CN101298745A - 负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法，利用粒径300～1500nm之间亚纳米的天然电气石为内核，在电气石的表面吸附硝酸银或硝酸铜离子，再与二氧化钛颗粒进行掺杂，然后由二氧化硅包覆，得到多孔的由二氧化硅包覆的释放负氧离子的抗菌纳米负载复合材料。本发明电气石粉体能释放负氧离子，具有杀菌、祛除异味和分解有害化学物质的作用；既保持了二氧化钛光催化下的活性，又发挥了硝酸银或硝酸铜在阴暗潮湿环境下的抗菌防霉的显著作用；配制的纸浆料及其制成品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌能持久地、有效地产生广谱抗菌作用，环保自洁、不霉不蛀、不污染环境，不受环境污染。制备方法简单易行，成本低。
Description
技术领域
本发明属于纸浆料生产技术领域，涉及一种负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法。
背景技术
造纸浆料及其制品如食品包装纸盒、餐巾纸、餐盒、卫生巾、尿片、书本纸等，它们在生产、储藏、运输和使用过程中，当温度、湿度和养分适当时，其自身极容易滋生和繁殖细菌甚至霉变，为克服这些问题，通常采用的是添加有机化学或天然杀菌防霉材料。尽管它们的杀菌效果非常好，但这些材料极易挥发或迁移，所以杀菌时间短。由于浆料及其制品生产流程长、储藏、运输和使用环境复杂等不确定因素，要想彻底杜绝细菌繁殖或免遭二次污染，只有投入人力和物力，反复添加使用有机抗菌材料，不仅成本高，而且大量使用还会出现细菌的耐药性和环保问题。这正是有机和天然杀菌材料的缺陷。
也有采用金属离子无机材料，如银离子、铜离子、锌离子等取代有机材料杀菌，尽管克服了有机材料的缺陷，但使用条件窄，仅适用于某种特定场合，而且对纸浆氯漂白过程中，产生的环境污染的问题不起作用。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术用单一有机或无机材料杀菌浆料存在的缺点，提供一种具有作用力强、广谱、持续性好、安全、耐热、无味、无污染的负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法。
为达到上述目的，采用的技术方案是：利用粒径300～1500nm之间亚纳米的天然电气石为内核，在电气石的表面吸附硝酸银或硝酸铜离子(含Ag+，Cu2+，Zn2+等金属离子)，再与二氧化钛(具有光催化作用的二氧化钛等)颗粒进行掺杂，然后由二氧化硅包覆，得到多孔的释放负氧离子的抗菌纳米负载复合材料。
具体地说负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法，步骤为：
(1)将粒径为300～1500nm电气石颗粒，在搅拌状态下掺入到预配制的浓度为0.05～0.2mol/L的硝酸银或硝酸铜的水溶液中，使所述水溶液中电气石颗粒重量百分浓度为5％～20％，在40～45℃恒温、避光条件下，连续搅拌3～6小时后，进行沉淀、水洗涤、干燥；
(2)在重量百分浓度为10％～30％的二氧化钛水溶液中，加入所述步骤(1)制备的颗粒，再加入去离子水，使混合颗粒在水中的重量百分浓度为5％～25％；
(3)将所述步骤(2)制备的混合颗粒溶液升温至80～85℃，缓慢加入摩尔浓度为0.1～0.3mol/L硅酸纳水溶液，加入的硅酸纳摩尔数与硝酸银或硝酸铜的摩尔数之比为1∶4，用硫酸或盐酸将混合颗粒溶液的pH值调整到9～10，在转速50～100转/分的速度搅拌下陈化1～5小时，分离混合液，并对沉淀混合颗粒进行洗涤、干燥，制备出由二氧化硅包覆的负氧离子抗菌纳米负载材料；
