CN107141878A - 抗菌油墨及烟用接装纸的制备方法 - Google Patents

抗菌油墨及烟用接装纸的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗菌油墨的制备方法，包括：提供基础油墨，所述基础油墨包括第一溶剂和分散于所述第一溶剂的第一树脂；提供树脂溶液，所述树脂溶液包括第二溶剂和溶解于所述第二溶剂中的第二树脂，所述第二溶剂与所述第一溶剂互溶，所述第二树脂和所述第一树脂相容，且所述第二树脂的重复单元上具有羟基；提供氧化石墨烯，将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中，得到第一分散液；以及混合所述第一分散液和所述基础油墨，得到所述抗菌油墨。本发明还提供一种烟用接装纸的制备方法。本发明提供的制备方法，能够使得氧化石墨烯均匀分散于所述抗菌油墨中，从而提高了所述抗菌油墨的抗菌效果。

Description

抗菌油墨及烟用接装纸的制备方法
技术领域
本发明涉及烟草领域，特别是涉及一种抗菌油墨及烟用接装纸的制备方法。
背景技术
烟用接装纸为把过滤嘴与卷烟烟支接装起来的专用纸。香烟在储存、传递、吸食过程中，很容易染上各种细菌，于是这些细菌就从口腔、呼吸道进入人体，容易引发多种疾病。因此，对用于烟用接装纸的油墨进行抗菌处理，使其具有抗菌性，对于防止消化道传染病菌和呼吸道传染病菌等病菌通过香烟进行传播具有重要的意义。
氧化石墨烯是由石墨经强酸氧化得到的，氧化石墨烯片层具有单原子层结构，具有较强的两亲性，研究证明氧化石墨烯具有一定的抗菌功能和瞬间灭菌性。然而，氧化石墨烯抗菌剂往往由于其团聚问题导致抗菌性能不理想，并且用于烟用接装纸的油墨一般粘度较高，氧化石墨烯在粘度较高的油墨中更容易团聚，从而导致氧化石墨烯的抗菌性能进一步降低。
发明内容
基于此，有必要提供一种抗菌油墨及烟用接装纸的制备方法，可以提高氧化石墨烯在所述抗菌油墨中的分散均匀性，从而提高所述抗菌油墨的抗菌效果。
一种抗菌油墨的制备方法，包括：提供基础油墨，所述基础油墨包括第一溶剂和分散于所述第一溶剂的第一树脂；提供树脂溶液，所述树脂溶液包括第二溶剂和溶解于所述第二溶剂中的第二树脂，所述第二溶剂与所述第一溶剂互溶，所述第二树脂和所述第一树脂相容，且所述第二树脂的重复单元上具有羟基；提供氧化石墨烯，将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中，得到第一分散液；以及混合所述第一分散液和所述基础油墨，得到所述抗菌油墨。
在其中一个实施例中，所述基础油墨的粘度为20～30s(英式2#察恩杯)，所述树脂溶液的粘度低于所述基础油墨的粘度。
在其中一个实施例中，所述树脂溶液中所述第二树脂的浓度为20mg/ml～50mg/ml。
在其中一个实施例中，所述第二树脂的分子量为2000～4000。
在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯在所述树脂溶液中的固含量为1％至3％。
在其中一个实施例中，所述第一分散液与所述基础油墨的体积比为0.3％～10％。
在其中一个实施例中，在将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中的步骤中，进一步包括将纤维素纳米晶分散到所述树脂溶液的步骤，从而得到所述第一分散液。
在其中一个实施例中，所述第二树脂为聚乙烯醇，所述氧化石墨烯、所述聚乙烯醇和所述纤维素纳米晶的质量比为1:(20～25):(10～15)。
在其中一个实施例中，所述第一树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸树脂中的至少一种。
一种烟用接装纸的制备方法，包括：提供接装纸原纸；提供所述抗菌油墨；以及将所述抗菌油墨涂覆于所述接装纸原纸的表面，固化后即可得到所述烟用接装纸。
本发明先将所述氧化石墨烯分散于树脂溶液中，由于第二树脂重复单元上的羟基与所述氧化石墨烯表面的含氧基团能够形成氢键，从而能够使所述氧化石墨烯均匀分散于所述树脂溶液中；再将分散有所述氧化石墨烯的树脂溶液与所述基础油墨进行混合，由于所述树脂溶液中与所述氧化石墨烯形成氢键的所述第二树脂与所述基础油墨中的第一树脂相容，因此，所述氧化石墨烯能够随所述第二树脂一起均匀分散于所述抗菌油墨中，从而提高了所述抗菌油墨的抗菌性能。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的抗菌油墨的制备方法流程图；
图2为本发明第二实施方式提供的烟用接装纸的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明第一实施方式提供一种油墨的制备方法，包括：
