玉米醇溶蛋白特定性能(例如，成膜性、拉伸强度等)的影响。

在实施方案中，含有具有1-2的低范围取代度(DS)的饱和脂肪酸部分的多元醇脂肪酸酯，或含有具有3-5的中范围DS的饱和脂肪酸部分的多元醇脂肪酸酯可以直接与谷醇溶蛋白一起使用。在一方面，当将DS为1-5的蔗糖脂肪酸酯加热至熔点时，可以将玉米醇溶蛋白直接掺入。在相关方面，然后可通过添加动能(混合)和水将这种混合物转化为水性玉米醇溶蛋白分散体。在另一个相关方面，这种分散体是稳定的——至少持续数天。

DS涉及与多元醇连接的脂肪酸部分的数目。在实施方案中，DS度量代表一些分子的平均值。脂肪酸可得自天然来源，例如动物来源，因此代表了多种不同脂肪酸，而不是仅单一脂肪酸种类的纯来源。而且，由于脂肪酸起始材料的不均一性，化合物材料如PFAE的形成也可以产生混合的产物群，这也取决于所用的多元醇。因此，产品通常含有一定范围的DS，而不是包含单个DS的群体。

相反，含有DS>5的不饱和脂肪酸部分的多元醇脂肪酸酯和含有DS>5(即低HLB值)的饱和脂肪酸部分的多元醇脂肪酸酯在相同条件下不表现出与谷醇溶蛋白的相容性。不受理论的束缚，认为那些酯(即高度取代，HLB值低)太疏水而不能乳化两亲/疏水蛋白。在一方面，本文公开的相容性潜在地在商业上更有用，因为那些多元醇脂肪酸酯中的某些在单独使用时可以提供耐油脂性。如本文所公开，仅在纸的表面上使用中等范围的取代的多元醇酯还提供了高接触角和低kit值。在相关方面，取决于使用哪种酯和哪种施加的油，接触角可以在50-100°的范围内。在本文公开的条件下，观察到油形成珠状而不是铺展在使用酯处理过的表面上。此外，尽管取决于施加于液滴的压力，一种或多种酯容易使油渗透，但是当玉米醇溶蛋白和酯组合时，只要玉米醇溶蛋白形成膜，则观察到kit值相应增加。

由于谷醇溶蛋白的高分子量，需要大量的“溶剂”来完全溶解蛋白质。已知的谷醇溶蛋白溶剂包括苯胺、乙酸、乙二醇、乙二胺、甘油、乳酸、甲醇、吡啶等。其他溶剂包括与水的混合物，例如丙酮或乙醇；与低级脂族醇的混合物，例如丙酮、苯和糠醛；等等。在一方面，溶剂的质量必须等于或大于谷醇溶蛋白的质量。在相关方面，过量的多元醇酯就稳定蛋白质而言是必要的，并且当加入水时，产生稳定的水性分散体。不受理论的束缚，因为玉米醇溶蛋白通过形成不溶的高表面能膜来排斥油脂，所以必须使溶解或分散的蛋白质均匀分布，以使其在去除水分后在基材上形成适当的膜。

本文公开的产品和方法的优点包括：涂料组合物由可再生的农业资源——玉米醇溶蛋白、多元醇和植物油制成；可生物降解；毒性低；适合与食物接触；可以进行调整以降低纸/纸板表面的摩擦系数(即，不会使纸太滑而不能用于下游加工或最终用途)，甚至在较高的耐水性下，并考虑到所施加的油和/或油脂；可能会或可能不会与特定的乳化设备或乳化剂一起使用；并且与传统的纸回收项目相容，即不会像聚乙烯、PLA或蜡纸那样对回收操作造成不利影响。

其他优点包括但不限于：

a)一些多元醇酯显示出显著的kit，并且在不存在第二疏脂剂的情况下在处理过的表面上显示出油珠现象(即高表面能)；

b)多元醇酯即使添加了有限量的碳酸酯也能提供一些kit，这可以节省制剂，包括本文所公开的阻隔涂料克服了与碳酸钙和耐油脂性有关的问题(即，以任何形式存在的碳酸钙通常会破坏纸的任何耐油脂性)；

c)可以使用多元醇酯代替已知的玉米醇溶蛋白溶剂(参见，例如，表I，Lawton(2002)，见上文，通过引用整体纳入本文)；

d)可以制备这样的制剂，其中在隔离涂料(水除外)中的所有材料(PFAE、玉米醇溶蛋白、无机颗粒/颜料，如碳酸钙、粘土等)可以提供单独的功能；

e)隔离涂料中的PFAE使玉米醇溶蛋白不易受水的影响；和

f)某些PFAE或PFAE的组合(即具有低至中范围的DS；分别具有1-2个脂肪酸部分和3-5个脂肪酸部分的那些)有利于谷醇溶蛋白的共混。

如本文所用，“粘附”意指紧紧粘住例如表面、基材或物质。

如本文所用，“阻隔涂料”或“阻隔组合物”意指施加到基材的一个(或多个)表面上的材料，该材料阻止或阻碍不想要的元素与一个或多个经施加的表面的接触，从而停止或阻止所述不想要的元素如油或油脂与所述基材的一个或多个经施加的表面接触。

如本文所用，“生物基”意指故意用来自活的(或曾经活的)生物的物质制造的材料。在相关方面，含有至少约50％的此类物质的材料被认为是生物基的。

如本文所用，“粘合”，包括其语法上的变体，意指基本上作为单个物质粘结或引起粘结。

如本文所用，“纤维质的”意指可以模制或挤出成物体(例如，袋、片)或膜或细丝的天然、合成或半合成材料，其可以用于制造这样的物体或膜或细丝：即在结构和功能上类似于纤维素，例如涂料和粘合剂(例如羧甲基纤维素)。在另一个实例中，纤维素(由葡萄糖单元组成的复合碳水化合物(C

如本文所用，“涂料重量”是施加到基材上的材料(湿的或干的)的重量。它可以表示为每指定令(ream)的磅数或每平方米的克数。

如本文所用，“可堆肥的”意指那些固体产物可生物降解到土壤中。

如本文所用，“边缘芯吸”意指通过一种或多种机制在纸结构中在所述结构的外部边缘处吸水，所述机制包括但不限于纤维之间的孔中的毛细管渗透、通过纤维和化学键(bond)的扩散，以及在纤维上的表面扩散。在一个相关方面，本文所述的含有多元醇脂肪酸酯的涂料防止了处理过的产品中的边缘芯吸。在一方面，在纸或纸产品中可能存在油脂/油进入折痕的类似问题。可以将这种“油脂折痕效应(grease creasing effect)”定义为通过将所述纸结构折叠、按压或压皱而产生的纸结构中的油脂吸收。

如本文所用，“效果”，包括其语法上的变化，意指赋予具体材料以特定的性能。

如本文所用，“疏水物”意指不吸引水的物质。例如，蜡、松香、树脂、多元醇脂肪酸酯、双烯酮、虫胶、乙酸乙烯酯、PLA、聚乙烯亚胺(PEI)、油、脂肪、脂质、其他防水化学品或其组合是疏水物。

如本文所用，“疏水性”意指拒水、趋于排斥而不吸收水的性质。

如本文所用，“高表面能”意指具有至少约32达因/cm，并且通常至少约36达因/cm的表面能的制品。小于此的范围被认为是“低表面能”。可以通过任意合适的方法来测量表面能，例如通过测量接触角以及使用杨氏方程式的表面能之间的关系。较高的表面能反映了不同材料之间更强的分子吸引力。

如本文所用，“耐脂性”或“疏脂性”意指拒脂、趋于排斥而不吸收脂质、油脂、脂肪等的特性。在相关方面，可以通过“3M KIT”测试或TAPPI T559 Kit测试来测量耐油脂性。在另一个相关方面，“第二疏油体(lipophobe)”将是具有耐脂特性的物质，例如全氟烷基和多氟烷基。

如本文所用，“含纤维素的材料”或“纤维素基材料”意指基本上由纤维素组成的组合物。例如，此类材料可以包括但不限于纸、纸张、纸板、纸浆、用于食品存储的纸箱、羊皮纸、蛋糕板、屠夫纸(butcher paper)、离型纸/衬、用于食品存储的袋、购物袋、装运袋、咸肉衬板、绝缘材料、茶袋、用于咖啡或茶的容器、堆肥袋、餐食用具、用于盛装热或冷饮料的容器、杯、盖、盘、充碳酸气液体的存储瓶、礼品卡、非充碳酸气液体的存储瓶、用于包裹食品的膜、垃圾处理容器、食品处理工具、织物纤维(例如，棉或棉混纺)、储存和运输水的工具、酒精或非酒精饮料、用于电子产品的外壳或屏幕、家具内部或外部的零件、窗帘和室内装饰品。