(4)将所述步骤(3)制备的负氧离子抗菌纳米负载材料和食用乳化剂缓慢添加到纸浆料中，边添加边用500转/分的高速混合打浆机进行搅拌，搅拌1～5小时，控制纸浆料中负氧离子抗菌纳米负载材料的重量百分浓度为0.5％～5％，食用乳化剂重量百分浓度为1％～5％。
所述纸浆料为纸浆、稻草浆、苇浆、蔗渣浆、竹浆、棉浆、麻浆及合成纸浆中的一种或几种混合浆。所述食用乳化剂是分子蒸馏单甘酯乳化剂。
本发明的积极效果是：制备方法简单易行，成本低；电气石粉体能释放负氧离子，具有杀菌、祛除异味和分解有害化学物质的作用；二氧化钛(TiO2)材料和硝酸银或硝酸铜无机材料，既保持了二氧化钛光催化下的活性，又发挥了硝酸银或硝酸铜在阴暗潮湿环境下的抗菌防霉的显著作用；二氧化硅包覆后的抗菌材料在浆料中的分散性更好，能持久地、有效地产生广谱抗菌、环保自洁、不霉不蛀、不污染环境，不受环境污染。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
(1)将粒径为1500nm电气石颗粒，在搅拌状态下掺入到预配制的浓度为0.1mol/L的硝酸银或0.2mol/L硝酸铜的水溶液中，使所述水溶液中电气石颗粒重量百分浓度为10％，在45℃恒温、避光条件下，连续搅拌5小时后，进行沉淀、水洗涤、干燥；
(2)在重量百分浓度为30％的二氧化钛水溶液中，加入所述步骤(1)制备的颗粒，再加入去离子水，使混合颗粒在水中的重量百分浓度为20％；
(3)所述步骤(2)制备的颗粒溶液升温至85℃，缓慢加入摩尔浓度为0.3mol/L硅酸纳水溶液，加入的硅酸纳摩尔数与硝酸银或硝酸铜的摩尔数之比为1∶4，滴加时间为20分钟，用硫酸将混合颗粒溶液的pH值调整到9.5，在转速50～100转/分的速度搅拌下陈化2小时，分离混合液，并对沉淀混合颗粒进行洗涤、干燥，制备出由二氧化硅包覆的负氧离子抗菌纳米负载材料。
实施例2：
(1)将粒径为600nm电气石颗粒，在搅拌状态下掺入到预配制的浓度为0.05mol/L的硝酸银或0.1mol/L硝酸铜的水溶液中，使所述水溶液中电气石颗粒重量百分浓度为15％，在40℃恒温、避光条件下，连续搅拌4小时后，进行沉淀、水洗涤、干燥；
(2)在重量百分浓度为22％的二氧化钛水溶液中，加入所述步骤(1)制备的颗粒，再加入去离子水，使混合颗粒在水中的重量百分浓度为15％；
(3)所述步骤(2)制备的混合颗粒溶液升温至82℃，缓慢加入摩尔浓度为0.25mol/L硅酸纳水溶液，加入的硅酸纳摩尔数与硝酸银或硝酸铜的摩尔数之比为1∶4，滴加时间为25分钟，用硫酸将混合颗粒溶液的pH值调整到9.0，在转速50～100转/分的速度搅拌下陈化4小时，分离混合液，并对沉淀混合颗粒进行洗涤、干燥，制备出由二氧化硅包覆的负氧离子抗菌纳米负载材料。
实施例3：
(1)将粒径为300nm电气石颗粒，在搅拌状态下掺入到预配制的浓度为0.15mol/L的硝酸银或0.15mol/L硝酸铜的水溶液中，使所述水溶液中电气石颗粒重量百分浓度为20％，在40℃恒温、避光条件下，连续搅拌3小时后，进行沉淀、水洗涤、干燥；
(2)在重量百分浓度为10％的二氧化钛水溶液中，加入所述步骤(1)制备的颗粒，再加入去离子水，使混合颗粒在水中的重量百分浓度为15％；
(3)所述步骤(2)制备的混合颗粒溶液升温至80℃，缓慢加入摩尔浓度为0.1mol/L硅酸纳水溶液，加入的硅酸纳摩尔数与硝酸银或硝酸铜的摩尔数之比为1∶4，滴加时间为20分钟，用硫酸将混合颗粒溶液的pH值调整到9.5，在转速50～100转/分的速度搅拌下陈化2.5小时，分离混合液，并对沉淀混合颗粒进行洗涤、干燥，制备出由二氧化硅包覆的负氧离子抗菌纳米负载材料。
实施例4：
在纸浆料中缓慢添加实施例1～3制备的负氧离子抗菌纳米负载材料，边添加边用500转/分的高速混合打浆机进行搅拌，然后添加分子蒸馏单甘酯乳化剂，控制所述纸浆料中负氧离子抗菌纳米负载材料和分子蒸馏单甘酯乳化剂的重量百分浓度为1％，搅拌2小时即制成负氧离子环保抗菌纸浆料。
