專利名稱：一種抗菌紙涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料及造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗菌紙涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平大大提高，健康意識不斷增強，尤其是近年來多種疾病的爆發(fā)和流行，使人們越來越重視由有害病菌引起的各種傳染病、疾病對人類健康造成的嚴(yán)重危害。紙制品是人們生產(chǎn)和生活中不可或缺的產(chǎn)品，已經(jīng)被廣泛用于日常生活中，生活用紙、廚房用紙、食品包裝涂布紙、裝飾用紙、衛(wèi)生和醫(yī)療用紙、鈔票紙等在人們的生產(chǎn)、生活中占有重要的地位，而目前工業(yè)化的此類產(chǎn)品都不具有抗菌功能。隨著人們生活水平的提高和衛(wèi)生意識的加強，必然會對抗菌紙的質(zhì)量和數(shù)量提出更高的要求。有關(guān)的專用抗菌材料的研究和抗菌功能紙的開發(fā)具有重要的理論意義和實踐意義。目前，作為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?、消耗量巨大的紙制品的抗菌功能產(chǎn)品仍處于研究初期階段，加拿大、美國、北歐等國家已經(jīng)認(rèn)識到抗菌材料和抗菌紙研究的重要性， 投入了大量的研究力量和資金支持，主要研究專用于植物纖維基材的抗菌材料和抗菌紙的開發(fā)，我國華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點實驗室、天津科技大學(xué)、陜西科技大學(xué)等單位也已開展了這方面的研究?？傮w來看，現(xiàn)有的抗菌紙研究，都采用向紙制品中加入單一無機抗菌材料或天然抗菌材料而使紙品具有抗菌功能。研究表明，無論哪一種抗菌材料，其單獨使用時都存在不足之處。自然界大量存在的殼聚糖是一種天然抗菌材料，其抗細(xì)菌和抗真菌活性已被廣泛研究。殼聚糖具有殺菌率高、安全性好的優(yōu)點，但是也受到耐熱性較差， 有效時間不長，應(yīng)用范圍較窄等方面的限制。而納米二氧化鈦是優(yōu)良的具有光催化作用的無機抗菌材料，屬于非溶出型，無毒、無味、無刺激，熱穩(wěn)定性和耐熱性好。但是，其必須有紫外線照射才能起到殺菌作用，受環(huán)境影響較大。鑒于殼聚糖和納米二氧化鈦均具有抗菌性能，如果將二者進行復(fù)合，必將完善材料的抗菌性能。然而，在紙張加工領(lǐng)域，對于適用于植物纖維基材的有機/無機納米復(fù)合抗菌材料的研究尚未見報道，對殼聚糖/ 二氧化鈦納米復(fù)合抗菌紙涂料的制備及其在涂布抗菌紙中的應(yīng)用研究也仍然是全新的研發(fā)課題。目前常見的抗菌紙主要由兩種方法加工而成一種是在漿料中直接加入抗菌劑， 然而，由于抗菌劑在上網(wǎng)抄紙過程中隨白水流失，會造成生產(chǎn)過程中，抗菌劑用量大，而紙張上的保留量卻不多，既增加了成本，又達不到良好的效果。另一種是通過表面涂布或是噴灑藥物層，或是通過浸漬的方法制備，噴灑方法制備的抗菌紙具有抗菌劑用量少而抗菌性能優(yōu)良、相對生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點，但也存在抗菌劑分布不均勻的缺點。浸漬方法制備的抗菌紙雖具有抗菌性能好和抗菌劑分布均勻等優(yōu)點，但耗時較長，不適應(yīng)于大型高速紙機生產(chǎn)。利用施膠和涂布方法生產(chǎn)抗菌紙時，抗菌劑用量較少，且均勻性好，因此其是理想的抗菌紙制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗菌紙涂料及其制備方法。通過調(diào)控有機抗菌劑和無機納米抗菌劑的配比，優(yōu)化涂料配伍性，增強紙張的抗菌功能；同時改善涂布紙的印刷適性。 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 抗菌紙涂料配方 納米二氧化鈦； 殼聚糖雙胍鹽酸鹽； 二者之間的重量比例為1:1 7:1。以納米二氧化鈦和殼聚糖雙胍鹽酸鹽的加入總量為基準(zhǔn)， 羧基丁苯膠乳10%
叔丁醇1%
六偏磷酸鈉0. 5%
所述納米二氧化鈦晶型為銳鈦型，平均粒徑為20nm，比表面積80 220 m2/g。所述殼聚糖雙胍鹽酸鹽是1份的殼聚糖溶于0. 4mol/L的鹽酸，再加入3份的雙氰胺，在9o°c的反應(yīng)溫度下反應(yīng)池得到的產(chǎn)物。所述羧基丁苯膠乳的丁二烯單體(配比40%)，苯乙烯(配比60%)，固含量為 53. 32%o所述叔丁醇相對密度0. 78，折射率1. 39?？咕埻苛系闹苽浞椒òㄈ缦虏襟E
第一步，將殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入水中，然后加入六偏磷酸鈉和叔丁醇，高速分散； 第二步，加入納米二氧化鈦，高速分散；
