CN103194935A - 抗菌涂料的生产工艺、抗菌纸的生产工艺及抗菌纸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌涂料的生产工艺，其包括如下步骤：配制包含有二氧化钛颗粒与分散剂的混合液；对所述混合液进行机械搅拌以对所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解以形成初级二氧化钛颗粒分散液；对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以形成平均粒径小于等于200nm的纳米二氧化钛粒子分散液；以及将所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合以形成均匀分散有纳米二氧化钛粒子的抗菌涂料，在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。依据上述生产工艺所制得的抗菌涂料中所含的二氧化钛颗粒的粒径小且分布均匀。本发明还涉及抗菌纸生产工艺及抗菌纸。

Description

抗菌涂料的生产工艺、抗菌纸的生产工艺及抗菌纸
技术领域
本发明涉及一种抗菌涂料的生产工艺、抗菌纸的生产工艺及抗菌纸。
背景技术
在科技越来越发达、生活质量越来越高的今天，不论是生活用纸还是工业用纸，在很多场合不仅要求纸张无菌，更要求纸张具有抗菌的效果。
制作抗菌纸的一种做法是在纸张表面涂布包含有纳米二氧化钛的抗菌层来赋予纸张以抗菌效果。然而，这种方式始终无法赋予纸张良好的抗菌效果。究其原因，其中一个很重要的原因是现有的抗菌纸生产工艺无法充分发挥纳米二氧化钛的抗菌效果，从而导致抗菌纸的抗菌效果不理想。这主要是因为，由于纳米二氧化钛的比表面能很大、极性较强，在制备和使用过程中极易发生粒子凝并、团聚而形成粒径较大的二次粒子，而纳米二氧化钛所具有的抗菌性能很大程度上取决于粒径的大小，现有的抗菌纸生产工艺在制备抗菌涂料的过程中，造纸厂商是直接使用供应商所提供的纳米二氧化钛成品，由于纳米二氧化钛粒子具有很强烈的聚集倾向，因此，供应商所提供的纳米二氧化钛成品在存储、运送等物流环节中会发生团聚、结块而导致纳米二氧化钛颗粒的粒径变大，从而影响了纳米二氧化钛的抗菌效果。
发明内容
有鉴于此，提供一种能够解决上述问题的抗菌涂料的生产工艺、抗菌纸的生产工艺及抗菌纸实为必要。
一种抗菌涂料的生产工艺，其包括如下步骤：配制包含有二氧化钛颗粒与分散剂的混合液；对所述混合液进行机械搅拌以对所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解以形成初级二氧化钛颗粒分散液；对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以形成平均粒径小于等于200nm的纳米二氧化钛粒子分散液；以及将所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合以形成均匀分散有纳米二氧化钛粒子的抗菌涂料，在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
一种抗菌纸的生产工艺，其包括如下步骤：提供纸基体；依照如上所述的抗菌涂料的生产工艺制备抗菌涂料；以及利用所述抗菌涂料在所述纸基体的至少一个表面上形成抗菌涂层。
一种抗菌纸，其包括纸基体，在所述纸基体的至少一个外表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层由如上所述的抗菌涂料的生产工艺制备的抗菌涂料所形成。
一种抗菌纸，其包括纸基体，在所述纸基体的至少一个外表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层内包含有均匀分布的纳米二氧化钛粒子，所述纳米二氧化钛粒子的平均粒径小于等于200nm，所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
一种抗菌纸，其包括纸基体，其特征在于：在所述纸基体的至少一个外表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层内包含有均匀分布的纳米二氧化钛粒子，所述抗菌涂层的抗细菌率大于等于99%。