如本文所用，“离型纸”是指用于防止粘性表面过早地粘附到粘合剂或胶泥上的纸张。在一方面，本文公开的涂料可用于代替或减少用以制备具有低表面能的材料的硅或其他涂料的使用。测定表面能可以通过测量接触角(例如，光学张力计和/或高压室；DyneTesting，Staffordshire，United Kingdom)或通过使用表面能测试笔或墨水(例如，参见Dyne Testing，Staffordshire，United Kingdom)来实现。

如本文所用，对于PFAE，“可剥离的”意指一旦施加，PFAE涂料可以从纤维素基材料上被去除(例如，可通过操控物理性质来去除)。如本文所用，对于PFAE，“不可剥离的”意指一旦施加，PFAE涂料基本上不可逆地粘合到纤维素基材料上(例如，可通过化学方法来去除)。

如本文所用，“蓬松的”意指具有原棉或聚苯乙烯泡沫颗粒(Styrofoam peanut)外观的轻的(airy)、固体材料。在实施方案中，蓬松材料可以由纳米纤维素纤维(例如，MFC)纤维素纳米晶体和/或纤维素细丝；和多元醇脂肪酸酯制成，其中所得的纤维或细丝或晶体是疏水的(和可分散的)，并可用于复合材料(例如，混凝土、塑料等)中。

如本文所用，“溶液中的纤维”或“纸浆”意指通过从木材、纤维农作物或废纸中化学或机械分离纤维素纤维而制备的木质纤维素的纤维材料。在相关方面，在通过本文公开的方法处理纤维素纤维的情况下，纤维素纤维本身含有结合的多元醇脂肪酸酯作为独立的实体，并且其中结合的纤维素纤维具有与游离纤维不同的性质(例如，纸浆、纤维素纤维、纳米纤维素或微原纤化的纤维素-多元醇脂肪酸酯结合的材料不会像未结合的纤维那样容易在纤维之间形成氢键)。

如本文所用，“可再浆化”意指使纸或纸板产品适于压皱成柔软的、不成形状的团，以再用于纸或纸板的生产中。

如本文所用，“稳定的水性组合物”意指当包含在密闭容器中并且在约0℃至约60℃范围内的温度下储存时，在至少8小时的时间内基本上抗粘度变化、凝结和沉淀的水性组合物。组合物的一些实施方案在至少24小时的时期内并且通常在至少6个月的时期内是稳定的。

如本文所用，“可调节的”，包括其语法上的变型，意指调整或整改方法以实现特定结果。例如，可以将特定的PFAE与暴露于特定的油和/或特定的油脂的特定基材组合，以使处理过的基材耐该特定的油和/或该特定的油脂。

如本文所用，“水接触角”意指通过液体测得的角度，其中液体/蒸气界面接触固体表面。它量化了液体对固体表面的润湿性。接触角反映了相对于其各自单独相互作用的强度，液体和固体分子彼此相互作用有多强。在许多高度亲水的表面上，水滴的接触角为0°至30°。通常，如果水接触角大于90°，则将固体表面视为疏水性的。使用光学张力计(参见，例如，Dyne Testing，Staffordshire,，United Kingdom)可以容易地获得水接触角。

如本文所用，“水蒸气渗透性”意指透气性或纺织品转移水分的能力。至少有两种不同的测量方法。一种是根据ISO 15496的MVTR测试(湿气透过率)，其描述了织物的水蒸气透过率(WVP)，因此描述了向外界空气的排出程度。这些测量值决定了24个小时内多少克的水分(水蒸气)通过一平方米的织物(水平越高，透气性越高)。

其他测量MVTR的测试方法包括ASTM E 96和ASTM F 1249。

ASTM E 96的一种变型使用了一个腔室来测量耐湿性。腔室被基材/阻隔材料垂直分隔。一个腔室中是干燥的气氛，而另一个腔室中是潮湿的气氛。运行24小时测试以查看有多少湿气穿过基材/阻隔从“湿”腔室到“干”腔室。ASTM E96可以指定“湿”腔室中温度和湿度的五种组合中的任何一种。最严格的条件是100°F/95％RH(相对湿度)。该方法可能很耗时，并且压力变化可能会影响实际结果。

ASTM FI249是一种MVTR测量方法，该方法使用红外(IR)检测器来测量腔室内膜干燥侧的RH的变化，该腔室与ASTM E96方法中使用的腔室类似。将水放在腔室的底部以建立100％RH气氛。阻隔材料用于划分底部和顶部。腔室的顶侧用干燥空气通风，并使用红外检测器测量RH的变化。该方法的一个缺点是，除非使用允许对RH进行控制的特殊设备，否则RH只能限制为100％。

在一方面，可以使用TAPPI T 530Hercules施胶度(size)测试(即，通过耐墨性对纸张进行施胶度测试)来测定耐水性。用Hercules方法测得的耐油墨性最好归类为渗透度的直接测试。其他归类方法则将测定归类为渗透率测试。对于“测量施胶情况”而言没有最好的测试。测试的选择取决于最终用途和工厂(mill)控制需求。Hercules方法适合作为工厂控制施胶情况分析测试，以检测施胶水平的变化。该测试提供了浮墨测试的灵敏度，同时提供了可重复的结果、更短的测试时间和自动终点确定。

施胶是许多纸的重要特征，其通过对水性液体渗透或吸收到纸中的抵抗力来衡量。其中典型的纸是袋子、容器用纸板、肉食包纸(butcher’swrap)、书写和某些印刷等级的纸。

如果已经在测试值和纸张最终用途性能之间建立了可接受的相关性，则该方法可用于监视用于特定最终用途的纸张或纸板的生产。由于测试和渗透剂的性质，测试可能未必具有足够的相关性以适用于所有最终用途要求。该方法通过渗透率来测量施胶情况。其他方法通过表面接触、表面渗透或吸收来测量施胶情况。根据模拟最终用途中水接触或吸收方式的能力来选择施胶度测试。该方法还可以用于优化施胶化学品的使用成本。

如本文所用，“透氧率”意指聚合物允许气体或流体通过的程度。材料的透氧率(Dk)是扩散率(D)(即氧分子穿过材料的速度)和溶解度(k)(或材料中每体积吸收的氧分子的量)的函数。透氧率(Dk)的值通常落在10-150x10

如本文所用，“可生物降解的”，包括其语法上的变型，意指能够通过生物的作用(例如，通过微生物)尤其地分解成无害的产品。

如本文所用，“可回收的”，包括其语法上的变型，意指可处理的或可被加工的(用过的和/或废弃的)材料，以使所述材料适于再利用。

如本文所用，“Gurley秒”或“Gurley数”是描述在4.88英寸水柱(0.176psi)的压差下100立方厘米(分升)的空气通过1.0平方英寸的给定材料所需的秒数(ISO 5636-5:2003)(孔隙度(Porosity))。另外，对于刚度，“Gurley数”是用于垂直保持的材料测量使所述材料偏转给定量(1毫克的力)所需的力的单位。该值可以在Gurley Precision Instruments设备(Troy,New York)上测量。

HLB涉及分子的亲水-亲脂平衡，并且是一个部分的亲水或亲脂的程度的量度，其通过计算分子的不同区域的值确定。

描述于1954年的用于非离子表面活性剂的Griffin方法是：

HLB＝20*M

其中M

HLB值可用于预测分子的表面活性剂性质：

<10：脂溶性(水不溶性)

>10：水溶性(脂不溶性)

1.5至3：消泡剂

3至6：W/O(油包水)乳化剂

7至9：润湿和铺展剂

13至15：洗涤剂

12至16：O/W(水包油)乳化剂

15至18：增溶剂或助水溶剂(hydrotrope)

在实施方案中，本文公开的多元醇脂肪酸酯(或包含所述酯的组合物)的HLB值可在1-3的较低范围内。在实施方案中，本文公开的多元醇脂肪酸酯(或包含所述酯的组合物)的HLB值可在中等至较高范围内。在一方面，PFAE和玉米醇溶蛋白的组合以形成稳定的水性组合物需要使用具有4-10的中等HLB值的此类酯。

如本文所用，

如本文所用，

具有各种HLB值和各种脂肪酸部分的其他PFAE可以商品名RYOTO

如本文所用，“大豆油脂肪酸酯”是指来自大豆油的脂肪酸酯的混合物。

如本文所用，“含油种子脂肪酸”意指来自植物的脂肪酸，包括但不限于大豆、花生、油菜籽、大麦、芥花籽、芝麻籽、棉籽、棕榈仁、葡萄籽、橄榄、红花、向日葵、干椰子仁、玉米、椰子、亚麻籽、榛子、小麦、稻、马铃薯、木薯、苜蓿类植物、山茶籽、芥末籽及其组合。

