专利名称：一种抗菌纸涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于功能材料及造纸技术领域，具体涉及一种抗菌纸涂料及其制备方法。
背景技术：
随着经济的快速发展，人们生活水平大大提高，健康意识不断增强，尤其是近年来多种疾病的爆发和流行，使人们越来越重视由有害病菌引起的各种传染病、疾病对人类健康造成的严重危害。纸制品是人们生产和生活中不可或缺的产品，已经被广泛用于日常生活中，生活用纸、厨房用纸、食品包装涂布纸、装饰用纸、卫生和医疗用纸、钞票纸等在人们的生产、生活中占有重要的地位，而目前工业化的此类产品都不具有抗菌功能。随着人们生活水平的提高和卫生意识的加强，必然会对抗菌纸的质量和数量提出更高的要求。有关的专用抗菌材料的研究和抗菌功能纸的开发具有重要的理论意义和实践意义。目前，作为人们日常生活中的必需品、消耗量巨大的纸制品的抗菌功能产品仍处于研究初期阶段，加拿大、美国、北欧等国家已经认识到抗菌材料和抗菌纸研究的重要性， 投入了大量的研究力量和资金支持，主要研究专用于植物纤维基材的抗菌材料和抗菌纸的开发，我国华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室、天津科技大学、陕西科技大学等单位也已开展了这方面的研究。总体来看，现有的抗菌纸研究，都采用向纸制品中加入单一无机抗菌材料或天然抗菌材料而使纸品具有抗菌功能。研究表明，无论哪一种抗菌材料，其单独使用时都存在不足之处。自然界大量存在的壳聚糖是一种天然抗菌材料，其抗细菌和抗真菌活性已被广泛研究。壳聚糖具有杀菌率高、安全性好的优点，但是也受到耐热性较差， 有效时间不长，应用范围较窄等方面的限制。而纳米二氧化钛是优良的具有光催化作用的无机抗菌材料，属于非溶出型，无毒、无味、无刺激，热稳定性和耐热性好。但是，其必须有紫外线照射才能起到杀菌作用，受环境影响较大。鉴于壳聚糖和纳米二氧化钛均具有抗菌性能，如果将二者进行复合，必将完善材料的抗菌性能。然而，在纸张加工领域，对于适用于植物纤维基材的有机/无机纳米复合抗菌材料的研究尚未见报道，对壳聚糖/ 二氧化钛纳米复合抗菌纸涂料的制备及其在涂布抗菌纸中的应用研究也仍然是全新的研发课题。目前常见的抗菌纸主要由两种方法加工而成一种是在浆料中直接加入抗菌剂， 然而，由于抗菌剂在上网抄纸过程中随白水流失，会造成生产过程中，抗菌剂用量大，而纸张上的保留量却不多，既增加了成本，又达不到良好的效果。另一种是通过表面涂布或是喷洒药物层，或是通过浸渍的方法制备，喷洒方法制备的抗菌纸具有抗菌剂用量少而抗菌性能优良、相对生产成本较低的优点，但也存在抗菌剂分布不均勻的缺点。浸渍方法制备的抗菌纸虽具有抗菌性能好和抗菌剂分布均勻等优点，但耗时较长，不适应于大型高速纸机生产。利用施胶和涂布方法生产抗菌纸时，抗菌剂用量较少，且均勻性好，因此其是理想的抗菌纸制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗菌纸涂料及其制备方法。通过调控有机抗菌剂和无机纳米抗菌剂的配比，优化涂料配伍性，增强纸张的抗菌功能；同时改善涂布纸的印刷适性。 本发明的目的是通过下述技术方案实现的 抗菌纸涂料配方 纳米二氧化钛； 壳聚糖双胍盐酸盐； 二者之间的重量比例为1:1 7:1。以纳米二氧化钛和壳聚糖双胍盐酸盐的加入总量为基准， 羧基丁苯胶乳10%
叔丁醇1%
六偏磷酸钠0. 5%
所述纳米二氧化钛晶型为锐钛型，平均粒径为20nm，比表面积80 220 m2/g。所述壳聚糖双胍盐酸盐是1份的壳聚糖溶于0. 4mol/L的盐酸，再加入3份的双氰胺，在9o°c的反应温度下反应池得到的产物。所述羧基丁苯胶乳的丁二烯单体(配比40%)，苯乙烯(配比60%)，固含量为 53. 32%o所述叔丁醇相对密度0. 78，折射率1. 39。抗菌纸涂料的制备方法包括如下步骤
第一步，将壳聚糖双胍盐酸盐加入水中，然后加入六偏磷酸钠和叔丁醇，高速分散； 第二步，加入纳米二氧化钛，高速分散；