与现有技术相比，依据本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺所制备出来的抗菌涂料中的二氧化钛粒径小且分布均匀，能够很好的发挥纳米二氧化钛的抗菌效果。本发明所提供的所述抗菌纸生产工艺以及依据所述抗菌纸生产工艺所生产的抗菌纸，由于其所使用的抗菌涂料是利用本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺制备而成的，因此：一方面，由于抗菌涂料中的二氧化钛粒子的平均粒径在200nm以下，可以使得纳米二氧化钛的抗菌性能得到充分的发挥，从而赋予了所述抗菌纸良好的抗菌性能，使其抗细菌率大于等于99%；另一方面，均匀分布的二氧化钛粒子能够使得抗菌纸的抗菌涂料层保持优良的孔隙率，而优良的孔隙率能够带给所述抗菌纸良好的印刷性能。因此，本发明所提供的所述抗菌纸不但具有良好的抗菌性能，还具有良好的印刷性能。
附图说明
图1~图3是第一组实验所制得的含有二氧化钛粒子的抗菌涂料所形成的抗菌涂料层的外表面及横截面电镜照片，其中，图1的机械搅拌速率为5000rpm，图2的机械搅拌速率为6000rpm，图3的机械搅拌速率为7000rpm。
图4~图6是第二组实验所制得的含有二氧化钛粒子的抗菌涂料所形成的抗菌涂料层的外表面及横截面电镜照片，其中，图4的震荡时间为3min，图5的震荡时间为4min，图6的震荡时间为5min。
图7是第三组实验中，在机械搅拌速度为5000r/min，超声震荡时间为3min的条件下所制得的含有二氧化钛粒子的抗菌涂料所形成的抗菌涂料层的外表面及横截面电镜照片。
具体实施方式
本发明实施方式提供了一种抗菌涂料的生产工艺，其包括如下步骤：
（一）配制包含有二氧化钛颗粒与分散剂的混合液；
在本实施方式中，所述混合液是采用先在碱性条件配制分散剂溶液，之后再向分散剂溶液中添加二氧化钛颗粒的方式来配制所述混合液，具体如下：
（a）以水为溶剂、以聚丙烯酸钠（PAAS）为溶质来配制所述分散剂溶液，具体步骤为：首先，向水中加入碱性物质以调节水的PH值保持在9~10，之后，在搅拌的条件下向所述水中添加聚丙烯酸钠分散剂以配制分散剂溶液；
可以理解的，在本发明中，所述分散剂的种类并不限于聚丙烯酸钠，其还可以是十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、六偏磷酸钠（SHMP）、聚乙二醇-2000（PEG）以及聚甲基丙烯酸（PMAA）等本领域所常用的分散剂。
可以理解的，在本发明中，向水中加入的碱性物质包括氢氧化钠、碳酸钠等碱性物质。
（b）向所述分散剂溶液中添加二氧化钛颗粒以形成混合液；
在本发明中，所述二氧化钛颗粒是直接从市面上采购的二氧化钛成品，其可以是未经过纳米工艺处理的普通二氧化钛产品，也可以是经过纳米工艺处理的二氧化钛产品。
在本实施方式中，所述二氧化钛是经过纳米工艺处理后的二氧化钛产品。
需要说明的是，此步骤中所使用的经过纳米工艺处理的二氧化钛产品是从供应商处购买来的作为商品销售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛产品，但是，正如背景技术中所描述的，市面上销售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛在存储、运送等物流环节不可避免的会出现团聚结块现象，因此，虽然造纸厂商购买的是经过纳米工艺处理后的二氧化钛，但是实际上，在造纸厂商进行使用时，所述经过纳米工艺处理后的二氧化钛的粒径已经变得较大，通常情况下，造纸厂商在使用时，经过纳米工艺处理后的二氧化钛的粒径基本处于1000nm以上，已经不是真正意义上的经过纳米工艺处理后得到的纳米级粒子了。
可以理解的，在本实施方式中，所述混合液体系的PH值以9~10的范围为最佳，但并不严格局限于上述范围，在以不对后续得到的抗菌涂料的整体性能产生较大影响的前提下，可以根据现场状况对混合液体系的PH值进行适当调节。
需要说明的是，本发明中，所述包含有分散剂与二氧化钛颗粒的混合液体系的酸碱程度（即PH值）并不是制备所述抗菌涂料所必须考虑的因素，本实施方式中之所以采用在碱性条件下配制所述混合液，其主要原因是目前所使用的造纸用涂料的主流体系为碱性环境，为了避免包含有分散剂与二氧化钛颗粒的混合液体系的酸碱度影响到后续使用的碱性涂料的性能，本实施方式才采用在碱性条件下来配制所述混合液以避免混合液体系的PH值与后续使用的涂料的PH值不一致而对涂料的整体性能产生不利影响。