如本文所用，“增塑剂”意指增加材料的可塑性或降低材料的粘度的添加剂。这些是为了改变物理性能而添加的物质。这些物质是低挥发性液体，或者甚至是固体。增塑剂减少了聚合物链之间的吸引力，从而促进了柔韧性。

在实施方案中，“脂肪酸”包含其中包含脂族链的羧酸，该脂族链可为支链的。脂族链可以是饱和的或可以包含一个或多个不饱和键，如可以是顺式或反式的碳:碳双键。脂族链可以是短链，具有5个或更少碳原子；中链，具有6-12个碳原子；长链，具有13-21个碳原子；或更长链，具有22个或更多碳原子。

如本文所用，“多元醇”意指含有多个羟基的有机化合物。多元醇是可生物降解和可回收的。在实施方案中，多元醇包含环结构或环状结构，如呋喃、吡喃、核糖、脱氧核糖、核糖核苷、脱氧核苷、核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸等。在实施方案中，多元醇包含碳水化合物。在实施方案中，多元醇包含糖。在实施方案中，多元醇包含单糖、二糖或三糖。在实施方案中，多元醇包含糖胺聚糖、粘多糖等。在实施方案中，多元醇包含葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、蔗糖、乳糖等。

如本文所用，“湿强度”意指将纸保持在一起的纤维网在纸湿时抵抗断裂力的程度的量度。湿强度可以使用Thwing-Albert Instrument Company(West Berlin，NJ)的Finch湿强度设备(Finch Wet Strength Device)来测量。其中湿强度受添加剂如碱性熟化阳离子树脂(kymene)、阳离子乙醛酸化树脂、聚酰氨基胺-表氯醇树脂、聚胺-表氯醇树脂(包括环氧树脂)等的影响。在实施方案中，本文公开的经PFAE涂覆的纤维素基材料在不存在此类添加剂的情况下实现了这样的湿强度。

如本文所用，“湿”意指被水或另一种液体覆盖或饱和。

在实施方案中，本文公开的方法包括将阻隔涂料粘附至纤维质表面或使纤维质表面与所述可以粘合至纤维质表面的阻隔涂料接触，其中所述方法包含使纤维素基材料与包含多元醇脂肪酸酯与谷醇溶蛋白的涂料接触，并使经接触的纤维素基材料暴露于热、辐射、催化剂或其组合以足够的时间以将阻隔涂料粘合到纤维素基材料上。在相关方面，这样的辐射可以包括但不限于UV、IR、可见光或其组合。在另一个相关方面，反应可以在室温(即25℃)至约150℃、约50℃至约100℃、约60℃至约80℃下进行。

在一方面，多元醇脂肪酸酯-谷醇溶蛋白阻隔组合物可含有单酯、二酯、三酯、四酯、五酯或其组合的混合物。在另一方面，该阻隔涂料可以含有其他蛋白质、多糖和脂质，包括但不限于乳蛋白(例如酪蛋白、乳清蛋白等)、小麦谷蛋白、明胶、分离大豆蛋白、淀粉、改性淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜胶、壳聚糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡及其组合。

在实施方案中，涂料可以另外地含有PvOH。

在实施方案中，不需要催化剂和有机载体(例如，挥发性有机化合物)来将涂料粘附至制品表面，使用所公开的方法不考虑材料的堆积。在相关方面，反应时间基本上是瞬时的。此外，所得材料表现出低粘着性。

如本文所公开的，所有多元醇包括单糖、二糖和三糖的脂肪酸酯均适用于本发明。在相关方面，多元醇脂肪酸酯可以是单酯、二酯、三酯、四酯、五酯及其组合，脂肪酸部分可以是饱和的、不饱和的或其组合。

不受理论的束缚，多元醇脂肪酸酯和纤维素基材料之间的相互作用可以通过离子、疏水、氢、范德华相互作用、共价键或其组合来进行。在相关方面，多元醇脂肪酸酯粘合至纤维素基材料基本上是不可逆的(例如，使用包含饱和及不饱和脂肪酸的组合的PFAE)。尽管不希望受理论束缚，但不饱和脂肪酸共价结合至表面。

此外，在足够的浓度下，仅多元醇脂肪酸酯的粘合足以使纤维素基材料具有耐油和/或油脂性：即，在不添加蜡、松香、树脂、双烯酮、虫胶、乙酸乙烯酯、天然和/或合成乳胶、PLA、PEI、油、其他抗油/油脂的化学物质或其组合(即，第二疏脂剂)的情况下来实现疏油性，纤维素基材料的其他性能(如强化、硬化和膨松)可以仅通过PFAE粘合来实现。

所公开的本发明的一个优点是多个脂肪酸链可与纤维素以及与结构或基材的骨架中的多元醇和环状分子反应，例如所公开的蔗糖脂肪酸酯，而获得刚性的交联网络，从而致使纤维网如纸、纸板、气流成网和湿法成网的非织造物和纺织品的强度提高。在其他施胶化学中通常见不到这种情况。在实施方案中，公开了一种使用上述阻隔涂料制备制品的方法，该方法制备了具有高表面能且耐油和/或油脂渗透性的制品。

本发明还涉及一种制品，其包含施加到基材上的上述组合物。该制品具有高的表面能，以及耐油和/或油脂渗透性。在相关方面，本文公开的阻隔涂料可以通过施胶机施加，而其他含谷醇溶蛋白的涂料则不能。

另一个优点是，所公开的多元醇脂肪酸酯使纤维软化，增加了纤维之间的空间，因此增加了膨松度而基本上没有增加重量。另外，可以将本文公开的改性的纤维和纤维素基材料再制浆。此外，例如，油和/或油脂不能轻易地“冲”过屏障进入如上所述的用阻隔涂料处理过的片材中。

饱和PFAE通常在标称加工温度下为可熔固体，而不饱和PFAE通常为液体。这允许在水性涂料中形成均匀、稳定的饱和PFAE分散体，而不会与其他涂料组分发生明显的相互作用或不相容。另外，这种分散体允许制备高浓度的饱和PFAE，而不会不利地影响涂料流变性、均匀的涂料施用或涂料性能特征，因此，可以使用施胶机用于进行如上文所述的涂覆。当谷醇溶蛋白和饱和PFAE的颗粒在涂层加热、干燥和固结时熔化并铺展时，涂料表面将变得疏油。在实施方案中，公开了一种制备膨松的、纤维状结构的方法，该结构即使暴露在水中也能保持强度，因为涂料中所含的谷醇溶蛋白被所述酯所屏蔽。使用所公开的方法制备的成形纤维产品可以包括：重量轻、坚固并且对暴露于油、油脂、水和其他液体有耐受性的纸板(paper plates)、饮料盛装物(例如，杯)、盖、食物托盘和包装。

在实施方案中，将多元醇脂肪酸酯与谷醇溶蛋白混合以制备用于耐油和/或耐油脂涂料的施胶剂。如本文所公开的，已经证明了多元醇脂肪酸酯和谷醇溶蛋白之间的协同关系。尽管在本领域中已知谷醇溶蛋白是成膜剂，但是谷醇溶蛋白对水敏感。在一些方面，多元醇脂肪酸酯的使用有助于将谷醇溶蛋白乳化成水性涂料。

在实施方案中，多元醇脂肪酸酯包含糖(如蔗糖)脂肪酸酯或基本上由糖(如蔗糖)脂肪酸酯组成。已知有许多方法可用于制备或以其他方式提供本发明的多元醇脂肪酸酯，并且所有这些方法均可在本发明的范围内使用。例如，在实施方案中，通过将多元醇用一种或多种由含油种子获得的脂肪酸部分酯化来合成脂肪酸酯，所述由含油种子获得的脂肪酸部分包括但不限于大豆油、向日葵油、橄榄油、芥花籽油、花生油或其混合物。

在实施方案中，环状多元醇脂肪酸酯包含糖部分，包括但不限于二糖部分，如蔗糖部分，其在一个或多个羟基氢处被酯部分取代。在一个实施方案中，二糖酯具有式I的结构。

其中“A”为氢或以下结构I：

其中，“R”是具有约8至约40个碳原子的直链、支链或环状的饱和或不饱和的脂族或芳族部分，并且其中至少一个“A”是至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个、至少七个或式I的全部八个“A”部分符合结构I。在一方面，本文所述的二糖脂肪酸酯可以是单酯、二酯、三酯、四酯、五酯及其组合，其中R基团可以是饱和基团或者饱和和不饱和基团。

