CN104863007A - 一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸及其制备方法与应用 - Google Patents

一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸及其制备方法与应用 Download PDF

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本发明公开了一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸及其制备方法与应用。所述的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸的制备方法为：对甲壳素进行酸水解，从酸水解产物中分离出甲壳素晶棒；在AgNO3溶液中加入的柠檬酸三钠，然后在剧烈搅拌下加入NaBH4，制得纳米银；在纳米银中加入甲壳素晶棒，制得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂，然后将此抗菌剂对原纸进行表面涂布。本发明中，在纳米银中加入甲壳素晶棒，使得纳米银均匀的分散；加入甲壳素晶棒能显著提高抗菌纸的物理强度；所述的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸具有良好的抗菌性能和优异的物理性能，能很好地应用到生活用纸、食品包装纸等众多领域。

Description

一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于特种纸制备技术领域，具体涉及一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸及其制备方法与应用。
背景技术
随着抗生素、杀菌剂等化学药物的使用，越来越多的微生物对药物产生了耐药性，由此引发的全球性微生物灾害事件频繁发生。为防止微生物事件的发生，有必要研究一种新型的抗菌材料，其中载银抗菌材料因其毒性低、广谱抗菌性，已成为目前应用最为广泛的抗菌材料。
但是纳米银的分散一直是个难题。当颗粒达到纳米级时，由于表面能的作用，纳米银颗粒会自动凝聚，会失去纳米颗粒的特性。如何在制备纳米银过程中使纳米银充分的分散是纳米银应用的一个挑战。
抗菌纸是指具有抗菌性能的纸张，在食品包装或医用方面均有广泛的应用。目前抗菌纸所使用的抗菌剂多属于单一的有机抗菌剂，其在纸张强度、安全及环保等方面存在很大的缺陷，且会使微生物产生耐药性问题。随着人们生活水平的提高和安全环保意识的加强，有必要开发新型的安全性、耐久性、耐高温更好的复合抗菌剂用于生产抗菌效果好、纸张强度高的新型抗菌纸。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
本发明的再一目的在于提供上述甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5g甲壳素加入100mL浓度为4～6mol/L的盐酸溶液中，并在45～60℃下搅拌2～4h，然后过滤，保留滤液，再对滤液离心、重复洗涤，除掉上层液，保留沉淀；对沉淀均质化处理后，将所得产物在冰浴条件下超声分散4～6min，用蒸馏水透析至中性，最后将产物冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)将90～270mL浓度为10～30mmol/L的柠檬酸三钠溶液加入100mL浓度为10～30mmol/L的AgNO3溶液中，然后在搅拌条件下加入8～10g NaBH4，在室温下继续搅拌1～4h，得到纳米银溶液(所得的亮黄色液体)；称取一定量步骤(1)制得的甲壳素晶棒加入到纳米银溶液中，搅拌均匀得到甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为70～90g/m2的纸，利用涂布机将步骤(2)制得的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
步骤(1)所述的甲壳素与盐酸溶液的质量比为1：(2～4)。
步骤(1)所述的对滤液离心、重复洗涤是指用蒸馏水洗涤，然后采用离心机以3500～4500r/min的转速离心20～40min，倾去上层清液，重复洗涤直至上层清液变浑浊。
步骤(1)所述均质化处理是指用均质机在6000～8000r/min的转速下处理20～40min。
步骤(2)中所述的甲壳素晶棒与纳米银的质量比为1:(6～24)。
步骤(3)所述的打浆是指利用打浆机对漂白木浆进行打浆，最后的打浆度为32～36°SR。
上述制备方法获得的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
上述甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸在生活用纸和食品包装纸领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明采用纳米银作为抗菌剂，其在安全性、耐久性、耐高温等方面具有很大的优点。本发明把甲壳素晶棒加入到纳米银中，纳米银能更好的分散，使得纳米银能更好的发挥抗菌效果，同时甲壳素晶棒还能显著的提高纸张强度，所得的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸不仅具有很好的抗菌性且具有优异的物理性能。
附图说明
图1为实施例2制备的甲壳素晶棒TEM图。