因此，在本发明中，所述包含有二氧化钛颗粒与分散剂的混合液的配制可以包含如下几种情况：（1）若后续使用的涂料体系为碱性体系，则，所述混合液可以在碱性条件下进行配制，或者先在中性或者酸性条件下进行配制，然后在混合液与涂料混合之前，将混合液体系的PH值调节到碱性以与涂料体系相适应；（2）若后续使用的涂料体系为酸性体系，则，所述混合液可以在酸性条件下进行配制，或者先在中性或者碱性条件下配制，然后在混合液与涂料混合之前，将混合液体系的PH值调节到酸性以与涂料体系相适应；（3）若后续使用的涂料体系为中性体系，则，所述混合液可以直接在中性条件下配制，或者先在酸性或者碱性条件下配制，然后在混合液与涂料混合之前，将混合液体系的PH值调节到中性以与涂料体系相适应。
在本发明中，在所述混合液中，所述分散剂的添加量以所要使用的二氧化钛的添加量为标准，优选的，为了能够保持二氧化钛在后续阶段具有良好的分散效果，在本实施方式中，在所述混合液中，所述分散剂的含量为二氧化钛颗粒含量的0.3%~0.5%。
可以理解的，在所述混合液中，分散剂与二氧化钛颗粒之间的比例范围并不严格局限于上述范围，在具体实施过程中，以不影响整个体系的分散效果为限，可以根据现场状况对加入到所述混合液中的分散剂与二氧化钛颗粒之间的比例进行适当调节。
可以理解的，在本发明中，在配制所述混合液的过程中，对所述分散剂与二氧化钛颗粒的添加顺序并没有特别的限制，除上述配制方式之外，还可以采用先向水中加入二氧化钛然后再加入分散剂的方式来配制所述混合液，或者采用将二氧化钛与分散剂同时加入水中的方式来配制所述混合液。
（二） 对所述混合液进行机械搅拌以对所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解以形成初级二氧化钛颗粒分散液；
在本发明中，对所述混合液进行机械搅拌的主要目的是对分散在所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解以降低所述混合液中的二氧化钛颗粒的平均粒径。
在本实施方式中，使用搅拌桨来对所述混合液进行机械搅拌，所述搅拌桨的转速为5000~7000转/分钟，搅拌时间为30~60分钟。
可以理解的，在本发明中，对所述混合液进行机械搅拌的转速及搅拌时间并不限于本实施方式所限定的上述范围，对所述混合液进行机械搅拌的转速及搅拌时间可以根据所使用的二氧化钛原料的粒径大小进行适当调整。例如，当使用的是未经过纳米工艺处理的具有较大粒径的普通二氧化钛产品，此时，就需要较高的机械搅拌转速以及较长的搅拌时间，以尽可能降低所述混合液中的二氧化钛颗粒的平均粒径，而当使用的二氧化钛产品的粒径较小时，此时可以适当的降低机械搅拌的转速以及较少搅拌的时间，以在降低所述混合液中的二氧化钛颗粒的平均粒径的同时达到节能减排的目的。
（三）对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以形成平均粒径在200nm以下的纳米二氧化钛粒子分散液；
在本发明中，对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡的目的是对所述初级二氧化钛颗粒分散液中的二氧化钛颗粒进行二次碎解，以得到粒径在200nm以下的纳米二氧化钛粒子。
在本实施方式中，对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡的超声波的功率为500W，频率为10~100KHZ，振荡时间为3~5分钟。
可以理解的，对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡的超声波的功率、频率及振荡时间都可以根据生产现场的实际情况进行调整，只要能够得到粒径在200nm以下的纳米二氧化钛粒子即可。
在本发明中，之所以要先利用机械搅拌对二氧化钛颗粒进行初次碎解，之后再利用超声震荡对二氧化钛颗粒进行二次碎解，主要的原因是：在二氧化钛颗粒较大时，利用机械碎解能够快速有效的降低二氧化钛颗粒的平均粒径，但是，当二氧化钛颗粒的平均粒径降低到大约800nm后，机械搅拌对二氧化钛颗粒的剪切作用已经不大，从而无法对二氧化钛颗粒进行进一步的碎解，此时，再利用超声震荡对经过机械碎解后的二氧化钛颗粒进行二次碎解，就能够进一步的降低二氧化钛颗粒的粒径，从而使二氧化钛颗粒的粒径能够达到200nm以下。