合适的，“R”基团包括任意形式的脂族部分，包括含有一个或多个取代基的那些，所述取代基可以出现在该部分的任意碳上。还包括脂族部分，所述脂族部分包括该部分内的官能团，例如醚、酯、硫代、氨基、二氧磷基等。还包括低聚物和聚合物脂族部分，例如，脱水山梨糖醇、聚脱水山梨糖醇和多元醇部分。可以附加到包含“R”基团的脂族(或芳族)部分上的官能团的实例包括但不限于卤素、烷氧基、羟基、氨基、醚和酯官能团。在一方面，所述部分可具有交联官能度。在另一方面，PFAE可以交联到表面(例如，活化的粘土/颜料颗粒)。在另一方面，存在于PFAE上的双键可用于促进在表面上的反应和与表面的反应。

在实施方案中，多元醇包含碳水化合物。在实施方案中，多元醇包含糖。在实施方案中，多元醇包含二糖。合适的糖和低聚糖包括棉子糖、麦芽糖(maltodextrose)、半乳糖、蔗糖、葡萄糖的组合、果糖的组合、麦芽糖、乳糖、甘露糖的组合、赤藓糖的组合、异麦芽糖、异麦芽酮糖(isomaltulose)、海藻糖、海藻酮糖(trehalulose)、纤维二糖、昆布二糖、壳二糖及其组合。

在实施方案中，用于添加脂肪酸的多元醇基材或骨架可以包括淀粉、半纤维素、木质素或其组合。

在实施方案中，组合物包含淀粉脂肪酸酯，其中所述淀粉可来自任意合适的来源，如马齿型玉米淀粉(dent corn starch)、糯玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、西米淀粉、木薯淀粉、高粱淀粉、番薯淀粉及其混合物。

在实施方案中，淀粉可以是未改性的淀粉，或已经通过化学、物理或酶促改性方法改性的淀粉。

化学改性包括用能产生改性淀粉(例如，可塑性淀粉材料)的化学品对淀粉的任意处理。化学改性包括但不限于淀粉解聚、淀粉氧化、淀粉还原、淀粉醚化、淀粉酯化、淀粉硝化、淀粉脱脂、淀粉疏水化等。化学改性的淀粉也可以通过使用任意化学处理的组合来制备。化学改性淀粉的实例包括烯基琥珀酸酐，特别是辛烯基琥珀酸酐与淀粉的反应，以生成疏水性酯化淀粉；2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与淀粉反应生成阳离子淀粉；环氧乙烷与淀粉反应生成羟乙基淀粉；次氯酸盐与淀粉反应生成氧化淀粉；酸与淀粉反应生成酸解聚淀粉；用溶剂如甲醇、乙醇、丙醇、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等对淀粉进行脱脂，以生成脱脂淀粉。

物理改性的淀粉是以提供物理改性淀粉的方式进行了物理处理的淀粉。物理改性方法包括但不限于在水存在下对淀粉进行热处理、在水不存在下对淀粉进行热处理、通过任意机械手段使淀粉颗粒破碎、对淀粉进行加压处理以使淀粉颗粒熔融等。物理改性的淀粉也可以通过使用任意物理处理的组合来制备。物理改性淀粉的实例包括在水性环境中对淀粉进行热处理以使淀粉颗粒溶胀而不会使颗粒破裂；对无水淀粉颗粒进行热处理以引起聚合物重排；通过机械崩解使淀粉颗粒破碎；以及通过挤出机对淀粉颗粒进行加压处理以使淀粉颗粒熔融。

酶促改性淀粉是以任意提供酶促改性淀粉的方式进行了酶处理的任意淀粉。酶促改性包括但不限于α淀粉酶与淀粉的反应、蛋白酶与淀粉的反应、脂肪酶与淀粉的反应、磷酸化酶与淀粉的反应、氧化酶与淀粉的反应等。可以通过使用任意酶处理的组合来制备酶促改性的淀粉。淀粉的酶促改性的实例包括α-淀粉酶与淀粉反应以生成解聚淀粉；α-淀粉酶脱支酶与淀粉反应以生成脱支淀粉；蛋白酶与淀粉反应以生成蛋白质含量降低的淀粉；脂肪酶与淀粉反应以生成脂质含量降低的淀粉；磷酸化酶与淀粉反应以生成酶促改性的磷酸化淀粉；氧化酶与淀粉反应以生成酶氧化淀粉。

二糖脂肪酸酯可以是根据式I的蔗糖脂肪酸酯，其中，“R”基团是脂族的并且是直链或支链的，饱和的或兼具饱和与不饱和两者的，并且具有约8至约40个碳原子。

如本文所用，术语“多元醇脂肪酸酯”、“多元醇脂肪酸酯”和“蔗糖脂肪酸酯”包括具有不同纯度的组合物以及任意纯度水平的化合物的混合物。例如，糖脂肪酸酯化合物可以是基本上纯的材料，即可以包含具有给定数目的“A”基团的化合物，该化合物仅被一种结构I部分取代(即，所有“R”基团是相同的，并且所有的多元醇部分被相同程度地取代)。该术语还包括包含两种或更多种多元醇脂肪酸酯化合物的共混物的组合物，所述两种或更多种多元醇脂肪酸酯化合物的取代度不同，但是其中所有取代基均具有相同的“R”基团结构。该术语还包括这样的组合物：其为具有不同程度的“A”基团取代度的化合物的混合物，并且其中“R”基团取代基部分独立地选自两个或更多个结构I的“R”基团。在相关方面，“R”基团可以相同或可以不同，包括组合物中的所述多元醇脂肪酸酯可以相同或可以不同(即，不同多元醇脂肪酸酯的混合物)。

对于本发明的组合物，该组合物可以包含具有较低DS的多元醇脂肪酸酯化合物。在实施方案中，多元醇脂肪酸酯是蔗糖多大豆油脂肪酸酯。

蔗糖多大豆油脂肪酸酯(

多元醇脂肪酸酯可以通过已知的酯化方法用基本上纯的脂肪酸进行酯化来制备，如通过使用多元醇和脂肪酸甘油酯形式的脂肪酸酯进行酯交换，所述脂肪酸甘油酯例如来自天然来源，例如，从含油种子中提取的油(例如大豆油)中发现的那些。使用脂肪酸甘油酯进行的提供多元醇脂肪酸酯的酯交换反应被记载于例如美国专利No.3,963,699；4,517,360；4,518,772；4,611,055；5,767,257；6,504,003；6,121,440；和6,995,232，以及WO1992004361中，均通过引用整体纳入本文。

除了通过酯交换反应制备疏水性多元醇酯以外，还可以通过使酰氯与含有环结构的多元醇直接反应，在纤维性、纤维质制品中获得类似的疏水性。

如上所述，多元醇脂肪酸酯可以通过由甲基酯原料对多元醇进行酯交换来制备，所述甲基酯原料由来自天然来源的甘油酯制备(参见，例如，美国专利No.6,995,232，通过引用整体纳入本文)。由于脂肪酸的来源，用于制备多元醇脂肪酸酯的原料含有一定范围的具有含有12至40个碳原子的脂肪酸部分的饱和及不饱和脂肪酸甲酯。这将反映在由这种来源制得的产物多元醇脂肪酸酯中，因为包含该产物的多元醇部分将含有酯部分取代基的混合物，其中，对于上面的结构式I，“R”基团将是具有12至26个碳原子的一定比例的混合物，所述比例反映了用于制备多元醇酯的原料。为了进一步说明这一点，来自大豆油的多元醇酯将是具有“R”基团结构的物质的混合物，其反映出大豆油包含26重量％的油酸甘油三酯(H

在本发明的实施方案中，多元醇脂肪酸酯——以及在某些方面二糖酯——由具有平均大于约6个碳原子、约8至16个碳原子、约8至约18个碳原子、约14至约18个碳原子、约16至约18个碳原子、约16至约20个碳原子和约20至约40个碳原子的脂肪酸形成。

在实施方案中，取决于纤维素基材料的形式、材料将要暴露于其中的油和/或油脂等等，可以调节(变化)阻隔涂料中的多元醇脂肪酸酯与谷醇溶蛋白的比例以实现疏油性。在一方面，基于重量对重量(wt/wt)计，PFAE与谷醇溶蛋白的比例可以为1:1、2:1、3:1、4:1或5:1。在相关方面，当将多元醇脂肪酸酯和谷醇溶蛋白混合作为纤维素基材料上的涂料时，可以使用在纤维素基材料的表面上至少约0.1g/m

