本發(fā)明涉及一種含有季銨鹽類抗菌劑的抗菌紙的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，為了自身健康的需要，人們對工作和生活環(huán)境的衛(wèi)生日益重視，從而促進(jìn)了具有抗菌功能材料的研究與開發(fā)，各種抗菌制品應(yīng)運(yùn)而生，如抗菌塑料、抗菌陶瓷、抗菌涂料、抗菌織物等，但關(guān)于抗菌紙包裝產(chǎn)品的報(bào)道卻不多見。
紙張是人們生活中不可缺少的日常用品,紙張的流動性大是細(xì)菌傳播的途徑之一。抗菌紙包裝產(chǎn)品具有廣泛的用途，可用于革制品、食品、醫(yī)藥以及水果等物品的包裝。然而，在紙的制造，儲藏或使用中會沾染上細(xì)菌，可能引起疾病傳播，而使得它在某些范圍內(nèi)的使用受局限或影響，如食品包裝用紙，它不僅要求本身無菌，也要有殺滅細(xì)菌的能力。目前,造紙工業(yè)一般通過使用防霉劑來預(yù)防造紙系統(tǒng)中產(chǎn)生腐漿和紙產(chǎn)品的霉變。但是,防霉劑在一定程度上影響了紙質(zhì)產(chǎn)品品質(zhì)及人類身體健康。因此，研究具有抗菌功能的生活和工業(yè)紙包裝用品用是必不可少的，并且具有廣闊的發(fā)展前景。
專利申請?zhí)?01410427694.7一種新型高分子季銨鹽抗菌整理劑的制備方法及應(yīng)用中公開了季銨鹽類抗菌劑的制備方法，并說明了季銨鹽類抗菌劑在紡織品抗菌中的有益效果。但是，這并沒有使季銨鹽類抗菌劑的優(yōu)點(diǎn)得到充分的利用。本發(fā)明為了以市場需求為導(dǎo)向，在開發(fā)滿足人們健康需要的抗菌消毒紙包裝產(chǎn)品的過程中，發(fā)現(xiàn)季銨鹽類抗菌劑對紙制品的抗菌效果也有很好的效果。但是如何將季銨充分運(yùn)用到紙張中，從而得到抗菌效果最佳、環(huán)保、抗菌持久的紙制品仍具有一定的難度。本發(fā)明引用了專利申請?zhí)?01410427694.7中的季銨鹽類抗菌劑的制備產(chǎn)物，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，探索季銨鹽類抗菌劑如何和紙制品相結(jié)合才能夠使紙制品的抗菌效果最佳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種季銨鹽類抗菌劑、抗菌紙及其制備方法,該季銨鹽類抗菌劑具有持久抗菌效果,而將該季銨鹽類抗菌劑應(yīng)用于紙制品,能夠得到既環(huán)保又具有持久良好抗菌效果的抗菌紙。
技術(shù)方案：本發(fā)明一種含有季銨鹽類抗菌劑的抗菌紙的制備方法，具體步驟如下，
ⅰ、制備季銨鹽類抗菌劑：
a.在無水氯化鋁催化下，氮?dú)獗Ｗo(hù)下用氯甲醚對苯乙烯進(jìn)行對位取代，萃取干燥得到對鹵甲基苯乙烯；
b.在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在上述產(chǎn)物中加入叔胺、溶劑甲醇、催化劑三乙胺，在50℃下反應(yīng)回流數(shù)10小時(shí)，萃取，干燥10h，得到季銨化的苯乙烯；
c.加入馬來酸酐和反應(yīng)溶劑甲苯，注入引發(fā)劑硫酸鉀，通氨氣除去氧氣，在60℃恒溫水浴中進(jìn)行聚合7h；
d.將步驟c的產(chǎn)物倒入過量丙酮中沉淀，然后洗滌干燥，即制得季銨鹽類抗菌劑；
其中，叔胺為丙烯基雙十二烷基叔胺、丁烯基雙十二烷基叔胺、丙氧基雙十二烷基叔胺、丁氧基雙十二烷基叔胺、丙烯基雙十四烷基叔胺、丁烯基雙十四烷基叔胺、丙氧基雙十四烷基叔胺或丁氧基雙十四烷基叔胺中的一種。
ⅱ、準(zhǔn)備絕干漿：將水分為75%左右的硫酸鹽針葉木漿作為抄紙?jiān)?，根?jù)紙張定量需求計(jì)算值量取適量的木漿，將木漿放入疏解機(jī)，使用25000轉(zhuǎn)進(jìn)行纖維的疏解；
ⅲ、加相應(yīng)質(zhì)量比的季銨鹽類抗菌劑和水，使用疏解機(jī)將木漿充分疏解但不破壞其纖維組織，制成含季銨鹽類抗菌劑的紙漿懸浮液；
ⅳ、加入消泡劑；
ⅴ、常溫下，將處理過后的紙漿懸浮液用紙樣抄取器進(jìn)行過濾，再放入紙樣壓榨機(jī)中，取壓力為4.5mpa，壓干水分成型，初步獲得紙片模型；
ⅵ、將季銨鹽類抗菌劑溶液涂覆在紙張的兩面；