相对于单纯使用超声震荡来对二氧化钛颗粒进行碎解的方式相比，本发明利用机械搅拌碎解与超声震荡碎解相结合的方式具有如下优点：首先，相对于超声震荡来讲，机械搅拌的能耗会较低，这样，在二氧化钛粒径较大的情况下，如果单纯利用超声震荡对二氧化钛颗粒进行碎解会消耗大量的能量，从而使得造纸成本显著上升，而先利用机械搅拌碎解来将大粒径的二氧化钛颗粒碎解为小粒径的二氧化钛颗粒，之后再利用超声震荡将小粒径的二氧化钛颗粒碎解为纳米级的二氧化钛颗粒，能够有效的降低碎解能耗，从而节省成本；其次，由于超声震荡主要是利用超声空化作用产生的冲击波来使二氧化钛颗粒相互剧烈碰撞以达到碎解的目的，然而，在二氧化钛颗粒的粒径较大的情况下，超声空化作用产生的冲击波对二氧化钛颗粒的冲击力影响有限，不能够对大粒径的二氧化钛颗粒进行有效碎解，无法使二氧化钛颗粒的平均粒径达到能够良好发挥抗菌效果的纳米级别，进而影响抗菌涂料的抗菌效果，而采用机械搅拌碎解与超声震荡碎解相结合的方式，利用机械碎解来将大粒径的二氧化钛颗粒碎解为小粒径的二氧化钛颗粒，之后再利用超声震荡来对小粒径的二氧化钛颗粒进行进一步碎解，这样就能够充分发挥超声空化作用产生的冲击波的作用，以得到纳米二氧化钛粒子分散液。
（四）将所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合以形成均匀分散有纳米二氧化钛粒子的抗菌涂料，在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
经过上述机械搅拌及超声震荡的碎解作用之后，在体系中所含有的分散剂的帮助下，在所得到的纳米二氧化钛粒子分散液中，所述纳米二氧化钛粒子能够以微小粒子的形式稳定的悬浮在溶液当中。此时，将所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合之后，涂料中所含有的碳酸钙等大颗粒物质能够在相邻两个纳米二氧化钛粒子之间形成空间位阻来阻止纳米二氧化钛的继续团聚，从而得到一种均匀分散有纳米二氧化钛粒子的抗菌涂料。
可以理解的是，此处的涂料为造纸行业所常规使用的涂料，涂料的类型及用量可以根据不同的纸张产品的实际需求进行设定。另外，涂料跟纳米二氧化钛分散液的添加比例也是可以根据产品实际需要进行调整。
优选的，在本实施方式中，在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量范围为5%~15%。
本发明还提供了一种抗菌纸的生产工艺，其包括如下步骤：提供纸基体；依照如上所述的抗菌涂料的生产工艺制备抗菌涂料；利用所述抗菌涂料在所述纸基体的至少一个表面上形成抗菌涂层。
在本实施方式中，所述纸基体为多层纸，其包括面层、芯层和底层，其中所述抗菌涂层形成在所述面层的外表面上。
可以理解的，根据不同的产品设计，所述抗菌涂层还可以形成在所述底层的外表面上或者在所述面层及底层的外表面上均形成有所述抗菌涂层。
可以理解的，在本发明中，根据产品的种类不同，所述纸基体的层数并没有特殊的限定，其可以是单层纸、双层纸或者多层纸。
本发明还提供了一种抗菌纸，其包括纸基体，在所述纸基体的至少一个表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层由如上所述的抗菌涂料的生产工艺制备的抗菌涂料所形成。
可以理解的，在本发明中，根据所使用的纸基体的克重的不同，所述抗菌纸可以是抗菌纸板，也可以是其他类型的纸产品，比如文化用纸，包装用纸，工业用纸等，当然，所述抗菌纸的层数也并没有特殊的限定，其可以是单层纸、双层纸或者多层纸。
在所述抗菌纸的抗菌涂层中，所述纳米二氧化钛粒子的粒径小于等于200nm。
进一步的，在所述抗菌纸的抗菌涂层中，所述纳米二氧化钛粒子的粒径范围为30~200nm。
在所述抗菌纸中，所述抗菌涂层的抗细菌率大于等于99%。
在所述抗菌纸的抗菌涂层中，所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
在所述抗菌纸的抗菌涂层中，所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量范围为5%~15%。
可以理解的，在本发明中，在所述抗菌纸的抗菌涂层中，所述纳米二氧化钛粒子的含量、抗菌涂层的抗细菌率以及抗菌涂层的油墨吸收性%并不限于上述范围，根据所述抗菌涂料的生产工艺条件的调整，所述抗菌纸的抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量、抗菌涂层的抗细菌率以及抗菌涂层的油墨吸收性%也会有所调整。