在实施方案中，涂料可包含约0.9％至约1.0％、约1.0％至约5.0％、约5.0至约10％、约10％至约20％、约20％至约30％、约40％至约50％或更多的多元醇脂肪酸酯，基于涂料重量(wt/wt)计。在相关的方面，该涂料可含有约25％至约35％的多元醇脂肪酸酯，基于涂料重量(wt/wt)计。

在实施方案中，纤维素基材料包括但不限于纸、纸板、纸张、纸浆、杯、盒、托盘、盖、离型纸/衬、堆肥袋、购物袋、装运袋、咸肉衬板、茶袋、绝缘材料、用于咖啡或茶的容器、管和输水管道、食品级一次性餐具、盘和瓶、用于电视和移动设备的屏幕、衣服(例如棉或棉混纺)、绷带、压敏标签、压敏胶带、女性用品和将在身体上或内部使用的医疗器械如避孕用具、药物递送装置、用于药品(例如药丸、片剂、栓剂、凝胶等)的容器等。此外，所公开的涂料技术可用于家具和室内装饰品、户外露营设备等中。

在一方面，本文所述的涂料对约3至约9之间的pH具有耐受性。在相关方面，pH可为约3至约4、约4至约5、约5至约7、约7至约9。

在实施方案中，公开了一种用于处理含纤维素(或纤维质)材料的表面的方法，该方法包括将包含具有式(II)或(III)的链烷酸衍生物的组合物施加于该表面上：

R-CO-X 式(II)

X-CO-R-CO-X

其中R是具有6至50个碳原子的直链、支链或环状脂族烃基，并且其中X和X

在实施方案中，将链烷酸衍生物与多元醇脂肪酸酯混合以形成乳液，其中该乳液用于处理纤维素基材料。

在实施方案中，多元醇脂肪酸酯可以是乳化剂，并且可以包含一种或多种单酯、二酯、三酯、四酯和五酯的混合物。在一方面，多元醇脂肪酸酯可以是乳化剂，并且可以包含一种或多种三酯、四酯和五酯的混合物，或者单酯和二酯中一者或两者的混合物。在另一方面，多元醇脂肪酸酯的脂肪酸部分可以含有饱和基团或者饱和及不饱和脂肪酸的组合。在一方面，含有多元醇脂肪酸酯的乳液可含有其他蛋白质、多糖和/或脂质，包括但不限于乳蛋白(例如酪蛋白、乳清蛋白等)、明胶、分离大豆蛋白、淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜胶、壳聚糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡及其组合。

在一些实施方案中，本文公开的多元醇脂肪酸酯乳化剂可用于承载涂料或用于造纸的其他化学品，包括但不限于纤滑石、酯、二酯、醚、酮、酰胺、腈、芳族化合物(例如，二甲苯、甲苯)、酰卤、酸酐、滑石、烷基烯酮二聚体(AKD)、雪花石膏、alganic酸、明矾、albarine、胶(glues)、碳酸钡、硫酸钡、沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、二氧化钛、粘土、白云石、二亚乙基三胺五乙酸盐、乙二胺四乙酸(EDTA)、酶、甲脒硫酸盐、瓜尔胶、石膏、石灰、硫酸氢镁、石灰乳、氧化镁乳、PvOH、松香、松香皂、satin、皂/脂肪酸、硫酸氢钠、碱灰(soda ash)、二氧化钛、表面活性剂、淀粉、改性淀粉、烃类树脂、聚合物、蜡、多糖、蛋白质及其组合。

在实施方案中，相对于未经处理的含纤维素材料，通过本文公开的方法产生的含纤维素材料表现出更大的疏水性或耐水性。在相关方面，相对于未经处理的含纤维素材料，处理过的含纤维素材料表现出更大的疏脂性或耐油脂性。在另一个相关方面，处理过的含纤维素的材料可以是生物可降解的、可堆肥的和/或可回收的。在一方面，处理过的含纤维素的材料是疏水的(耐水的)和疏脂的(耐油脂的)。

在实施方案中，与未处理的相同材料相比，处理过的含纤维素的材料可以具有改进的机械性能。例如，通过本文公开的方法处理的纸袋表现出增加的破裂强度、Gurley数、拉伸强度和/或最大负荷能量。在一方面，破裂强度增加了约0.5至1.0倍、约1.0至1.1倍、约1.1至1.3倍、约1.3至1.5倍。在另一方面，Gurley数增加了约3至4倍、约4至5倍、约5至6倍和约6至7倍。在另一方面，拉伸应变或强度增加了约0.5至1.0倍、约1.0至1.1倍、约1.1至1.2倍和约1.2至1.3倍。在另一方面，最大负荷能量增加了约1.0至1.1倍、约1.1至1.2倍、约1.2至1.3倍，以及约1.3至1.4倍。

在实施方案中，含纤维素的材料是原纸(base paper)，所述原纸包含微纤化纤维素(MFC)或纤维素纳米纤维(CNF)，其描述于例如，美国专利申请公开No.2015/0167243(通过引用整体纳入本文)，其中MFC或CNF在形成过程和造纸过程中加入和/或作为涂料或第二层加至先前形成的层，以减小所述原纸的孔隙度。在相关方面，使原纸如上所述与多元醇脂肪酸酯接触。在另一个相关方面，使经接触的原纸进一步与PvOH接触。在实施方案中，所得的经接触的原纸可调节地耐水和耐脂质。在相关方面，所得原纸可表现出至少约10-15的Gurley值(即，Gurley空气阻力(秒/100cc，20oz.cyl.))，或至少约100、至少约200至约350。在一方面，谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂层可以是一层或多层的层压材料，或者可以提供一层或多层作为层压材料，或者可以减少一层或多层的覆层量以实现相同的性能效果(例如，耐水性、耐油脂性等)。在相关方面，层压材料可包含可生物降解和/或可堆肥的热封剂或粘合剂。

在实施方案中，多元醇脂肪酸酯可以配制成乳液，其中乳化剂的选择和用量由组合物的性质和试剂促进多元醇脂肪酸酯分散的能力决定。在一方面，乳化剂可包括但不限于水、缓冲剂、PvOH、羧甲基纤维素(CMC)、乳蛋白、小麦谷蛋白、明胶、分离大豆蛋白、淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜胶、壳聚糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡、琼脂、藻酸盐、甘油、树胶、卵磷脂、泊洛沙姆(poloxamer)；单甘油、二甘油、磷酸一钠、单硬脂酸酯、丙二醇、清洁剂、鲸蜡醇及其组合。一方面，多元醇酯:乳化剂的比例可以为约0.1:99.9、约1:99、约10:90、约20:80、约35:65、约40:60或约50:50。对于本领域技术人员显而易见的是，比例可以根据最终产品所需的性质而变化。

在实施方案中，谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料可以与用于内部和表面施胶的一种或多种组分组合(单独或组合)，包括但不限于颜料(例如，粘土、碳酸钙、二氧化钛、塑料颜料)、粘合剂(例如淀粉、大豆蛋白、聚合物乳液、PvOH)和添加剂(例如乙二醛、乙二醛化树脂、锆盐、硬脂酸钙、碳酸钙、卵磷脂油酸酯、聚乙烯乳液、羧甲基纤维素、丙烯酸聚合物、藻酸盐、聚丙烯酸酯胶、聚丙烯酸酯、杀微生物剂、油基消泡剂、硅酮基消泡剂、茋、直接染料和酸性染料)。在相关方面，此类组分可提供一种或多种性质，包括但不限于建立精细的多孔结构、提供光散射表面、改进油墨接受性、改善光泽度、结合颜料颗粒、将涂料粘合到纸上、强化基片、填充颜料结构中的孔、降低水敏感性、防止胶印中的湿刮痕、防止刮刀刮擦、提高超级压光中的光泽度、减少粉尘、调节涂料粘度、提供保水性、分散颜料、保持涂料分散、防止涂料/涂料颜色变质、控制起泡、减少夹带的空气和涂料缩孔、增加白度和亮度，以及控制颜色和阴影。对于本领域技术人员显而易见的是，可以根据最终产品所需的性能改变组合。

在实施方案中，采用所述谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯的方法可用于通过以下方式来降低施加初级/次级覆层(例如，硅酮基的层、淀粉基的层、粘土基的层、PLA层、PEI层等)的成本：提供表现出必要特性(例如，耐油和/或油脂、耐水性、低表面能、高表面能等)的材料层，从而减少实现相同性能所需的初级/次级层的数量。在一方面，可以将材料涂覆在PFAE层(例如，热封剂)的顶部。在实施方案中，该组合物不含碳氟化合物且不含硅酮。

在实施方案中，组合物同时增加了处理过的产品的机械稳定性和热稳定性。在一方面，表面处理在约-100℃至约300℃之间的温度下是热稳定的。在一方面，纤维素基材料的表面表现出约60°至约120°之间的水接触角。在一方面，表面处理在约200℃至约300℃之间的温度下是化学稳定的。