图2为实施例2制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸TEM图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明制备方法中各起始原料可从市场购得或按照现有技术方法制备获得。
实施例1
(1)取140mL浓度为20mmol/LAgNO3溶液于500mL的烧杯中，再量取100mL浓度为30mmol/L的柠檬酸三钠加入其中，然后在剧烈搅拌下快速加入8g NaBH4，继续在室温条件下搅拌1h，所得的亮黄色液体为纳米银。
(2)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为70g/m2的纸，利用涂布机将纳米银抗菌剂均匀的涂布在纸上得纳米银抗菌纸。
上述制备的纳米银抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
实施例2
一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸，其制备方法如下：
(1)量取100mL浓度为4mol/L的盐酸溶液置于三口烧瓶，称取5g甲壳素加入其中，在45℃下高速搅拌处理2h；对混合液进行过滤，保留滤液，用高速离心机对滤液离心，重复洗涤，最后除掉上层液，保留下面的沉淀；用均质机对沉淀均质化处理，对所得产物在冰浴条件下超声分散4min，用蒸馏水透析至中性，透析后冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)取270mL浓度为10mmol/LAgNO3溶液于500mL的烧杯中，再量取100mL浓度为30mmol/L的柠檬酸三钠加入其中，然后在剧烈搅拌下快速加入8g NaBH4，继续在室温条件下搅拌1h，所得的亮黄色液体为纳米银；称取0.0188g甲壳素晶棒加入其中，对混合液进行搅拌得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为70g/m2的纸，利用涂布机将甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示，对实施例2所制得的甲壳素晶棒进行透射电子显微镜(TEM)分析，如图1所示。
对实施例2所制得的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸进行透射电子显微镜(TEM)分析，如图2所示，从图中可以看出，纳米银颗粒呈单一分布，没有出现凝聚现象，良好的分散性将会使得纳米银能够充分的发挥其抗菌效果。
实施例3
一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸，其制备方法如下：
(1)量取100mL浓度为5mol/L的盐酸溶液置于三口烧瓶，称取5g甲壳素加入其中，在50℃下高速搅拌处理3h；对混合液进行过滤，保留滤液，用高速离心机对滤液离心，重复洗涤，最后除掉上层液，保留下面的沉淀；用均质机对沉淀均质化处理，对所得产物在冰浴条件下超声分散5min，用蒸馏水透析至中性，透析后冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)取180mL浓度为15mmol/LAgNO3溶液于500mL的烧杯中，再量取120mL浓度为25mmol/L的柠檬酸三钠加入其中，然后在剧烈搅拌下快速加入9g NaBH4，继续在室温条件下搅拌3h，所得的亮黄色液体为纳米银；称取0.0225g甲壳素晶棒加入其中，对混合液进行搅拌得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为80g/m2的纸，利用涂布机将甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
实施例4
一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸，其制备方法如下：
(1)量取100mL浓度为6mol/L的盐酸溶液置于三口烧瓶，称取5g甲壳素加入其中，在55℃下高速搅拌处理4h；对混合液进行过滤，保留滤液，用高速离心机对滤液离心，重复洗涤，最后除掉上层液，保留下面的沉淀；用均质机对沉淀均质化处理，对所得产物在冰浴条件下超声分散5min，用蒸馏水透析至中性，透析后冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)取140mL浓度为20mmol/LAgNO3溶液于500mL的烧杯中，再量取150mL浓度为20mmol/L的柠檬酸三钠加入其中，然后在剧烈搅拌下快速加入9g NaBH4，继续在室温条件下搅拌4h，所得的亮黄色液体为纳米银；称取0.03g甲壳素晶棒加入其中，对混合液进行搅拌得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为80g/m2的纸，利用涂布机将甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
实施例5
一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸，其制备方法如下：