在本发明所提供的所述抗菌纸中，由于其所使用的抗菌涂料是利用本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺制备而成的，因此：一方面，由于抗菌涂料中的二氧化钛粒子的平均粒径在200nm以下，可以使得纳米二氧化钛的抗菌性能得到充分的发挥，从而赋予了所述抗菌纸良好的抗菌性能；另一方面，因为涂料大分子的位阻效应使纳米二氧化钛粒子能够均匀分布，这些均匀分布的二氧化钛粒子能够使得抗菌纸的抗菌涂料层保持优良的孔隙率，而优良的孔隙率能够带给所述抗菌纸良好的印刷性能。因此，本发明所提供的所述抗菌纸不但具有良好的抗菌性能，还具有良好的印刷性能。
为了进一步验证本发明所提供的所述抗菌纸的抗菌性能以及印刷性能，以生产抗菌纸板为例分别作了如下三组对比实验，其中，第一组及第二组为现有工艺，第三组为本发明，在上述三组实验中，除了对市售的二氧化钛产品进行碎解分散的方式不同之外，其它的药品使用以及实验工艺条件均不变，具体如下。
对比试验
第一组实验：只采用机械搅拌的方式来对市售的二氧化钛产品进行碎解分散以制备抗菌涂料，之后利用制得的抗菌涂料在纸基体外表面形成抗菌涂层以制备抗菌纸，具体步骤包括：
（1）、通过碎解、筛选、净化、浮选、热分散、漂白以及磨浆处理制备出面层、衬层、芯层和底层所需的浆料；
（2）、制备出涂布层所需的涂料；
（3）、在有分散剂存在的环境下，利用机械搅拌的方式制备二氧化钛颗粒分散液，具体制备过程为：
（a）、在搅拌机中加入水，并在水中加入氢氧化钠，调节水的PH值为9，然后对水进行搅拌，同时往水中加入分散剂，控制分散剂的含量为二氧化钛颗粒含量的0.3%，并以500r/min的转速搅拌均匀，以配制分散剂溶液；
（b）、向上述分散剂溶液中加入市售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛颗粒，控制二氧化钛颗粒在所述分散剂溶液中的固含量为20%，以得到混合液；
（c）对所述混合液进行机械搅拌以得到二氧化钛颗粒分散液，在此步骤中，取三份等质量的混合液并以5000r/min、6000r/min及7000r/min的搅拌速度下分别对上述三份混合液搅拌30min，以得到三份二氧化钛颗粒分散液，对在不同搅拌速度下得到的所述三份二氧化钛颗粒分散液取样以测试上述三种分散液中的二氧化钛颗粒的平均粒径，具体如表1所示；
（4）、按照二氧化钛粒子占抗菌涂料总质量5%的条件，将在不同搅拌速度下得到的所述三份二氧化钛颗粒分散液分别与涂料均匀混合以形成三份等量的抗菌涂料；
（5）、将用于制备各纸浆层的浆料用流送系统送至纸机进行抄造成型，制备出相互独立的面层、衬层、芯层和底层；
（6）、将各纸浆层之间进行压榨脱水复合形成纸板，并对纸板进行干燥处理；
（7）取上述三块纸板，将上述三份抗菌涂料分别涂布在不同的纸板面层上以形成抗菌涂料层，分别对所述三块纸板的抗菌涂料层的外表面、横截面拍摄电镜照片，以观察二氧化钛颗粒在抗菌涂料层中的分布情况，具体如图1~图3。
第二组实验：只采用超声震荡的方式来对市售的二氧化钛产品进行碎解分散以制备抗菌涂料，之后利用制得的抗菌涂料在纸基体外表面形成抗菌涂层以制备抗菌纸，具体步骤包括：
（1）、通过碎解、筛选、净化、浮选、热分散、漂白以及磨浆处理制备出面层、衬层、芯层和底层所需的浆料；
（2）、制备出涂布层所需的涂料；
（3）、在有分散剂存在的环境下，利用超声震荡的方式制备二氧化钛颗粒分散液，具体制备过程为：
（a）、在搅拌机中加入水，并在水中加入氢氧化钠，调节水的PH值为9，然后对水进行搅拌，同时往水中加入分散剂，控制分散剂的含量为二氧化钛颗粒含量的0.3%，并以500r/min的转速搅拌均匀，以配制分散剂溶液；
（b）、向上述分散剂溶液中加入市售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛颗粒，控制二氧化钛颗粒在所述分散剂溶液中的固含量为20%，以得到混合液；
（c）、对所述混合液进行超声震荡以得到二氧化钛颗粒分散液，在此步骤中，取三份等质量的混合液，在超声波的功率为500w、频率为20KHZ的条件下，分别设定震荡时间为3min、4min、5min来对所述三份混合液进行超声震荡，以得到三份二氧化钛颗粒分散液，对在不同震荡时间下得到的所述三份二氧化钛颗粒分散液取样以测试上述三种分散液中的二氧化钛颗粒的平均粒径，具体如表1所示；