第三步，加入羧基丁苯胶乳，高速混合均勻、过滤，调节体系pH值，制得固含量为30% 抗菌纸涂料。 所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于第一步分散速度4000r/min，分散时间 25min。所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于第二步分散速度4000r/min，分散时间 35min。所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于第三步分散速度1500r/min，分散时间 15min。本发明的有益效果1.本发明抗菌纸涂料制备过程是在常温常压下进行的，不需要添加新的设备，工艺简单，生产成本低。2.本发明抗菌纸涂料在纸上进行涂布后，不仅能有效改善纸张的抗菌性能，而且可赋予纸张良好的印刷适性。3.相比于浆内添加抗菌剂方式优势在于保留率较好，不会造成生产过程中的抗菌剂的浪费，可节省原料；其添加的用量可根据所生产的纸张的要求在较大范围内变动。
图1 (a)为未涂布的原纸抗菌效果图1 (b)为纳米二氧化钛/壳聚糖双胍盐酸盐1:1的涂料涂布后的抗菌纸的抗菌效果
图2为纳米二氧化钛/壳聚糖双胍盐酸盐5:1的涂料的扫描电镜照片。具体实施方式
实施例1
纳米二氧化钛以纳米二氧化
;化钛/壳聚糖双胍盐酸盐1:1;
氧化钛和壳聚糖双胍盐酸盐的加入总量为基准，
羧基丁苯胶乳， 六偏磷酸钠， 叔丁醇
10% ； 0. 5% ；1%。依据以上配方取壳聚糖双胍盐酸盐加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸钠及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散时间为25min。降低转速至lOOOr/min，然后加入纳米二氧化钛，逐渐提高转速至4000r/min，持续分散35min。其后，再降低转速至1500r/min， 加入丁苯胶乳，分散时间为15min，调节涂料体系pH值至8.0，制得固含量为30%抗菌纸涂料。将原纸按要求平整的放在涂布机上，压下张紧辊，再把涂布辊压在纸张前端，放下固定翼，取一定量的抗菌纸涂料，均勻分布在纸张前端，启动按钮，纸张涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的纸张放入纸样快速干燥器，干燥温度105°C，干燥时间为lmin。依据以上配方涂料及涂布工艺制得的抗菌纸，经震荡烧瓶法定量检测，结果表明，涂布抗菌纸对金黄色葡萄球菌抗菌效率达到了 92. 19%，涂布前后的纸张抗菌试验效果，见图1 (a)和图1 (b)。同时，经以上配方涂料涂布后，纸张的印刷适性得以明显改善。实施例2:
纳米二氧化钛/壳聚糖双胍盐酸盐2:1;
以纳米二氧化钛和壳聚糖双胍盐酸盐的加入总量为基准， 羧基丁苯胶乳，10% ；
六偏磷酸钠，0.5%;
叔丁醇1%。依据以上配方取壳聚糖双胍盐酸盐加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸钠及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散时间为25min。降低转速至lOOOr/min，然后加入纳米二氧化钛，逐渐提高转速至4000r/min，持续分散35min。其后，再降低转速至1500r/min， 加入丁苯胶乳，分散时间为15min，调节涂料体系pH值至8.0，制得固含量为30%抗菌纸涂料。将原纸按要求平整的放在涂布机上，压下张紧辊，再把涂布辊压在纸张前端，放下固定翼，取一定量的抗菌纸涂料，均勻分布在纸张前端，启动按钮，纸张涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的纸张放入纸样快速干燥器，干燥温度105°C，干燥时间为lmin。依据以上配方涂料及涂布工艺制得的抗菌纸，经震荡烧瓶法定量检测，结果表明，涂布抗菌纸对金黄色葡萄球菌抗菌效率达到了 82. 53%。同时，涂布纸的印刷适性得以明显改善。实施例3
纳米二氧化钛/壳聚糖双胍盐酸盐5:1;
以纳米二氧化钛和壳聚糖双胍盐酸盐的加入总量为基准， 羧基丁苯胶乳，10% ；
六偏磷酸钠，0.5%;叔丁醇1%。依据以上配方取壳聚糖双胍盐酸盐加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸钠及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散时间为25min。降低转速至lOOOr/min，然后加入纳米二氧化钛，逐渐提高转速至4000r/min，持续分散35min。其后，再降低转速至1500r/min， 加入丁苯胶乳，分散时间为15min，调节涂料体系pH值至8.0，制得固含量为30%抗菌纸涂料，涂料的扫描电镜照片见图2。将原纸按要求平整的放在涂布机上，压下张紧辊，再把涂布辊压在纸张前端，放下固定翼，取一定量的抗菌纸涂料，均勻分布在纸张前端，启动按钮，纸张涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的纸张放入纸样快速干燥器，干燥温度105°C，干燥时间为lmin。依据以上配方涂料及涂布工艺制得的抗菌纸，经震荡烧瓶法定量检测，结果表明，涂布抗菌纸对金黄色葡萄球菌抗菌效率达到了 50.56%。同时，涂布纸的印刷适性得以明显改善。实施例4