ⅶ、熱壓定型：將紙片模型用兩片布夾住，再夾上兩片毛氈墊后放入平板紙樣干燥器中，在超過80℃的溫度下進(jìn)行干燥。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟ⅲ中季銨鹽類抗菌劑和水質(zhì)量濃度為0.02%。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟ⅵ中加入的季銨鹽類抗菌劑為相比較絕干漿質(zhì)量比為0.08%的季銨鹽類抗菌劑。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟ⅶ，熱壓溫度為100℃，熱壓時(shí)長20min。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟ⅵ噴涂的季銨鹽類抗菌劑，當(dāng)季銨鹽類抗菌劑溶液呈現(xiàn)流動的液體狀態(tài)時(shí)，采用噴涂工藝將季銨鹽類抗菌劑添加到紙質(zhì)基體表面；當(dāng)季銨鹽類抗菌劑溶液呈現(xiàn)半流動狀態(tài)時(shí)，采用涂布工藝將季銨鹽類抗菌劑添加到紙質(zhì)基體表面。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟ⅳ中的消泡劑為化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯、聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一種。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，消泡劑為高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟ⅲ中，加入的水為無菌水。
有益效果：
本發(fā)明步驟ⅰ制得的季銨鹽類抗菌劑具備捕獲低分子有機(jī)物的能力。若有機(jī)物的低分子中存在可以與這類共聚物中的羥基形成氫鍵的極性官能團(tuán),則彼此可以形成有效的相互作用，進(jìn)而低分子被捕獲。同時(shí)季銨鹽類抗菌劑中的季銨鹽呈陽離子性，能夠與呈陰離子性的纖維發(fā)生靜電中和作用，使各纖維之間的靜電斥力得到的有效降低，進(jìn)而提升各纖維的連接力度，有利于提升紙張物理機(jī)械性能。另外，本發(fā)明步驟ⅰ中制得的季銨鹽類抗菌劑既環(huán)保又具有持久良好抗菌效果，從而使最終制得的紙制品也同樣具有環(huán)保和持久的良好抗菌效果。
本發(fā)明通過在紙漿制備的過程中加入季銨鹽類抗菌劑，然后又再通過涂覆的方式，將季銨鹽類抗菌劑與紙的兩面充分結(jié)合，大大的提高了紙制品的抗菌效果。本發(fā)明有效的擴(kuò)展了季銨鹽類抗菌劑在包裝行業(yè)的應(yīng)用，提高了紙的抗菌性能。
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
實(shí)施例1，
ⅰ、在無水氯化鋁催化下，氮?dú)獗Ｗo(hù)下用氯甲醚對苯乙烯進(jìn)行對位取代，萃取干燥得到對鹵甲基苯乙烯；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在上述產(chǎn)物中加入叔胺、溶劑甲醇、催化劑三乙胺，在50℃下反應(yīng)回流數(shù)10小時(shí)，萃取，干燥10h，得到季銨化的苯乙烯；加入馬來酸酐和反應(yīng)溶劑甲苯，注入引發(fā)劑硫酸鉀，通氨氣除去氧氣，在60℃恒溫水浴中進(jìn)行聚合7h；將步驟c的產(chǎn)物倒入過量丙酮中沉淀，然后洗滌干燥，即制得季銨鹽類抗菌劑。其中，叔胺為丙烯基雙十二烷基叔胺、丁烯基雙十二烷基叔胺、丙氧基雙十二烷基叔胺、丁氧基雙十二烷基叔胺、丙烯基雙十四烷基叔胺、丁烯基雙十四烷基叔胺、丙氧基雙十四烷基叔胺或丁氧基雙十四烷基叔胺中的一種。
ⅱ、使用水分為75%左右的硫酸鹽針葉木漿作為抄紙?jiān)希鶕?jù)紙張定量需求計(jì)算值量取適量的木漿，放入疏解機(jī)，使用25000轉(zhuǎn)進(jìn)行纖維的疏解。
ⅲ、配置質(zhì)量濃度為0.02%的、與絕干漿相應(yīng)質(zhì)量比為0.08%的季銨鹽類抗菌劑溶液，向木漿中加入配置好的季銨鹽類抗菌劑溶液，使用疏解機(jī)將木漿充分疏解但不破壞其纖維組織，制成含季銨鹽類抗菌劑的紙漿懸浮液。此時(shí)紙漿懸浮液已經(jīng)有超過80%的抗菌率。在此過程中發(fā)現(xiàn)，加入季銨鹽類抗菌劑后進(jìn)行疏解制成的紙漿懸浮液會產(chǎn)生一定量的泡沫，且產(chǎn)生泡沫的量隨著季銨鹽類抗菌劑的量增加而增加。