（4）、按照二氧化钛粒子占抗菌涂料总质量5%的条件，将在不同震荡时间下得到的所述三份二氧化钛颗粒分散液分别与涂料均匀混合以形成三份等量的抗菌涂料；
（5）、将用于制备各纸浆层的浆料用流送系统送至纸机进行抄造成型，制备出相互独立的面层、衬层、芯层和底层；
（6）、将各纸浆层之间进行压榨脱水复合形成纸板，并对纸板进行干燥处理；
（7）、取上述三块纸板，将上述三份抗菌涂料分别涂布在不同的纸板面层上以形成抗菌涂料层，分别对所述三块纸板的抗菌涂料层的外表面、横截面拍摄电镜照片，以观察二氧化钛颗粒在抗菌涂料层中的分布情况，具体如图4~6。
第三组实验：依照本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺，先利用机械搅拌对市售的二氧化钛产品进行初步碎解分散，之后再利用超声震荡的方式对二氧化钛粒子进行二次碎解分散来制备抗菌涂料，之后利用所制得的抗菌涂料在纸基体外表面形成抗菌涂层以制备抗菌纸，具体步骤包括：
（1）、通过碎解、筛选、净化、浮选、热分散、漂白以及磨浆处理制备出面层、衬层、芯层和底层所需的浆料；
（2）、制备出涂布层所需的涂料；
（3）、加工纳米二氧化钛分散液：
（a）、在搅拌机中加入水，并在水中加入氢氧化钠，调节水的PH值为9，然后对水进行搅拌，同时往水中加入分散剂，控制分散剂的含量为二氧化钛颗粒含量的0.3%，并以500r/min的转速搅拌均匀，以配制分散剂溶液；
（b）、向上述分散剂溶液中加入市售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛颗粒，控制二氧化钛颗粒在所述分散剂溶液中的固含量为20%，以得到混合液；
（c）、首先，上述混合液进行机械搅拌以对分散在所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解，得到初级二氧化钛颗粒分散液，其次，对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以对所述初级二氧化钛颗粒分散液中的二氧化钛颗粒进行二次碎解，得到纳米二氧化钛粒子分散液，在此步骤中，机械搅拌的时间与第一组实验保持一致，为30min，超声波的功率、频率与第二组实验保持一致，为500w、20KHZ，在上述前提下，分别取三份等质量的混合液，分别以搅拌速度5000r/min+超声震荡3min、搅拌速度6000r/min+超声震荡4min、搅拌速度7000r/min+超声震荡5min三种处理条件对所述三份混合液进行分散处理，得到三份纳米二氧化钛粒子分散液，对此三份纳米二氧化钛颗粒分散液取样以测试上述三种分散液中的二氧化钛颗粒的平均粒径，具体如表1所示；
（4）、按照二氧化钛粒子占抗菌涂料总质量5%的条件，将在不同处理条件下得到的所述三份纳米二氧化钛粒子分散液分别与涂料均匀混合以形成三份等量的抗菌涂料；
（5）、将用于制备各纸浆层的浆料用流送系统送至纸机进行抄造成型，制备出相互独立的面层、衬层、芯层和底层；
（6）、将各纸浆层之间进行压榨脱水复合形成纸板，并对纸板进行干燥处理；
（7）、取上述纸板，将在机械搅拌速度为5000r/min，超声震荡时间为3min的条件下所制得的含有二氧化钛粒子的抗菌涂料涂布在上述纸板的面层上以形成抗菌涂料层，对所述纸板的抗菌涂料层的外表面、横截面拍摄电镜照片，以观察二氧化钛颗粒在抗菌涂料层中的分布情况，具体如图7。
实验结果
一、不同分散方式下得到分散液中的二氧化钛颗粒的平均粒径分布情况
表1为上述三组实验中所制备的二氧化钛分散液中的二氧化钛颗粒的平均粒径与市售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛商品的到厂实际平均粒径的具体对比情况：
Figure 2013101079745100002DEST_PATH_IMAGE001
由表1中的数据可以明显的看出，本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺所采用的分散方式得到的二氧化钛粒子的平均粒径已经达到了真正的纳米级别，其不但远远小于市售的经过纳米工艺处理后的二氧化钛商品的到厂实际平均粒径，而且还明显小于其它常规的分散方式所得到的二氧化钛的平均粒径。