添加了谷醇溶蛋白/PFAE组合物的基材(其可以在施用之前进行干燥(例如，在约80-150℃下))可以用改性组合物通过例如浸蘸来处理，并使表面暴露于该组合物中少于1秒。可以加热基材以干燥表面，然后经改性的材料就可以使用。在一方面，根据本文公开的方法，可以通过通常在造纸厂中进行的任何合适的涂覆/施胶方法来处理基材(参见，例如Smook,G.,“Surface Treatments,”于“Handbook for Pulp&Paper Technologists,”(2016)，第四版，第18章，第293-309页中,TAPPI Press,Peachtree Comers,GA USA，其通过引用整体纳入本文)。

在实施本发明时不需要特殊的材料准备，尽管对于某些应用，材料可以在处理之前进行干燥。在实施方案中，所公开的方法可以在任意纤维素基的表面上使用，包括但不限于膜、刚性容器、纤维、纸浆、织物等。在一方面，谷醇溶蛋白/多元醇脂肪酸酯或涂料剂可以通过以下方法施用：常规施胶机(立式、倾斜式、卧式)、门辊施胶机、计量施胶机、压延施胶、管施胶(tube sizing)、机上(on-machine)、机外(off-machine)、单面涂覆机、双面涂覆机、短停留时间(short dwell)、同时双面涂覆机、刮刀或棒式涂覆机、凹版涂覆机、凹版印刷、柔版印刷、喷墨印刷、激光印刷、超滚压机及其组合。

取决于来源，纤维素可以是纸、纸板、纸浆、软木纤维、硬木纤维或其组合，纳米纤维素、纤维素纳米纤维、晶须或微纤维、微纤化棉或棉混纺、纤维素纳米晶体或纳米纤化纤维素。

在实施方案中，所施用的谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料的量足以完全覆盖含纤维素的材料的至少一个表面。例如，在实施方案中，可以将谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料施加到容器的整个外表面、容器的整个内表面或其组合上，或者施加在原纸的一侧或两侧上。在实施方案中，膜的整个上表面可以被谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料覆盖，或者膜的整个下表面可以被谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料覆盖，或者两侧都被覆盖。在实施方案中，设备/仪器的内腔可以被涂料覆盖，或者设备/仪器的外表面可以被谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料覆盖，或者内表面和外表面都被覆盖。在实施方案中，所施用的谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料的量足以部分覆盖含纤维素的材料的至少一个表面。例如，只有那些暴露于周围环境或目标最终用途的产品、组合物、化合物或材料的表面被醇溶谷蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料覆盖，或只有那些不暴露于周围环境的表面被谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料覆盖(例如，掩蔽)。如对本领域技术人员显而易见的，所施加的谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料的量可取决于待涂覆的材料的用途。在一方面，一个表面可以涂覆有谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯(谷醇溶蛋白-PFAE)，而相对的表面可以涂覆有包含但不限于蛋白质、小麦谷蛋白、明胶、分离大豆蛋白、淀粉、改性淀粉、乙酰化多糖、藻酸盐、角叉菜胶、壳聚糖、菊粉、长链脂肪酸、蜡及其组合的试剂。在一个方面，可以将谷醇溶蛋白-PFAE添加到配料(furnish)中，并且可以对纤网(web)上的所得材料提供另外的PFAE或谷醇溶蛋白-PFAE的涂料。

在实施所述方法的该方面的过程中，可以使用任意合适的涂覆方法来递送所施加的各种谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料和/或乳液中的任意一种。在实施方案中，谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂覆方法包括沉浸、喷涂、涂漆、印刷以及任意这些方法中的任意组合，单独地或与适于实施所公开的方法的其他涂覆方法一起。

通过增加多元醇脂肪酸酯的浓度，例如，本文公开的谷醇溶蛋白更容易溶解并形成更均匀的膜。在一方面，各种催化剂可允许涂料的更快速的“固化”，以精确地调节谷醇溶蛋白:多元醇脂肪酸酯的性质(组成)或量，以满足特定的应用。

对于本领域技术人员显而易见的是，待处理的纤维素的选择、谷醇溶蛋白-多元醇脂肪酸酯涂料、反应温度和暴露时间是通过常规实验优化的参数，以适合最终产品的任意特定应用。

在实施方案中，谷醇溶蛋白是玉米醇溶蛋白。玉米醇溶蛋白可以商购获得(参见上文)或通过如Lawton JW,Cereal Chem(2002)79(1):1-18，第1-4页中描述的方法制备(其通过引用整体纳入本文)。

产生的材料的物理性能发生了变化，该物理性能可以定义并使用本领域已知的适当测试进行测量。对于疏水性，分析方案可以包括但不限于接触角测量和水分吸收。其他性能包括刚度、水蒸汽透过率(WVTR)、孔隙度、拉伸强度、基材降解不足、破裂和撕裂性能。American Society for Testing and Materials(方案ASTM D7334-08)定义了要遵循的特定标准化方案。

表面对各种气体如水蒸汽和氧气的渗透率也可以通过多元醇脂肪酸酯涂覆方法(随着材料的阻隔功能增强)而改变。量度渗透率的标准单位是Barrer，测量这些参数的方案也可以在公共领域获得(用于水蒸汽的ASTM std F2476-05和用于氧气的ASTM stdF2622-8)。

在实施方案中，根据当前公开的方法处理的可生物降解的材料表现出完全的可生物降解性，其通过在微生物侵袭下在环境中的降解测量。

可以使用多种方法来定义和测试生物降解性，包括摇瓶法(ASTM E1279-89(2008))和Zahn-Wellens测试(OECD TG 302B)。

可以使用多种方法来定义和测试可堆肥性，包括但不限于ASTM D6400。

在实施方案中，本文公开的阻隔涂料组合物当被施加于基材或表面时，产生具有耐油和/或油脂渗透性的制品。耐油和/或油脂渗透性的能力包括耐各种油、油脂、蜡、其他油性物质，以及出人意料地，高渗透性溶剂(如甲苯和庚烷)的渗透。耐油和/或油脂渗透性的能力可以通过3MKit Test进行测量。在一方面，组合物的Kit值为至少3、至少5、至少7、至少9。

在实施方案中，公开了一种制备制品的方法，该方法包含将阻隔涂料组合物施加到基材上以制备具有高表面能并耐油和/或油脂渗透的制品。在相关方面，提供了与基材的一个或多个表面紧密接触的阻隔组合物，以向那些表面提供耐渗透性。在一方面，阻隔涂料可以作为涂料施加在一个或多个表面上，或者在应用中，可以施加涂料使其被吸收到基材的内部并接触更多的表面。

在实施方案中，将阻隔组合物作为涂料施加在基材上。可以通过任意合适的方法将基材用组合物涂覆，所述方法例如：通过辊涂、铺展、喷涂、刷涂或倾倒工艺，然后干燥；通过将阻隔组合物与其他材料共挤出到预成型的基材上；或通过熔融/挤出涂覆预成型的基材。在一方面，可以通过施胶机来施加涂料。在一个方面，可以用阻隔组合物在基材的一侧、两侧或所有侧涂覆。在一个方面，可以使用涂覆刀，如“刮刀”，其使阻隔组合物均匀铺展在随辊一起移动的基材上。在一个方面，可以通过连续运行的铺展涂覆机将阻隔涂料施加到纺织品、非织造材料、箔、纸、纸板和其他片材上。

本文公开的阻隔组合物可用于制备多种具有耐油和/或油脂渗透性的不同制品。制品可以包括但不限于纸、纸板、硬纸板、箱纸板(containerboard)、石膏板、木材、木材复合物、家具、砖石、皮革、汽车饰面(finish)、家具抛光面(polish)、塑料、不粘炊具和泡沫。

在实施方案中，本文公开的阻隔组合物可用于食品包装纸和纸板，包括快餐包装。食品包装用途的具体实例包括快餐包装、食品袋、点心袋、杂货袋、杯、托盘、纸盒、盒、瓶、箱(crate)、食品包装膜、起泡包装材料、可微波爆米花袋、离型纸、宠物食品容器、饮料容器、OGR纸等。在实施方案中，可以生产纺织制品，如天然纺织用纤维或合成纺织用纤维。在相关方面，纺织用纤维可被进一步加工成服装、亚麻布、地毯、帷幔、墙壁覆盖物(wall-covering)、室内装饰品等。