第三步，加入羧基丁苯膠乳，高速混合均勻、過濾，調(diào)節(jié)體系pH值，制得固含量為30% 抗菌紙涂料。 所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于第一步分散速度4000r/min，分散時間 25min。所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于第二步分散速度4000r/min，分散時間 35min。所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于第三步分散速度1500r/min，分散時間 15min。本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明抗菌紙涂料制備過程是在常溫常壓下進行的，不需要添加新的設(shè)備，工藝簡單，生產(chǎn)成本低。2.本發(fā)明抗菌紙涂料在紙上進行涂布后，不僅能有效改善紙張的抗菌性能，而且可賦予紙張良好的印刷適性。3.相比于漿內(nèi)添加抗菌劑方式優(yōu)勢在于保留率較好，不會造成生產(chǎn)過程中的抗菌劑的浪費，可節(jié)省原料；其添加的用量可根據(jù)所生產(chǎn)的紙張的要求在較大范圍內(nèi)變動。


圖1 (a)為未涂布的原紙抗菌效果圖1 (b)為納米二氧化鈦/殼聚糖雙胍鹽酸鹽1:1的涂料涂布后的抗菌紙的抗菌效果
圖2為納米二氧化鈦/殼聚糖雙胍鹽酸鹽5:1的涂料的掃描電鏡照片。具體實施方式


實施例1
納米二氧化鈦以納米二氧化
;化鈦/殼聚糖雙胍鹽酸鹽1:1;
氧化鈦和殼聚糖雙胍鹽酸鹽的加入總量為基準(zhǔn)，
羧基丁苯膠乳， 六偏磷酸鈉， 叔丁醇
10% ； 0. 5% ；1%。依據(jù)以上配方取殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸鈉及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散時間為25min。降低轉(zhuǎn)速至lOOOr/min，然后加入納米二氧化鈦，逐漸提高轉(zhuǎn)速至4000r/min，持續(xù)分散35min。其后，再降低轉(zhuǎn)速至1500r/min， 加入丁苯膠乳，分散時間為15min，調(diào)節(jié)涂料體系pH值至8.0，制得固含量為30%抗菌紙涂料。將原紙按要求平整的放在涂布機上，壓下張緊輥，再把涂布輥壓在紙張前端，放下固定翼，取一定量的抗菌紙涂料，均勻分布在紙張前端，啟動按鈕，紙張涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的紙張放入紙樣快速干燥器，干燥溫度105°C，干燥時間為lmin。依據(jù)以上配方涂料及涂布工藝制得的抗菌紙，經(jīng)震蕩燒瓶法定量檢測，結(jié)果表明，涂布抗菌紙對金黃色葡萄球菌抗菌效率達到了 92. 19%，涂布前后的紙張抗菌試驗效果，見圖1 (a)和圖1 (b)。同時，經(jīng)以上配方涂料涂布后，紙張的印刷適性得以明顯改善。實施例2:
納米二氧化鈦/殼聚糖雙胍鹽酸鹽2:1;
以納米二氧化鈦和殼聚糖雙胍鹽酸鹽的加入總量為基準(zhǔn)， 羧基丁苯膠乳，10% ；
六偏磷酸鈉，0.5%;
叔丁醇1%。依據(jù)以上配方取殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸鈉及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散時間為25min。降低轉(zhuǎn)速至lOOOr/min，然后加入納米二氧化鈦，逐漸提高轉(zhuǎn)速至4000r/min，持續(xù)分散35min。其后，再降低轉(zhuǎn)速至1500r/min， 加入丁苯膠乳，分散時間為15min，調(diào)節(jié)涂料體系pH值至8.0，制得固含量為30%抗菌紙涂料。將原紙按要求平整的放在涂布機上，壓下張緊輥，再把涂布輥壓在紙張前端，放下固定翼，取一定量的抗菌紙涂料，均勻分布在紙張前端，啟動按鈕，紙張涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的紙張放入紙樣快速干燥器，干燥溫度105°C，干燥時間為lmin。依據(jù)以上配方涂料及涂布工藝制得的抗菌紙，經(jīng)震蕩燒瓶法定量檢測，結(jié)果表明，涂布抗菌紙對金黃色葡萄球菌抗菌效率達到了 82. 53%。同時，涂布紙的印刷適性得以明顯改善。實施例3
納米二氧化鈦/殼聚糖雙胍鹽酸鹽5:1;
以納米二氧化鈦和殼聚糖雙胍鹽酸鹽的加入總量為基準(zhǔn)， 羧基丁苯膠乳，10% ；
六偏磷酸鈉，0.5%;叔丁醇1%。依據(jù)以上配方取殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸鈉及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散時間為25min。降低轉(zhuǎn)速至lOOOr/min，然后加入納米二氧化鈦，逐漸提高轉(zhuǎn)速至4000r/min，持續(xù)分散35min。其后，再降低轉(zhuǎn)速至1500r/min， 加入丁苯膠乳，分散時間為15min，調(diào)節(jié)涂料體系pH值至8.0，制得固含量為30%抗菌紙涂料，涂料的掃描電鏡照片見圖2。將原紙按要求平整的放在涂布機上，壓下張緊輥，再把涂布輥壓在紙張前端，放下固定翼，取一定量的抗菌紙涂料，均勻分布在紙張前端，啟動按鈕，紙張涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的紙張放入紙樣快速干燥器，干燥溫度105°C，干燥時間為lmin。依據(jù)以上配方涂料及涂布工藝制得的抗菌紙，經(jīng)震蕩燒瓶法定量檢測，結(jié)果表明，涂布抗菌紙對金黃色葡萄球菌抗菌效率達到了 50.56%。同時，涂布紙的印刷適性得以明顯改善。實施例4