正如背景技术所述，纳米二氧化钛所具有的抗菌性能很大程度上取决于粒径的大小，因此，从平均粒径上可以简单的判断出来依照本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺所得到的抗菌涂料具有优良的抗菌性能。
二、纳米二氧化钛在抗菌涂层中的分散均匀性
通过对比第一、第二、第三组制备出来的抗菌纸的抗菌涂层的外表面、横截面的电镜照片，可以得出如下结论：
如图1~图3所示，单纯利用机械搅拌方式分散所得到的抗菌涂料形成的抗菌涂料层中，随着搅拌速度的增加，二氧化钛粒子的分散逐渐趋于均匀，但，二氧化钛粒子的平均粒径较大，并且也存在明显的团聚现象；
如图4~图6所示，单纯利用超声震荡方式分散所得到的抗菌涂料形成的抗菌涂料层中，震荡3min时，所得到的二氧化钛颗粒的粒径较小，但团聚现象严重，随着震荡时间的延长，二氧化钛粒子的分散也呈现出逐渐均匀的趋势，但，二氧化钛粒子的平均粒径却出现明显的增大；
如图7所示，本发明所提供的抗菌涂料生产工艺所得到的抗菌涂料形成的抗菌涂料层中，二氧化钛粒子的分散相当均匀，并且与单纯利用机械搅拌方式分散、单纯利用超声震荡方式分散所得到的二氧化钛粒子的平均粒径相比，本发明所得到的二氧化钛粒子的平均粒径明显较小。
因此，从电镜照片的对比结果可知，依照本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺所制备的抗菌涂料，其二氧化钛粒子的粒径较小且分散均匀。
三、抗菌性能及印刷性能
实验性能参数：
抗菌性能方面
采用“抗细菌率”来进行表征，大致测试方法（具体请参见GB/T 21866-2008）是通过定量接种细菌于待检验的抗菌纸的抗菌涂层上，用贴膜的方法使细菌均匀接触抗菌纸的抗菌涂层，经过一定时间的培养后，检测抗菌纸表面的活菌数，并计算出抗菌纸的“抗细菌率”。 抗细菌率的值越大，代表抗菌性能越好。
印刷性能方面
采用“油墨吸收性%”、“ 油墨干燥速度”以及“纳米二氧化钛在抗菌涂层中的分散均匀性”来表征，其中：
“油墨吸收性%”是待测抗菌纸的同一涂布面在吸收油墨前、后的光反射因素之差与待测抗菌纸的涂布面在吸收油墨前的光反射因数的比值（具体请参见GB12911），“油墨吸收性%”的值越高说明印刷性能越好；
“油墨干燥速度”是利用转印纸将涂覆在待测抗菌纸表面的油墨转印到转印纸上，通过测量转印纸上的油墨密度来对待测抗菌纸的油墨干燥速度进行评估，转印纸上的油墨密度越大，说明“油墨干燥速度”越小，印刷性能越差；
Figure 2013101079745100002DEST_PATH_IMAGE002
由表2的数据可以看出：在抗细菌率方面，本发明所提供的抗菌纸的抗细菌率明显高于其它常规方式所得到的抗菌纸的抗细菌率，这就从具体的性能参数上进一步说明了依照本发明提供的抗菌涂料的生产工艺生产的抗菌涂料以及使用所述抗菌涂料的抗菌纸具有优良的抗菌性能；在油墨干燥速度与油墨吸收性方面，与其它常规方式得到的抗菌纸相比，与本发明的抗菌纸相对应的转印纸上的油墨密度最小，本发明的抗菌纸所吸收的油墨量最多，因此，与其它常规方式得到的抗菌纸相比，本发明的抗菌纸的印刷性能最好。
从表2的数据对比结果可以得出如下结论：与常规分散方式所得到的抗菌涂料相比，本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺生产的抗菌涂料具有优良的抗菌性能；与使用常规方式得到的抗菌涂料的抗菌纸相比，本发明所提供的抗菌纸不但具有优良的抗菌性能，而且还具有优良的印刷性能。
与现有技术相比，依据本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺所制备出来的抗菌涂料中的二氧化钛粒径小且分布均匀，能够很好的发挥纳米二氧化钛的抗菌效果。本发明所提供的所述抗菌纸生产工艺以及依据所述抗菌纸生产工艺所生产的抗菌纸，由于其所使用的抗菌涂料是利用本发明所提供的抗菌涂料的生产工艺制备而成的，因此：一方面，由于抗菌涂料中的二氧化钛粒子的平均粒径在200nm以下，可以使得纳米二氧化钛的抗菌性能得到充分的发挥，从而赋予了所述抗菌纸良好的抗菌性能，使其抗细菌率大于等于99%；另一方面，均匀分布的二氧化钛粒子能够使得抗菌纸的抗菌涂料层保持优良的孔隙率，而优良的孔隙率能够带给所述抗菌纸良好的印刷性能。因此，本发明所提供的所述抗菌纸不但具有良好的抗菌性能，还具有良好的印刷性能。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。故，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (17)

