CN104805734A - 一种纸张添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纸张添加剂及制备方法，所述纸张添加剂，其制备过程所用原料按重量份数计算由0.6～6份抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍、1～4份羧甲基壳聚糖、0.4～2份缩合剂、0.1～0.5份活化剂和0.05～0.2份交联剂组成，其制备过程即将羧甲基壳聚糖溶解于水后用盐酸调pH值5-5.5，将缩合剂与活化剂加入其中进行活化，再加入抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍进行反应，所得反应液抽滤、洗涤、干燥、粉碎后与交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。该纸张添加剂在抗菌方面具有广谱高效性，低毒无耐药性抗菌持久性强等优点；在增强方面具有能显著提高纸张强度，且对人体无毒无害等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种纸张添加剂及其制备方法，属于精细化学品领域。
背景技术
人类对纸张的使用已有上千年的历史，随着社会的进步科技的发展纸张的使用不再局限于单一的文字书写，医疗卫生、食品包装、货币流通等领域都大量的涉及了纸张的使用。由于使用领域的扩大，人们对纸张的性能也提出了新的要求：更好的强度，优异的抗菌性能。提高纸张的强度能显著提升纸张的使用寿命以及使用范围；优异的抗菌性能可以使纸张在使用过程中保护人体免受致病细菌的侵害保证人们的健康需求。为达到上述要求需在纸张的制造过程中加入具备增强以及抗菌效果的添加剂或是对已制成的纸张采用涂布、喷涂、施胶等工艺向纸张中加入具有增强及抗菌效果的添加剂。
目前已有的纸张添加剂功能比较单一，只具备增强性能或只具有抗菌功能，增强剂多是聚丙烯酸酯类的聚合物；抗菌剂也多为二硫氰基甲烷、尼泊金丁酯等。这些物质虽能增加纸张强度或提高纸张抗菌性能，但对人体却有着较大的毒副作用，限制了这类添加剂在纸张用于医疗卫生以及食品包装上的使用。
发明内容
本发明的目的为了解决上述的纸张添加剂功能比较单一、且对人体却有着较大的毒副作用等技术问题而提供一种纸张添加剂，该纸张添加剂不仅能显著提高纸张强度，同时还具有广谱高效性、低毒无耐药性及抗菌持久性强，且对人体无毒无害等优点。
本发明的技术方案
一种纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 0.6～6份
羧甲基壳聚糖 1～4份
缩合剂 0.4～2份
活化剂 0.1～0.5份
交联剂 0.05～0.2份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDCI）；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
上述的一种纸张添加剂的制备方法，具体包括如下步骤：
将羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化10～20min，再加入抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应12～36h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
本发明的有益效果
本发明的一种纸张添加剂，由于所用原料抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍是一类广谱高效、低毒副作用的有机类抗菌剂，其活性反应点多，能与多种基团进行反应，采用缩合剂将抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍与羧基壳聚糖以化学键连接在一起，使抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍对羧甲基壳聚糖进行接枝改性，因此所得的纸张添加剂即具有抗菌性能又能增强纸张强度的性能，同时由于所用羧甲基壳聚糖是一类天然高分子物质具有无毒、无抗原性、抗氧化性、生物相容性好、生物降解性好易溶于水等特点，因此所得的纸张添加剂对人体无毒无害。
进一步，本发明的一种纸张添加剂的制备方法，由于反应条件简单，反应方法成熟，因此制备工艺简单，适于规模化生产。
附图说明
图1、实施例1中抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍的红外图谱；
图2、实施例1中羧甲基壳聚糖的红外图谱；
图3、实施例1所得的纸张添加剂的红外图谱。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明所用的各种原料均为市售的常用原料。
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍，上海黛龙生物工程科技有限公司生产。
实施例1
一种纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 0.6份
羧甲基壳聚糖 1份
缩合剂 0.4份
活化剂 0.1份
交联剂 0.05份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
将1份羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入0.1份活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和0.4份缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化10min，再加入0.6份抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应12h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与0.05份交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
采用美国PerkinElmer公司的傅立叶红外光谱仪对上述所用的抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍、羧甲基壳聚糖和最终所得的纸张添加剂进行测定，其红外图谱分别如图1、图2、图3所示。
从图2的羧甲基壳聚糖的红外图谱，1630cm-1与1410cm-1分别为羧甲基壳聚糖上COO-的反对称伸缩振动和伸缩振动峰，1080cm-1 处为羧甲基壳聚糖的羟基峰。
通过图2与图3对比后可以看最终所得的纸张添加剂在1630cm-1与1410cm-1这两个位置的峰明显变弱，说明羧甲基壳聚糖上的羧基发生了反应被消耗掉了。
通过图2与图3对比后还可以看出，最终所得的纸张添加剂在1080cm-1 附近出现了三个新的峰1180cm-1，1120cm-1，1039cm-1与图1中的抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍红外图谱在此处的三个特征峰一致，说明羧甲基壳聚糖上的羧基与抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍上的氨基发生了反应，抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍成功的接枝上了羧甲基壳聚糖。
上述结果表明本发明的一种纸张添加剂，由于原料抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍对羧甲基壳聚糖进行接枝改性，得到的抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍接枝改性的羧甲基壳聚糖，因此，该纸张添加剂即具有抗菌和增强作用。
采用实施例1中所得的纸张添加剂对滤纸进行处理，步骤如下：
将滤纸室温下浸入实施例1中所得的纸张添加剂中5分钟，然后置于干燥箱内55℃烘干5.5小时；
将上述经实施例1所得的纸张添加剂处理过的滤纸和未处理过的滤纸分别按国家卫生部1992年消毒技术规范中的抑菌实验方法FZ/T01021一92进行抗菌活性测试，测试结果见下表：
| 样品 | 金黄色葡萄球菌抑菌率% |
| 未处理过的滤纸 | 0 |
| 经实施例1所得的纸张添加剂处理过的滤纸 | ≥99 |
表中抑菌率计算公式如下:
抑菌率=(A-B)/A×100，其中A为空白样品的菌落数,B为测试样品的菌落数。
从上表的结果中可以看出加入了实施例1中的纸张添加剂后，其抗菌效果极为优异。
对上述经实施例1所得的纸张添加剂处理过的滤纸和未处理过的滤纸进行力学性能测试，步骤如下：
用裁刀将上述经实施例1所得的纸张添加剂处理过的滤纸和未处理过的滤纸分别裁成哑铃状样条，采用美国 MTS 公司C43型微机控制电子万能材料试验机测试其拉伸强度，模具间隔为50mm，样条宽度为40mm，拉伸速度为20mm/min。拉伸强度为样条在拉伸试验中到断裂为止所受到的最大拉伸应力，用σt表示，其计算方法如以下公式：
σt=p/(b×d)
σt—拉伸强度，单位MPa
p—最大负荷，单位N；
b—试样宽度，单位mm；
