专利名称：一种纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法
技术领域：
本发明属于高分子材料和纳米材料领域，具体涉及一种纤维素纸轴表面纳米功能 化处理方法。
背景技术：
具有较细直径同时具有较高力学强度和韧性的细轴材料在生物医学领域、食品工 业以及电子工业领域都具有重要应用，如消毒棉签轴等。目前一般使用的材料为塑料制品 细轴材料，然而随着石油资源的日益枯寂，以及对环境的日益重视，可再生资源得到各国的 大力支持，人们迫切需要采用可再生材料制备细轴材料。纤维素是自然界最为丰富的天然生物材料，属可再生资源。采用纤维素纸制备细 轴材料将可以免除对石油基产品的依赖。然而，纯粹的纤维素纸轴材料强度不足，与相同直 径的塑料轴材料相差较多，同时不耐沾污，不耐水等，因此无法满足实际需要。采用纳米复合的办法，在纤维素轴材料表面进行功能化，将可以有效改善纤维素 轴状材料的力学强度、韧性以及耐水性、抗沾污性以及抗菌性等特点。如银纳米粒子就具有 很好的抗菌性能，在医学领域有广泛应用。纳米粒子复合在材料表面，由于其独特的纳米结 构，可以防止水分子侵入，因而具有良好的耐水功能。同时也可以防止灰尘沾染，而具有抗 沾污功能。然而纳米粒子是无法附着在纤维素纸轴材料表面的，所以需要一定的介质，通过 该介质将纳米粒子紧密附着在纤维素纸轴材料表面。采用的介质可以采用水性胶粘剂。水 性胶粘剂不含有机溶剂，因而非常环保。将纳米粒子稳定分散在水性胶粘剂中，并均勻涂覆 在纤维素纸轴材料表面，就可以成功获得具有优异性能的细轴材料。利用纤维素纸轴的可降解性能和可再生性等“绿色”特性，通过纳米复合技术，在 其表面进行纳米功能化，可以制备具有良好力学性能、高韧性、耐水性好、耐沾污、抗菌性等 优异性能的纤维素纸轴材料，这将在生物医学、电子工业、食品工业等领域具有广泛应用。
发明内容
发明目的本发明的目的在于提供一种纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法。技术方案本发明是将金属纳米粒子或金属/非金属氧化物纳米粒子与水性胶粘 剂复合，得到胶粘剂/纳米复合材料，进一步通过辊涂将胶粘剂/纳米复合材料均勻涂敷在 纤维素纸的表面，得到的表面纳米功能化的纤维素纸再作卷轴处理，最后得到表面纳米功 能化的纤维素纸轴材料。本发明提出的纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法，具体步骤如下将纳米粒子A加入到水性胶粘剂B中，A的质量分数为B的5% -30%。先超声分 散10-90分钟，随后通过高速分散剂分散1-8小时，得到A和B的复合材料。将A/B复合材 料通过辊涂方式均勻涂敷在纤维素纸表面，涂敷厚度为6-40微米。进一步将涂敷了 A/B复 合材料的纤维素纸勻速通过烘道，烘道温度为80-90摄氏度。从而得到表面纳米功能化的 纤维素纸材料。将表面纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径为1. 2毫米的表面纳米功能化的纤维素纸轴材料。本发明中，所述纳米粒子A为银纳米粒子、金纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧 化钛纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子中的一种或几种。本发明中，所述水性胶粘剂B为水性聚氨酯、水性环氧树脂、水性聚氨酯改性环氧 树脂中的一种或几种。本发明的优点在于原料来源广泛，所用的纤维素纸、纳米粒子、水性胶粘剂等均 可工业化生产，制备方法简单易行。制备的表面纳米功能化的纤维素纸轴材料具有优异的 可降解性、优异的力学性能、高韧性、耐水、耐沾污、抗菌等特点，在生物医药、电子工业、食 品工业等领域具有重要应用价值。具体实施方式
(具体实例中的数据和原料都应有所调整)以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。该表面纳米功能化的纤维素纸轴材料表面结构用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR) 测定。表面形貌用环境扫描电子显微镜(ESEM)和原子力显微镜(AFM)测定。力学性能和 强度用万用拉力机、强度测试仪测定。耐水性由表面接触角仪测试。实施例1将10克银纳米粒子加入到200克水性聚氨酯中，用超声仪超声分散10分钟，再通 过高速分散剂分散1小时，得到银纳米粒子和水性聚氨酯胶粘剂的复合材料。将银纳米粒 子/水性聚氨酯胶粘剂复合材料通过辊涂方式均勻涂敷在纤维素纸表面，涂敷厚度为6微 米。进一步将涂敷了银纳米粒子/水性聚氨酯胶粘剂复合材料的纤维素纸勻速通过烘道， 烘道温度为80摄氏度。从而得到表面银纳米功能化的纤维素纸材料。将表面银纳米功能 化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径为1. 2毫米的表面银纳米功能化的 纤维素纸轴材料。实施例2将15克金纳米粒子加入到200克水性环氧树脂中，用超声仪超声分散20分钟，再 通过高速分散剂分散2小时，得到金纳米粒子和水性环氧树脂胶粘剂的复合材料。将金纳 米粒子/水性环氧树脂胶粘剂复合材料通过辊涂方式均勻涂敷在纤维素纸表面，涂敷厚度 为10微米。