1.一种抗菌涂料的生产工艺，其包括如下步骤：
配制包含有二氧化钛颗粒与分散剂的混合液；
对所述混合液进行机械搅拌以对所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解以形成初级二氧化钛颗粒分散液；
对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以形成平均粒径小于等于200nm的纳米二氧化钛粒子分散液；以及
将所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合以形成均匀分散有纳米二氧化钛粒子的抗菌涂料，在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
2.如权利要求1所述的抗菌涂料的生产工艺，其特征在于：利用机械搅拌对所述混合液中的二氧化钛颗粒进行初步碎解时，机械搅拌的搅拌转速为5000~7000r/min、搅拌时间为30~60min。
3.如权利要求1所述的抗菌涂料的生产工艺，其特征在于：对所述初级二氧化钛颗粒分散液进行超声震荡以形成纳米二氧化钛粒子分散液的过程中，超声波的功率为500w、频率为10~100KHZ、震荡时间为3~5min。
4.如权利要求1所述的抗菌涂料的生产工艺，其特征在于：在所述抗菌涂料中，所述纳米二氧化钛粒子的含量范围为5%~15%。
5.如权利要求1所述的抗菌涂料的生产工艺，其特征在于：在所述混合液中，分散剂的含量为二氧化钛颗粒含量的0.3%~0.5%。
6.如权利要求1所述的抗菌涂料的生产工艺，其特征在于：在所述纳米二氧化钛粒子分散液与涂料进行混合之前，还进一步包括调节所述纳米二氧化钛粒子分散液的PH值以使其与所述涂料体系的PH值保持一致的步骤。
7.一种抗菌纸的生产工艺，其包括如下步骤：
提供纸基体；
依照如权利要求1至6任一项所述的抗菌涂料的生产工艺制备抗菌涂料；以及
利用所述抗菌涂料在所述纸基体的至少一个表面上形成抗菌涂层。
8.如权利要求7所述的抗菌纸生产工艺，其特征在于：所述纸基体包括面层、芯层以及底层，其中，所述抗菌涂层形成在所述纸基体的面层及/或底层上。
9.一种抗菌纸，其包括纸基体，其特征在于：在所述纸基体的至少一个外表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层由如权利要求1至6任一项所述的抗菌涂料的生产工艺制备的抗菌涂料所形成。
10.如权利要求9所述的抗菌纸，其特征在于：所述抗菌涂层的所述抗菌涂层的抗细菌率大于等于99%。
11.一种抗菌纸，其包括纸基体，其特征在于：在所述纸基体的至少一个外表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层内包含有均匀分布的纳米二氧化钛粒子，所述纳米二氧化钛粒子的平均粒径小于等于200nm，所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
12.如权利要求11所述的抗菌纸，其特征在于：所述抗菌涂层的抗细菌率大于等于99%。
13.如权利要求11所述的抗菌纸，其特征在于：所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量范围为5%~15%。
14.一种抗菌纸，其包括纸基体，其特征在于：在所述纸基体的至少一个外表面上形成有抗菌涂层，所述抗菌涂层内包含有均匀分布的纳米二氧化钛粒子，所述抗菌涂层的抗细菌率大于等于99%。
15.如权利要求14所述的抗菌纸，其特征在于：所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的平均粒径小于等于200nm。
16.如权利要求14所述的抗菌纸，其特征在于：所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量大于等于5%。
17.如权利要求14所述的抗菌纸，其特征在于：所述抗菌涂层中的纳米二氧化钛粒子的含量范围为5%~15%。
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