ⅳ、加入高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物消泡劑。
ⅴ、然后將處理過后的紙漿懸浮液用型號zqji-b-ii紙樣抄取器進(jìn)行過濾，再放入型號pl8-00紙樣壓榨機(jī)中，取壓力為4.5mpa，壓干水分成型，初步獲得紙片模型。
ⅵ、配置與絕干漿相應(yīng)質(zhì)量比為0.08%的季銨鹽類抗菌劑溶液，季銨鹽類抗菌劑溶液呈現(xiàn)流動的液體狀，采用噴淋的工藝將季銨鹽類抗菌劑添加到紙質(zhì)基體兩面。
ⅶ、將獲得的紙片模型用兩片布夾住，再夾上兩片毛氈墊放入型號pl7-c平板紙樣干燥器中在100℃的溫度下進(jìn)行干燥20min，并使季銨鹽類抗菌劑與紙漿充分結(jié)合。
進(jìn)一步的，加入相應(yīng)質(zhì)量比的季銨鹽類抗菌劑和水，其中水為無菌水。
實(shí)施例2，
ⅰ、在無水氯化鋁催化下，氮?dú)獗Ｗo(hù)下用氯甲醚對苯乙烯進(jìn)行對位取代，萃取干燥得到對鹵甲基苯乙烯；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在上述產(chǎn)物中加入叔胺、溶劑甲醇、催化劑三乙胺，在50℃下反應(yīng)回流數(shù)10小時(shí)，萃取，干燥10h，得到季銨化的苯乙烯；加入馬來酸酐和反應(yīng)溶劑甲苯，注入引發(fā)劑硫酸鉀，通氨氣除去氧氣，在60℃恒溫水浴中進(jìn)行聚合7h；將步驟c的產(chǎn)物倒入過量丙酮中沉淀，然后洗滌干燥，即制得季銨鹽類抗菌劑。其中，叔胺為丙烯基雙十二烷基叔胺、丁烯基雙十二烷基叔胺、丙氧基雙十二烷基叔胺、丁氧基雙十二烷基叔胺、丙烯基雙十四烷基叔胺、丁烯基雙十四烷基叔胺、丙氧基雙十四烷基叔胺或丁氧基雙十四烷基叔胺中的一種。
ⅱ、準(zhǔn)備絕干漿：將水分為75%左右的硫酸鹽針葉木漿作為抄紙?jiān)希鶕?jù)紙張定量需求計(jì)算值量取適量的木漿，將木漿放入疏解機(jī)，使用25000轉(zhuǎn)進(jìn)行纖維的疏解；
ⅲ、加相應(yīng)質(zhì)量比的季銨鹽類抗菌劑和水，使用疏解機(jī)將木漿充分疏解但不破壞其纖維組織，制成含季銨鹽類抗菌劑的紙漿懸浮液；
ⅳ、加入消泡劑；
ⅴ、常溫下，將處理過后的紙漿懸浮液用紙樣抄取器進(jìn)行過濾，再放入紙樣壓榨機(jī)中，取壓力為4.5mpa，壓干水分成型，初步獲得紙片模型；
ⅵ、；配置與絕干漿相應(yīng)質(zhì)量比為0.08%的季銨鹽類抗菌劑溶液，季銨鹽類抗菌劑溶液呈現(xiàn)半流動狀態(tài)，采用涂布工藝將季銨鹽類抗菌劑添加到紙質(zhì)基體兩面。
ⅶ、熱壓定型：將紙片模型用兩片布夾住，再夾上兩片毛氈墊后放入平板紙樣干燥器中，在超過80℃的溫度下進(jìn)行干燥。
實(shí)驗(yàn)方法：
分別測試沒有經(jīng)過處理的圓樣片和經(jīng)過不同條件處理獲得的圓樣片表面革蘭氏陰性菌大腸桿菌的生長情況，以確定處理過后的抗菌紙樣品上的菌種數(shù)量是否有減少，確定處理后所得的抗菌紙樣品具有抗菌性，并確定其抗菌性的能力。同時(shí)通過金相顯微鏡對不同抗菌濃度、加入方法以及試驗(yàn)前后的紙張纖維以放大800倍拍照，探究“光滌”季銨鹽類抗菌劑與纖維之間的相互作用。
結(jié)論：
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，季銨鹽類抗菌劑質(zhì)量濃度、添加方式、熱壓溫度及時(shí)間等參數(shù)與成紙的抗菌性能密切相關(guān)。通過采取表面涂覆的方式、使用相比較絕干漿質(zhì)量比為0.08%的季銨鹽類抗菌劑、在熱壓溫度為100℃的溫度下進(jìn)行干燥20min的方案最優(yōu)，其抗菌率達(dá)到99.98%。
上述具體實(shí)施方式，僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)特征，目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)人士能夠據(jù)以實(shí)施，但以上內(nèi)容并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。