在实施方案中，可在施加目标阻隔组合物之前或之后将基材形成制品。在一方面，可以由平坦的、经涂覆的纸板通过压制成形、通过真空成型或通过将纸板折叠并粘贴成最终期望的形状来制备容器。经涂覆的平坦纸板原料可通过施加热和压力而形成为托盘，如例如美国专利No.4,900,594(通过引用整体纳入本文)中所公开，或真空成型为用于食品和饮料的容器，如美国专利No.5,294,483(通过引用整体纳入本文)中所公开。

适用于通过本发明方法处理的材料包括各种形式的纤维素，如棉纤维、植物纤维，如亚麻、木纤维、再生纤维素(人造纤维(rayon)和赛璐玢(cellophane))、部分烷基化的纤维素(纤维素醚)、部分酯化的纤维素(醋酸人造纤维)和其他改性纤维素材料，这些材料的大部分表面都可用于反应/粘合。如上所述，术语“纤维素”包括所有那些材料以及具有相似多元醇结构并且具有相似性质的其他材料。在那些相对新颖的材料中，微原纤化纤维素(纤维素纳米纤维)(参见例如美国专利No.4,374,702和美国申请公开No.2015/0167243和2009/0221812，它们均通过引用整体纳入本文)特别适合用于所关注的主题。在实施方案中，纤维素可以包括但不限于三乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝化纤维素(硝酸纤维素)、硫酸纤维素、赛璐珞(celluloid)、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、纤维素纳米晶体、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素及其组合。

如本文所公开的用阻隔涂料对纤维素进行改性除了增加耐油和/或油脂性之外，还可以增加拉伸强度、柔性和刚度，从而进一步扩大了使用范围。由本文公开的改性纤维素制备的或通过使用本文公开的改性纤维素制备的全可生物降解产品和部分可生物降解产品，包括可回收和可堆肥的产品，都在本申请的范围内。

在涂料技术的可能应用中，此类物品包括但不限于用于各种目的的容器，如纸、纸板、纸浆、杯、盖、盒、托盘、离型纸/衬、堆肥袋、购物袋、管和输水管道、食品级一次性餐具、盘和瓶、用于电视和移动设备的屏幕、衣服(例如棉或棉混纺)、绷带、压敏标签、压敏胶带、女性用品，以及医疗设备，如避孕用具、药物递送装置等。而且，本文公开的涂覆技术可用于家具和室内装饰品、户外露营设备等上。

以下实施例旨在说明而非限制本发明。

实施例

实施例1.糖脂肪酸酯制剂

制剂1

将50ml的

表1.使用

观察到在较重的纸中耐水性不那么显著，并且除非片材干燥，否则不能获得耐水性。

制剂2

将

表2.

制剂3

将纯的

持续的研究关注

表3.刚度测试

实施例2.将糖酯粘合到纤维素基材上

为了确定

表4.从纤维素材料中萃取

实施例3.纤维素表面的检测

使用和不使用MFC的原纸的扫描电子显微镜图像说明，多孔性较差的原纸可能需要少得多的与表面发生反应的防水剂。图1-2显示了未经处理的中孔隙度Whatman滤纸。图1和2示出了较高的暴露表面积，其可与衍生剂反应。然而，揭示了一种高度多孔的片材，其具有足够的空间供水逸出。图3和图4示出了再生纸浆制成的纸用MFC涂覆之前和之后的并排比较。(相同样品有两个放大倍数，图像左侧没有MCF)。测试表明，多孔性差得多的片材的衍生化表现出对长期水/蒸汽阻隔性能的更大可能。最后两张图像是在一张滤纸上以及相似放大倍数的CNF涂层纸上的平均“孔”的特写镜头，用于对照和比较。

上面的数据表明了一个关键点，添加更多的材料会相应地提高性能。尽管不受理论的束缚，但未漂白的纸的反应似乎更快，这表明木质素的存在可以加快反应的速度。

液体

实施例4“Phluphi”

混合液体

后续测试表明，滑石只是过程中的一个非参与物质(spectator)，被排除在其他测试之外。

实施例5.环境对

为了更好地理解蔗糖酯与纤维反应的机理，将低粘度涂料施加在漂白牛皮纸上，该纸上添加了湿强度树脂，但没有耐水性(没有施胶)。使用Brookfield粘度计在100rpm下测量涂料粘度。

表5.环境对

实施例6.不饱和脂肪酸链与饱和脂肪酸链的影响对比

使

表6.

数据表明基本上所有的

使用纤维素的纯纤维(例如，购自Sigma Aldrich,St.Louis，MO的α-纤维素)，并重复实验。只要

如所示，数据表明干燥后一般无法从材料中提取

另一个值得注意的方面是，多个脂肪酸链可与纤维素发生反应，并且通过结构中的两个糖分子，

实施例7.添加

使用硬木和软木牛皮纸浆制成两克和三克手抄纸。当将

实施例8.蓬松纤维材料的制备

在纸浆中加入

用已加热至60℃的

重要的是，不仅观察到了体积和柔软度的增加，而且在排水后强行重新制浆的毡产生保留了所有的疏水性的纤维毡。除了观察到水不能轻易地“冲”过低表面能屏障而进入片材，这种特性也很有价值。脂肪酸的疏水性单链的连接没有表现出该性能。

尽管不受理论的束缚，但这代表了另外的证据，证明

实施例9.袋纸测试数据

下表(表7)说明了在未经漂白的牛皮纸袋原料(对照)上以5-7g/m

表7.袋纸测试

如表7所示，随着使用

实施例10.湿/干拉伸强度

用漂白纸浆制成三克手抄纸。以下数据比较

表8.湿/干拉伸强度

还要注意的是，5％的添加率产生的湿强度不明显低于对照的干强度。

实施例11.使用含有少于8个饱和脂肪酸的酯

用所制备的具有少于8个连接到蔗糖部分上的脂肪酸的蔗糖酯进行了许多实验。样品SP50、SP10、SP01和F20W(Sistema，The Netherlands)分别含有50、10、1和基本上0％的单酯。虽然那些商购可得的产品是通过使蔗糖与饱和脂肪酸反应制得的，从而使该化合物对于进一步的交联或类似化学作用不太有用，但该化合物可用于检测乳化和耐水性能。

例如，将10g SP01与10g乙二醛在10％煮过的PvOH溶液中混合。将该混合物在200°F下“煮”5分钟，并通过刮涂将其施加到由漂白硬木牛皮纸制成的多孔原纸上。结果是在纸表面上的交联的蜡状涂层表现出良好的疏水性。在施加最小为3g/m

实施例12.HST数据和水分吸收

为了证明

表9.使用

从表9中可以看出，增加施加到纸张表面的

使用饱和蔗糖酯产品的涂料也可以看到这一点。F20W(Sisterna，TheNetherlands)被描述为一种非常低％的单酯，其大多数分子在4-8取代度范围内。注意，F20W产品的加入量仅是总涂料的50％，该涂料使用PvOH乳化，各使用相同份数以形成稳定的乳液。因此，在加入量标记为“0.5g/m

表10.HST数据F20W

从表10可以看出，同样，增加F20W使多孔片材的耐水性增加。因此，所施加的蔗糖脂肪酸酯使纸具有耐水性。

耐水性不只是由于存在与纤维素形成酯键的脂肪酸，还向软木手抄纸(漂白软木牛皮纸)装载了直接加入到纸浆中的

表11.

表12.油酸的水分吸收

注意这一区别：将油酸直接加入到纸浆中形成酯键极大地减缓了水分的吸收。相比之下，只有2％的

实施例13.饱和的SFAE

饱和酯在室温下为蜡状固体，由于饱和，其与样品基质或两个分子间/多个分子间的反应性较小。使用升高的温度(例如，至少40℃，并且对于所有测试的那些，高于65℃)，将材料熔化并且可以液体形式施加，然后冷却并固化，形成疏水涂层。或者，可以将材料乳化并作为水性涂料施用以赋予疏水性。

表13中显示的数据代表从涂覆有不同量的饱和SFAE的纸上获得的HST(Hercules施胶度测试)读数。

将从Turner Falls Paper获得的#45漂白硬木牛皮纸用于测试涂料。Gurley孔隙度测得约300秒，代表了相当牢固的原纸。从Mitsubishi foods(Japan)获得的S-370(DS为3-5)在涂覆前用黄原胶(最高达1％质量的饱和PFAE制剂)乳化。

表13列出了饱和PFAE制剂的涂料重量(磅/吨)和HST(每个样品4次测量的平均值)。

表13

数据证实，有限量的饱和PFAE可以增强要用于其他目的/应用的涂料的耐水性。例如，将饱和的PFAE与Ethylex淀粉和PvOH基的涂料共混，并且在每种情况下均观察到耐水性增加。