实施例5：
在稻草浆料中缓慢添加实施例1-3制备的负氧离子抗菌纳米负载材料，边加入边采用500转/分的高速混合打浆机进行搅拌，再添加分子蒸馏单甘酯乳化剂，控制所述稻草纸浆料中负氧离子抗菌纳米负载材料重量百分比浓度为4％，分子蒸馏单甘酯乳化剂的重量百分浓度为3％，搅拌5小时即制成负氧离子环保抗菌稻草纸浆料。
用实施例4-5制备的负氧离子环保抗菌纸浆料进行抗菌性能检测，抗菌性能检验参照GB15981-1995或JIS L 1902检测方法与标准进行。待测抗菌样品消毒干燥后，将0.2ml待测菌液分别均匀滴加在样品上，用薄膜覆盖置于灭菌容器中内，在温度36℃、湿度90％RH下放置24小时后，分别加入20ml清洗液，充分震荡清洗，转接肉汤培养基进行活菌计数，以负氧离子抗菌纳米纸浆料样品和普通纸浆料对照，测试结果表明负氧离子抗菌纳米纸浆料样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率≥99％。
用实施例4-5制备的负氧离子环保抗菌浆料制成的包装盒进行抗菌性能检测。依据国家卫生部《消毒技术规范》2002版抑菌试验(浸渍法)，对抗菌包装盒、袋、纸的检测，报告显示如下表所示：
| 细菌\组别 | 0接触时间试样的细菌数(cfu/ml) | 24h接触后试样上细菌数(cfu/ml ) | 试样抑菌率％ |
| 大肠杆菌 | 4.2×103 | 6.8×102 | 83.81 |
| 金黄色葡萄球菌 | 3.7×103 | 4.9×102 | 86.76 |
注：(1)试样组三次试验的抑菌率均＞50％，故认定该样品有抗菌作用；
(2)三次试验的0接触时间对照组的细菌数均在3.0×103～5.0×103cfu/ml范围内，本试验结果有效。
Claims (3)
1.负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法，其特征为制备步骤：
(1)将粒径为300～1500nm电气石颗粒，在搅拌状态下掺入到预配制的浓度为0.05～0.2mol/L的硝酸银或硝酸铜的水溶液中，使所述水溶液中电气石颗粒重量百分浓度为5％～20％，在40～45℃恒温、避光条件下，连续搅拌3～6小时后，进行沉淀、水洗涤、干燥；
(2)在重量百分浓度为10％～30％的二氧化钛水溶液中，加入所述步骤(1)制备的颗粒，再加入去离子水，使混合颗粒在水中的重量百分浓度为5％～25％；
(3)将所述步骤(2)制备的混合颗粒溶液升温至80～85℃，缓慢加入摩尔浓度为0.1～0.3mol/L硅酸纳水溶液，加入的硅酸纳摩尔数与硝酸银或硝酸铜的摩尔数之比为1∶4，用硫酸或盐酸将混合颗粒溶液的pH值调整到9～10，在转速50～100转/分的速度搅拌下陈化1～5小时，分离混合液，并对沉淀混合颗粒进行洗涤、干燥，制备出由二氧化硅包覆的负氧离子抗菌纳米负载材料；
(4)将所述步骤(3)制备的负氧离子抗菌纳米负载材料缓慢添加到纸浆料中，边添加边用500转/分的高速混合打浆机进行搅拌，搅拌1～5小时，控制纸浆料中负氧离子抗菌纳米负载材料的重量百分浓度为0.5％～5％，食用乳化剂重量百分浓度为1％～5％。
2.根据权利要求1所述的负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法，其特征在于：所述纸浆料为纸浆、稻草浆、苇浆、蔗渣浆、竹浆、棉浆、麻浆及合成纸浆中的一种或几种混合浆。
3.根据权利要求1所述的负氧离子环保抗菌纸浆料的制备方法，其特征在于：所述食用乳化剂是分子蒸馏单甘酯乳化剂。
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