(1)量取100mL浓度为6mol/L的盐酸溶液置于三口烧瓶，称取5g甲壳素加入其中，在60℃下高速搅拌处理4h；对混合液进行过滤，保留滤液，用高速离心机对滤液离心，重复洗涤，最后除掉上层液，保留下面的沉淀；用均质机对沉淀均质化处理，对所得产物在冰浴条件下超声分散6min，用蒸馏水透析至中性，透析后冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)取110mL浓度为25mmol/LAgNO3溶液于500mL的烧杯中，再量取200mL浓度为15mmol/L的柠檬酸三钠加入其中，然后在剧烈搅拌下快速加入10g NaBH4，继续在室温条件下搅拌4h，所得的亮黄色液体为纳米银；称取0.045g甲壳素晶棒加入其中，对混合液进行搅拌得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为90g/m2的纸，利用涂布机将甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
实施例6
一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸，其制备方法如下：
(1)量取100mL浓度为6mol/L的盐酸溶液置于三口烧瓶，称取5g甲壳素加入其中，在60℃下高速搅拌处理4h；对混合液进行过滤，保留滤液，用高速离心机对滤液离心，重复洗涤，最后除掉上层液，保留下面的沉淀；用均质机对沉淀均质化处理，对所得产物在冰浴条件下超声分散6min，用蒸馏水透析至中性，透析后冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)取90mL浓度为30mmol/LAgNO3溶液于500mL的烧杯中，再量取300mL浓度为10mmol/L的柠檬酸三钠加入其中，然后在剧烈搅拌下快速加入10g NaBH4，继续在室温条件下搅拌4h，所得的亮黄色液体为纳米银；称取0.075g甲壳素晶棒加入其中，对混合液进行搅拌得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为90g/m2的纸，利用涂布机将甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
实施例7抗菌纸抑菌性能和纸张物理强度性能检测
将上述实施例1-6中所制得的抗菌纸测量抑菌圈大小，方法为标准方法CLSI,即抗菌纸与空白原纸分别切成相同大小圆片，在琼脂培养基中培养24h，温度为37℃，菌种为大肠杆菌(广东省微生物所保藏中心提供)。后测量样品周边空白区直径，空白区即为抑菌区，没有菌种生长，结果列于表1中。
表1各种抗菌纸的抑菌圈大小
从表1中可以看出，采用本发明的实施例加入甲壳素晶棒的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂的抗菌效果比不加甲壳素晶棒的抗菌效果好。随着甲壳素晶棒量的增加，抑菌圈直径增大。
将上述实施例1-6中所制得的抗菌纸平衡水分24h，用抗张强度仪、撕裂度仪、耐折度仪等测试仪器检测纸张各项指标，结果如表2所示。
表2纸张性能检测
从表2中可以看出，采用本发明的实施例甲壳素晶棒的加入量越多，抗菌纸的物理强度越好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将5g甲壳素加入100mL浓度为4～6mol/L的盐酸溶液中，并在45～60℃下搅拌2～4h，然后过滤，保留滤液，再对滤液离心、重复洗涤，除掉上层液，保留沉淀；对沉淀均质化处理后，将所得产物在冰浴条件下超声分散4～6min，用蒸馏水透析至中性，最后将产物冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(2)将90～270mL浓度为10～30mmol/L的柠檬酸三钠溶液加入100mL浓度为10～30mmol/L的AgNO3溶液中，然后在搅拌条件下加入8～10g NaBH4，在室温下继续搅拌1～4h，得到纳米银溶液；称取一定量步骤(1)制得的甲壳素晶棒加入到纳米银溶液中，搅拌均匀得到甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂；
(3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页成型器抄造定量为70～90g/m2的纸，利用涂布机将步骤(2)制得的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的甲壳素与盐酸溶液的质量比为1：(2～4)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的对滤液离心、重复洗涤是指用蒸馏水洗涤，然后采用离心机以3500～4500r/min的转速离心20～40min，倾去上层清液，重复洗涤直至上层清液变浑浊。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的均质化处理是指用均质机在6000～8000r/min的转速下处理20～40min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的甲壳素晶棒与纳米银的质量比为1:(6～24)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的打浆是指利用打浆机对漂白木浆进行打浆，最后的打浆度为32～36°SR。
7.一种甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸，其特征在于，其由权利要求1至6任一项所述制备方法获得。
8.权利要求7所述的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸在生活用纸和食品包装纸领域的应用。
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