日本超越化研公司联合东京大学，成功开发出了具备高耐水性且价格低廉“超涂层”技术，可以让纸材料和纸制品可以取代塑料容器。
这种超涂层材料不含任何对生物（包括人类）有害的物质，废弃后能在环境中自然分解，因此不会对环境造成负担。
另外，不仅是纸，该涂层技术还可应用于纸浆模塑制品等多种基材。此外，该涂层中含有大量纳米空隙，所以可向其中添加催化剂和化学物质，能在不破坏基材特性的情况下根据用途附加各种功能。
此次开发的 “超涂层” 技术应用溶胶-凝胶法，采用主要成分为甲基三甲氧基硅烷，添加了少量四异丙醇钛等作为反应促进剂的低粘性涂料溶液。研究发现，将复印纸或日本纸浸入涂料溶液之后在常温下干燥30分钟左右，会在复杂交织在一起的数十微米直径纤维素纤维（纸的成分）表面均匀形成约3微米厚的二氧化硅层（图1）。
图1：涂层纸的扫描电子显微镜图像及元素图谱。在复杂交织在一起的30微米直径纤维素纤维表面均匀形成了颜色发白、主要成分为Si(Ti)的3微米厚二氧化硅树脂膜。
如图2所示，该反应利用吸附在纸上的少许水和空气中的水蒸气，在四异丙醇钛的催化下自发快速进行，因此反应过程中纸不会劣化。形成的二氧化硅层具有牢固的Si–O–Si硅氧烷键网络，并与纤维素纤维牢固地化学键合，所以纸的机械强度会提高。
图2：利用超涂层在构成纸的纤维素纤维上形成二氧化硅膜的原理图。
涂布的纸制品带有光泽（图3(b)），表面具有防水性（图3(c)）。利用涂层纸制作的吸管在水中浸泡3天后，形状和强度也没有任何变化（图3(d)）。
图3：(a) 涂料溶液固化后形成的块状体。(b) 涂布了超涂层的纸制品。(c) 滴到涂层纸上的水滴。(d)有涂层（左）和无涂层（右）纸吸管在水中浸泡3天后的样子。
该技术用途比较广泛，包括生活材料、工业产品、防水瓦楞纸、纸浆模塑、可以焚烧的地膜等农业领域，以及可以废弃的培养皿等医疗领域等。
此外，该产品不仅可以简单浸渍，还可以简单的涂布，使用起来十分方便。
【论文信息】
题目：Modern Alchemy: Making “Plastics” from Paper
期刊：Industrial & Engineering Chemistry Research
DOI：dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.0c05173
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