d—试样厚度，单位mm；
力学性能测试结果如下表：
| 样品 | 拉伸强度/MPa |
| 未处理的滤纸 | 1.63 |
| 经实施例1所得的纸张添加剂处理过的滤纸 | 15.71 |
上表中的结果表明，该纸张添加剂对纸张的强度的具有明显的提升功能。
综上所述，本发明的一种纸张添加剂，由于采用了抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍对羧甲基壳聚糖进行接枝改性，得到的纸张添加剂中含有抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍接枝改性的羧甲基壳聚糖，因此该纸张添加剂在具有优异抗菌作用的同时还能大幅提高纸张的强度。
实施例2
一种纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 2份
羧甲基壳聚糖 2份
缩合剂 1.2份
活化剂 0.3份
交联剂 0.1份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDCI）；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
上述的一种纸张添加剂的制备方法，具体包括如下步骤：
将2份羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入0.3份活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和1.2份缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化15min，再加入2份抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应12～36h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与0.1份交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
实施例3
一种纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 3份
羧甲基壳聚糖 2份
缩合剂 1份
活化剂 0.25份
交联剂 0.08份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
上述的一种纸张添加剂的制备方法，具体包括如下步骤：
将2份羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入0.25份活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和1份缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化18min，再加入3份抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应12～36h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与0.08份交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
实施例4
一种纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 5份
羧甲基壳聚糖 3份
缩合剂 1.6份
活化剂 0.4份
交联剂 0.15份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
上述的一种纸张添加剂的制备方法，具体包括如下步骤：
将3份羧甲基壳聚糖溶解于份去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入0.4份活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和1.6份缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化10～20min，再加入5份抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应12～36h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与0.15份交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
实施例5
一种纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 6份
羧甲基壳聚糖 4份
缩合剂 2份
活化剂 0.5份
交联剂 0.2份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
上述的一种纸张添加剂的制备方法，具体包括如下步骤：
将4份羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入0.5份活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和2份缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化20min，再加入6份抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应36h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与0.2份交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
综上所述，本发明的一种纸张添加剂能有效的提升纸张的抗菌性能以及力学性能，且其原材料对人体毒副作用极低，因此在日用及医用纸张中具有良好的运用前景。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种纸张添加剂，其特征在于所述纸张添加剂，其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 0.6～6份
羧甲基壳聚糖 1～4份
缩合剂 0.4～2份
活化剂 0.1～0.5份
交联剂 0.05～0.2份；
所述的缩合剂为1-（3-二甲胺基丙基）-3-乙基碳二亚胺；
所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺；
所述的交联剂为N,N二甲基双丙烯酰胺。
2.如权利要求1所述的一种纸张添加剂，其特征在于其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 0.6份
羧甲基壳聚糖 1份
缩合剂 0.4份
活化剂 0.1份
交联剂 0.05份。
3.如权利要求1所述的一种纸张添加剂，其特征在于其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 2份
羧甲基壳聚糖 2份
缩合剂 1.2份
活化剂 0.3份
交联剂 0.1份。
4.如权利要求1所述的一种纸张添加剂，其特征在于其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 3份
羧甲基壳聚糖 2份
缩合剂 1份
活化剂 0.25份
交联剂 0.08份。
5.如权利要求1所述的一种纸张添加剂，其特征在于其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 5份
羧甲基壳聚糖 3份
缩合剂 1.6份
活化剂 0.4份
交联剂 0.15份。
6.如权利要求1所述的一种纸张添加剂，其特征在于其制备过程所用原料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍 6份
羧甲基壳聚糖 4份
缩合剂 2份
活化剂 0.5份
交联剂 0.2份。
7.如权利要求1-6任一所述的一种纸张添加剂的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：
将羧甲基壳聚糖溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度为2%的羧甲基壳聚糖水溶液，然后用质量百分比浓度为36.5%的盐酸水溶液调pH为5-5.5，然后依次加入活化剂N-羟基琥珀酰亚胺和缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，室温下搅拌活化10～20min，再加入抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍室温反应12～36h，所得的反应液抽滤，所得的滤饼用质量百分比浓度为2%的盐酸水溶液洗涤3次，然后控制温度为55℃真空干燥，粉碎后与交联剂N,N二甲基双丙烯酰胺混合均匀，所得的混合料，按质量比计算，即混合料：去离子水为2:100的比例，将混合料溶解在去离子水中，即得纸张添加剂。
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