进一步将涂敷了金纳米粒子/水性环氧树脂胶粘剂复合材料的纤维素纸勻速 通过烘道，烘道温度为85摄氏度。从而得到表面金纳米功能化的纤维素纸材料。将表面金 纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径为1. 2毫米的表面金纳米 功能化的纤维素纸轴材料。实施例3将20克二氧化硅纳米粒子加入到200克水性聚氨酯中，用超声仪超声分散40分 钟，再通过高速分散剂分散3小时，得到二氧化硅纳米粒子和水性聚氨酯胶粘剂的复合材 料。将二氧化硅纳米粒子/水性聚氨酯胶粘剂复合材料通过辊涂方式均勻涂敷在纤维素纸 表面，涂敷厚度为18微米。进一步将涂敷了二氧化硅纳米粒子/水性聚氨酯胶粘剂复合材 料的纤维素纸勻速通过烘道，烘道温度为90摄氏度。从而得到表面二氧化硅纳米功能化的 纤维素纸材料。将表面银纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径 为1. 2毫米的表面二氧化硅纳米功能化的纤维素纸轴材料。实施例4
将25克二氧化钛纳米粒子加入到200克水性环氧树脂中，用超声仪超声分散60 分钟，再通过高速分散剂分散4小时，得到二氧化钛纳米粒子和水性环氧树脂胶粘剂的复 合材料。将二氧化钛纳米粒子/水性环氧树脂胶粘剂复合材料通过辊涂方式均勻涂敷在纤 维素纸表面，涂敷厚度为25微米。进一步将涂敷了银纳米粒子/水性聚氨酯胶粘剂复合材 料的纤维素纸勻速通过烘道，烘道温度为85摄氏度。从而得到表面二氧化钛纳米功能化的 纤维素纸材料。将表面银纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径 为1. 2毫米的表面二氧化钛纳米功能化的纤维素纸轴材料。实施例5将40克四氧化三铁纳米粒子加入到200克水性聚氨酯改性环氧树脂中，用超声仪 超声分散80分钟，再通过高速分散剂分散6小时，得到四氧化三铁纳米粒子和水性聚氨酯 改性环氧树脂胶粘剂的复合材料。将四氧化三铁纳米粒子/水性聚氨酯改性环氧树脂胶粘 剂复合材料通过辊涂方式均勻涂敷在纤维素纸表面，涂敷厚度为30微米。进一步将涂敷了 四氧化三铁纳米粒子/水性聚氨酯改性环氧树脂胶粘剂复合材料的纤维素纸勻速通过烘 道，烘道温度为90摄氏度。从而得到表面银纳米功能化的纤维素纸材料。将表面四氧化三 铁纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径为1. 2毫米的表面四氧 化三铁纳米功能化的纤维素纸轴材料。实施例6将60克银纳米粒子加入到200克水性环氧树脂中，用超声仪超声分散90分钟，再 通过高速分散剂分散8小时，得到银纳米粒子和水性环氧树脂胶粘剂的复合材料。将银纳 米粒子/水性环氧树脂胶粘剂复合材料通过辊涂方式均勻涂敷在纤维素纸表面，涂敷厚度 为40微米。进一步将涂敷了银纳米粒子/水性环氧树脂胶粘剂复合材料的纤维素纸勻速 通过烘道，烘道温度为85摄氏度。从而得到表面银纳米功能化的纤维素纸材料。将表面银 纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径为1. 2毫米的表面银纳米 功能化的纤维素纸轴材料。
权利要求
一种纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法，其具体步骤如下将纳米粒子A加入到水性胶粘剂B中，A的质量分数为B的5％-30％；先超声分散10-90分钟，随后通过高速分散剂分散1-8小时，得到A和B的复合材料；将A/B复合材料通过辊涂方式均匀涂敷在纤维素纸表面，涂敷厚度为6-40微米；进一步将涂敷了A/B复合材料的纤维素纸匀速通过烘道，烘道温度为80-90摄氏度；从而得到表面纳米功能化的纤维素纸材料；将表面纳米功能化的纤维素纸材料通过专用卷轴机卷轴，最后制得直径为1.2毫米或更大直径的表面纳米功能化的纤维素纸轴材料。
2.根据权利要求1所述的纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法，其特征在于所述纳 米粒子A为银纳米粒子、金纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、四氧化三铁 纳米粒子中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法，其特征在于所述水 性胶粘剂B为水性聚氨酯、水性环氧树脂、水性聚氨酯改性环氧树脂中的一种或几种。
全文摘要
本发明属于高分子材料和纳米材料领域，具体涉及一种纤维素纸轴表面纳米功能化处理方法。制备方法是将金属纳米粒子或金属/非金属氧化物纳米粒子与水性胶粘剂复合，得到胶粘剂/纳米复合材料，进一步通过辊涂将胶粘剂/纳米复合材料均匀涂敷在纤维素纸的表面，随后在烘道中烘干，得到的表面纳米功能化的纤维素纸再作卷轴处理，最后得到表面纳米功能化的纤维素纸轴材料。本发明的表面纳米功能化的纤维素纸轴具有很好的降解性、抗菌性、表面抗污性并具有足够的力学强度，因而在医疗材料、电子工业、食品工业等领域具有重要应用价值。本发明所述制备方法简单易行，原料均可工业化生产，具有很好的推广应用价值。
文档编号D21H23/52GK101824778SQ201010162
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者何敏, 袁伟忠 申请人:南通茂林医用材料有限公司