将下面的实施例涂覆在Gurley孔隙度为18秒的#50漂白再生原纸上。

将100克改性淀粉(Ethylex 2025)以10％的固体含量(1升体积)蒸煮，并热添加10克S-370，以及使用Silverson均化器混合。使用普通的台式刮涂设备施加所得的涂料，并且将纸在加热灯下干燥。

在300#/吨涂料重量下，仅有淀粉的平均HST为480秒。在相同涂料重量的淀粉和饱和PFAE混合物的情况下，HST增加到710秒。

将足够的PvOH(Selvol 205S)溶解在热水中，以得到10％的溶液。将该溶液涂覆在与上述相同的#50纸上，在150磅/吨的涂料重量下的平均HST为225。使用相同的溶液，加入S-370以得到混合物，该混合物含有基于干基计的90％的PVOH/10％的S-370(即90毫升水、9克PvOH、1克S-370)；并且平均HST增加到380秒。

某些冷的不溶性聚合物如淀粉与谷醇溶蛋白(如玉米醇溶蛋白，参见美国专利No.7,737,200，通过引用整体纳入本文)相容。由于所述专利主题的商业化生产的主要障碍之一是该制剂是水溶性的，因此以这种方式帮助添加饱和的PFAE助剂。

实施例14.其他饱和的SFAE

在没有施胶且成型性能相对差的漂白轻质片材(约35#)上进行了饱和PFAE基涂料的施胶压延评估。通过使用煮过以乳化饱和PFAE的Exceval HR 3010PvOH进行所有评估。加入足够的饱和PFAE，占总固体的20％。重点是评估对比S-370样品与C-1800样品(可从Mitsubishi Foods,Japan获得)。这两种酯的性能均优于对照，一些关键数据示于表14：

表14

注意，饱和化合物似乎使kit值有所增加，其中S-370和C-1800均导致HST增加了约100％。

实施例15.湿强度添加剂

实验室测试已表明，可以调节多元醇酯的化学性质以实现多种性能，包括用作湿强度添加剂。当通过将饱和基团连接到蔗糖(或其他多元醇)上的各个醇官能团上来制备多元醇酯时，得到的是疏水性蜡状物质，其在水中的混溶性/溶解度低。可以将这些化合物加入到纤维质材料中以在内部或作为涂层的方式赋予耐水性。然而；由于化合物彼此之间不发生化学反应，也不与样品基质的任何部分发生化学反应，因此这些化合物易于通过溶剂、热和压力除去。

在需要防水和更高水平的耐水性的情况下，可以制备含有不饱和官能团的多元醇酯并将其加入到纤维质材料中，以实现氧化和/或交联的目的，这有助于将蔗糖酯固定在基质中，并使该酯具有抗物理方法去除的能力。通过调节不饱和基团的数目以及蔗糖酯的大小，获得了交联的方法以赋予强度，并且可以对该分子进行改性以进一步提高耐水性。

表15中的数据是通过将

表15

数据说明了湿强度随负荷水平增加而增加的趋势。干拉伸强度显示了作为参考点的片材的最大强度。

实施例16.使用酰氯制备蔗糖酯的方法。

除了通过酯交换反应制备疏水性多元醇酯以外，还可以通过使酰氯与含环结构的多元醇直接反应，在纤维制品中获得相似的疏水性。

例如，将200克棕榈酰氯(CAS 112-67-4)与50克蔗糖合并并在室温下混合。将混合物升至100°F，并在该温度下保持过夜(环境压力)。所得材料用丙酮和去离子水洗涤以除去任何未反应的或亲水的材料。使用C

尽管向纤维素材料中添加脂肪酰氯可以赋予疏水性，但该反应是不希望的，因为副产物气态HCl会造成包括周围材料的腐蚀在内的许多问题，并且对工人和周围环境有害。产生盐酸所造成的另一个问题是，盐酸形成越多(即，多元醇位点反应的越多)，纤维组合物就变得越脆弱。例如，棕榈酰氯越多地与纤维素和棉材料反应，并且随着疏水性的增加，制品的强度越低。

使用200克R-CO-Cl分别与50克其他类似的多元醇(包括玉米淀粉、桦木的木聚糖、羧甲基纤维素、葡萄糖和提取的半纤维素)反应，将上述反应重复数次，所得结果相似。

实施例17.剥离测试

剥离测试利用一个在拉力测试仪的两个钳口之间的轮来测量以可再现的角度将胶带从纸张表面剥离所需要的力(ASTM D1876；例如，100系列Modular Peel Tester，TestResources，Shakopee，MN)。

使用购自Turners Falls paper(Turners Falls，MA)的高Gurley(600秒)漂白牛皮纸。#50磅的片材表示相当紧实但很吸水的片材。

当#50磅纸上涂覆有15％改性淀粉(Ethylex淀粉)作为对照时，所需的平均力(超过5个样品)为0.55磅/英寸。当用相同的涂料处理但用

该纸的制备符合用于测定纸的拉伸强度的TAPPI标准方法404。

最后，对相同的纸以750磅/吨的负荷率使用S-370——这有效填充了纸张中的所有孔，从而形成了完整的物理屏障。在平面上，那张纸超过了TAPPI kit 12。使用饱和的PFAE品种可以获得耐油脂性。

实施例18.玉米醇溶蛋白-SFAE组合物

A.中等范围DS。

称取一百克含有饱和脂肪酸部分的蔗糖脂肪酸酯(Fooding Group Ltd.，Shanghai，CA)——其具有约3-4个连接到蔗糖分子上的饱和脂肪酸链——放入烧杯中。加热直到酯从白色粉末变成高粘度熔融蜡状物质。将30克纯玉米醇溶蛋白(FreemanIndustries LLC，Tuckahoe，NY)加入该酯中。使黄色粉末熔化于酯中并撤去加热。将混合物静置10分钟。使用台式均质机，搅拌混合物，同时加入温水。约600g水产生自由流动的均质玉米醇溶蛋白-酯混合物，其至少100小时内没有可见的固体或沉淀，或相分离。

将相同的酯与热水共混，并涂覆在漂白的35#的18Gurley原纸上。在4g/m

当通过台式刮涂机将组合的玉米醇溶蛋白-SFAE施加到各种原纸上时，观察到范围在2-6的TAPPI kit，该kit值取决于原纸的紧密度和所施加的涂料重量。例如，使用Gurley为250的漂白的原纸，当施加至少4g/m

分别称取一百克含有饱和脂肪酸部分的蔗糖脂肪酸酯(RYOTO

当将组合的玉米醇溶蛋白-PFAE混合物通过台式刮涂机施加到各种原纸上时，可获得具有更高kit值和抗油性的处理过的纸。

玉米醇溶蛋白是实现中高水平kit值所必需的。尽管不受理论的束缚，但是值得注意的是，玉米醇溶蛋白-酯的协同作用可能为需要低kit(在3-4的范围内)且现场没有涂覆能力的人提供新的配制方法。另外，它可以允许使用某些水平的颜料来实现kit。

B.低范围DS

称取一百克含饱和脂肪酸部分的蔗糖脂肪酸酯到烧杯中，该饱和脂肪酸部分具有连接到蔗糖分子上的约1至2个饱和脂肪酸链。加热直至酯熔化。将三十克纯玉米醇溶蛋白加入酯中。在已共混时，撤去加热。将混合物静置。使用台式均质机，搅拌混合物，同时加入温水以形成自由流动的玉米醇溶蛋白-SFAE混合物。

将组合的玉米醇溶蛋白-SFAE通过台式刮涂机施加到各种原纸上，以产生经过处理的纸，在所述纸上油脂和油成珠状。

分别称取一百克含有饱和脂肪酸部分的蔗糖脂肪酸酯(RYOTO

当将组合的玉米醇溶蛋白-PFAE混合物通过台式刮涂机施涂到各种原纸上时，获得具有较高kit值和已被证明的抗油性的处理过的纸。

实施例19

发现杯子原料已用松香进行了深度处理，以提高其耐水性。然而，发现该纸板上的Gurley为50秒，表明该纸板相当多孔。该材料是可再制浆的，蒸汽会快速渗透并软化该材料。将纯

已经进行了饱和PFAE和玉米醇溶蛋白的实验，因为玉米醇溶蛋白已显示出赋予纸张耐油脂性。生成玉米醇溶蛋白的稳定的水性分散体(在水中含量最高至25％)，该水性分散体中加入了2至5％的饱和PFAE。观察结果表明，饱和PFAE通过赋予制品耐水性(与耐油脂性一起)，将玉米醇溶蛋白“锁定”在纸上。

尽管已经参考以上实施例描述了本发明，但是应当理解，修改和变型被包括在本发明的精神和范围之内。因此，本发明仅由所附权利要求书限制。本文公开的所有参考文献均通过引用整体纳入本文。