纳米二氧化钛/壳聚糖双胍盐酸盐7:1;
以纳米二氧化钛和壳聚糖双胍盐酸盐的加入总量为基准， 羧基丁苯胶乳，10% ；
六偏磷酸钠，0.5%;
叔丁醇1%。依据以上配方取壳聚糖双胍盐酸盐加入涂料分散桶的水中，加入六偏磷酸钠及叔丁醇，分散速度保持在4000r/min，分散时间为25min。降低转速至lOOOr/min，然后加入纳米二氧化钛，逐渐提高转速至4000r/min，持续分散35min。其后，再降低转速至1500r/min， 加入丁苯胶乳，分散时间为15min，调节涂料体系pH值至8. 0，制得固含量为30%抗菌纸涂料。将原纸按要求平整的放在涂布机上，压下张紧辊，再把涂布辊压在纸张前端，放下固定翼，取一定量的抗菌纸涂料，均勻分布在纸张前端，启动按钮，纸张涂布完成，涂布速度 50m/min。涂布后的纸张放入纸样快速干燥器，干燥温度105°C，干燥时间为lmin。依据以上配方涂料及涂布工艺制得的抗菌纸，经震荡烧瓶法定量检测，结果表明，涂布抗菌纸对金黄色葡萄球菌抗菌效率达到了 45. 72%。同时，涂布纸的印刷适性得以明显改善。
权利要求
1.一种抗菌纸涂料，其特征在于该涂料由纳米二氧化钛、壳聚糖双胍盐酸盐、羧基丁苯胶乳、叔丁醇和六偏磷酸钠组成；其中纳米二氧化钛与壳聚糖双胍盐酸盐的重量比为 1 1 7 1 ；设纳米二氧化钛与壳聚糖双胍盐酸盐的总重量为A，则羧基丁苯胶乳的重量为 10%A，叔丁醇的重量为1%A，六偏磷酸钠的重量为0. 5%A。
2.根据权利要求1所述的抗菌纸涂料，其特征在于所述纳米二氧化钛晶型为锐钛型， 平均粒径为20nm，比表面积80 220 m2/g。
3.根据权利要求1所述的抗菌纸涂料，其特征在于所述壳聚糖双胍盐酸盐是1份的壳聚糖溶于0. 4mol/L的盐酸，再加入3份的双氰胺，在90°C的反应温度下反应池得到的产物。
4.根据权利要求1所述的抗菌纸涂料，其特征在于所述羧基丁苯胶乳固含量为 53. 32%，其丁二烯单体与苯乙烯的配比为4:6。
5.根据权利要求1所述的抗菌纸涂料，其特征在于所述叔丁醇相对密度0.78，折射率 1. 39。
6.一种如权利要求1所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤第一步，将壳聚糖双胍盐酸盐加入水中，然后加入六偏磷酸钠和叔丁醇，高速分散；第二步，加入纳米二氧化钛，高速分散；第三步，加入羧基丁苯胶乳，高速混合均勻、过滤，调节体系pH值，制得固含量为30% 抗菌纸涂料。
7.根据权利要求6所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于第一步分散速度 4000r/min，分散时间 25min。
8.根据权利要求6所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于第二步分散速度 4000r/min，分散时间!35min。
9.根据权利要求6所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于第三步分散速度 1500r/min，分散时间 15min。
10.根据权利要求6所述的抗菌纸涂料的制备方法，其特征在于调节体系pH值为8. 0。
全文摘要
本发明公开了一种抗菌纸涂料及其制备方法。本发明中的涂料由纳米二氧化钛、壳聚糖双胍盐酸盐、羧基丁苯胶乳、叔丁醇和六偏磷酸钠组成。具体的方法为第一步，将壳聚糖双胍盐酸盐加入水中，然后加入六偏磷酸钠和叔丁醇，高速分散；第二步，加入纳米二氧化钛，高速分散；第三步，加入羧基丁苯胶乳，高速混合均匀、过滤，调节体系pH值，制得固含量为30％抗菌纸涂料。本发明抗菌纸涂料制备过程是在常温常压下进行的，不需要添加新的设备，工艺简单，生产成本低。
文档编号D21H21/36GK102561107SQ20121006469
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者刘晓峰, 唐艳军 申请人:浙江理工大学