納米二氧化鈦/殼聚糖雙胍鹽酸鹽7:1;
以納米二氧化鈦和殼聚糖雙胍鹽酸鹽的加入總量為基準(zhǔn)， 羧基丁苯膠乳，10% ；
六偏磷酸鈉，0.5%;
叔丁醇1%。依據(jù)以上配方取殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸鈉及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散時間為25min。降低轉(zhuǎn)速至lOOOr/min，然后加入納米二氧化鈦，逐漸提高轉(zhuǎn)速至4000r/min，持續(xù)分散35min。其后，再降低轉(zhuǎn)速至1500r/min， 加入丁苯膠乳，分散時間為15min，調(diào)節(jié)涂料體系pH值至8. 0，制得固含量為30%抗菌紙涂料。將原紙按要求平整的放在涂布機上，壓下張緊輥，再把涂布輥壓在紙張前端，放下固定翼，取一定量的抗菌紙涂料，均勻分布在紙張前端，啟動按鈕，紙張涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的紙張放入紙樣快速干燥器，干燥溫度105°C，干燥時間為lmin。依據(jù)以上配方涂料及涂布工藝制得的抗菌紙，經(jīng)震蕩燒瓶法定量檢測，結(jié)果表明，涂布抗菌紙對金黃色葡萄球菌抗菌效率達到了 45. 72%。同時，涂布紙的印刷適性得以明顯改善。
權(quán)利要求
1.一種抗菌紙涂料，其特征在于該涂料由納米二氧化鈦、殼聚糖雙胍鹽酸鹽、羧基丁苯膠乳、叔丁醇和六偏磷酸鈉組成；其中納米二氧化鈦與殼聚糖雙胍鹽酸鹽的重量比為 1 1 7 1 ；設(shè)納米二氧化鈦與殼聚糖雙胍鹽酸鹽的總重量為A，則羧基丁苯膠乳的重量為 10%A，叔丁醇的重量為1%A，六偏磷酸鈉的重量為0. 5%A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌紙涂料，其特征在于所述納米二氧化鈦晶型為銳鈦型， 平均粒徑為20nm，比表面積80 220 m2/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌紙涂料，其特征在于所述殼聚糖雙胍鹽酸鹽是1份的殼聚糖溶于0. 4mol/L的鹽酸，再加入3份的雙氰胺，在90°C的反應(yīng)溫度下反應(yīng)池得到的產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌紙涂料，其特征在于所述羧基丁苯膠乳固含量為 53. 32%，其丁二烯單體與苯乙烯的配比為4:6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌紙涂料，其特征在于所述叔丁醇相對密度0.78，折射率 1. 39。
6.一種如權(quán)利要求1所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于包括如下步驟第一步，將殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入水中，然后加入六偏磷酸鈉和叔丁醇，高速分散；第二步，加入納米二氧化鈦，高速分散；第三步，加入羧基丁苯膠乳，高速混合均勻、過濾，調(diào)節(jié)體系pH值，制得固含量為30% 抗菌紙涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于第一步分散速度 4000r/min，分散時間 25min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于第二步分散速度 4000r/min，分散時間!35min。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于第三步分散速度 1500r/min，分散時間 15min。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗菌紙涂料的制備方法，其特征在于調(diào)節(jié)體系pH值為8. 0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗菌紙涂料及其制備方法。本發(fā)明中的涂料由納米二氧化鈦、殼聚糖雙胍鹽酸鹽、羧基丁苯膠乳、叔丁醇和六偏磷酸鈉組成。具體的方法為第一步，將殼聚糖雙胍鹽酸鹽加入水中，然后加入六偏磷酸鈉和叔丁醇，高速分散；第二步，加入納米二氧化鈦，高速分散；第三步，加入羧基丁苯膠乳，高速混合均勻、過濾，調(diào)節(jié)體系pH值，制得固含量為30％抗菌紙涂料。本發(fā)明抗菌紙涂料制備過程是在常溫常壓下進行的，不需要添加新的設(shè)備，工藝簡單，生產(chǎn)成本低。
文檔編號D21H21/36GK102561107SQ20121006469
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者劉曉峰, 唐艷軍 申請人:浙江理工大學(xué)