S11，提供基础油墨，所述基础油墨包括第一溶剂和分散于所述第一溶剂的第一树脂；
S12，提供树脂溶液，所述树脂溶液包括第二溶剂和溶解于所述第二溶剂中的第二树脂，所述第二溶剂与所述第一溶剂互溶，所述第二树脂和所述第一树脂相容，且所述第二树脂的重复单元上具有羟基；
S13，提供氧化石墨烯，将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中，得到第一分散液；
S14，混合所述第一分散液和所述基础油墨，得到所述抗菌油墨。
本发明先将所述氧化石墨烯分散于树脂溶液中，由于第二树脂重复单元上的羟基与所述氧化石墨烯表面的含氧基团能够形成氢键，从而能够使所述氧化石墨烯均匀分散于所述树脂溶液中；再将分散有所述氧化石墨烯的树脂溶液与所述基础油墨进行混合，由于所述树脂溶液中与所述氧化石墨烯形成氢键的所述第二树脂与所述基础油墨中的第一树脂相容，因此，所述氧化石墨烯能够随所述第二树脂一起均匀分散于所述抗菌油墨中，从而提高了所述抗菌油墨的抗菌性能。另外，本发明所提供的所述抗菌油墨的制备方法不仅能够用于烟用接装纸领域，也可以应用于任何需要油墨层具有抗菌性能的领域，或者任何需要使氧化石墨烯均匀分散于油墨层中的领域。
在步骤S11中，所述基础油墨的种类不限，可以根据实际需要进行选择。所述基础油墨可以是水性油墨，也可以是油性油墨。所述基础油墨可以是低粘度油墨，也可以是高粘度油墨。当所述基础油墨是高粘度油墨时，利用本发明的制备方法也能够使所述氧化石墨烯均匀分散于所述抗菌油墨中。
优选地，所述基础油墨的粘度为20～25s(英式2#察恩杯)，该范围内的基础油墨既能够使得所述第一分散液和所述基础油墨容易混合均匀，又能够得到涂覆性能较好的抗菌油墨。
所述基础油墨可进一步包括助剂。所述助剂可以为表面活性剂、消泡剂、润湿分散剂等等油墨领域常用的助剂。
在一实施例中，所述基础油墨为应用于烟用接装纸领域的水性油墨。所述第一溶剂可以为水和乙醇中的至少一种。所述第一树脂可以为环氧树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸树脂中的至少一种。所述基础油墨的固含量可以为15％～20％。所述第一树脂的分子量可以为4000～8000。
在步骤S12中，由于所述树脂溶液为溶液，因此其粘度远低于所述基础油墨的粘度，更有利于所述氧化石墨烯的分散。优选地，所述树脂溶液的粘度可以为15～18s(英式2#察恩杯)。
所述第二溶剂可以与所述第一溶剂相同，也可以与所述第一溶剂不同。所述第二树脂可以与所述第一树脂为相同的树脂，也可以为不同的树脂。当所述第二树脂与所述第一树脂为相同的树脂时，所述第二树脂的分子量小于所述第一树脂的分子量。
优选地，所述树脂溶液中所述第二树脂的浓度为20mg/ml～50mg/ml，该浓度范围既有利于所述氧化石墨烯在所述树脂溶液中的分散，也能够使得所述第二树脂与所述第一树脂在步骤S14中更容易相容。更为优选地，所述树脂溶液中所述第二树脂的浓度为20mg/ml～30mg/ml。优选地，所述第二树脂的分子量为2000～4000。该范围既能够使所述树脂溶液中有足够的羟基与所述氧化石墨烯表面的含氧基团结合，又能够使所述树脂溶液保持较低的粘度，更有利于所述氧化石墨烯的分散。优选地，所述氧化石墨烯在所述树脂溶液中的固含量为1％至3％，在此条件下，所述氧化石墨烯的含氧基团与所述第二树脂上的羟基具有最佳的配比，从而使得所述氧化石墨烯的分散性更好。
所述重复单元上的羟基既可位于所述第二树脂的主链上，也可位于所述第二树脂的支链上，例如所述第二树脂可以为聚乙烯醇、羟基丙烯酸树脂和淀粉共聚物中的至少一种。
在步骤S13中，将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中的方法不限，只要能得到分散均匀的所述第一分散液即可。
在一实施例中，所述步骤S13可包括：
S131，将所述氧化石墨烯分散到第三溶剂中，得到第二分散液，所述第三溶剂、所述第一溶剂和所述第二溶剂均互溶；
S132，将所述树脂溶液缓慢加入所述第二分散液中进行混合，得到所述第一分散液。
通过先将氧化石墨烯用第三溶剂进行分散，再将所述树脂溶液缓慢加入所述第二分散液的方法，能够有效地防止所述氧化石墨烯发生团聚，且可以使所述第二树脂的羟基与所述氧化石墨烯的含氧基团充分地进行结合。所述第三溶剂与所述第二溶剂可相同。
进一步地，可将纤维素纳米晶、所述氧化石墨烯和所述树脂溶液一起进行分散，来得到所述第一分散液。所述纤维素纳米晶表面也具有丰富的羟基，能够与所述氧化石墨烯表面的含氧基团产生作用力，从而对所述氧化石墨烯起到阻隔的作用，进一步提高所述氧化石墨烯的分散性。优选地，所述纤维素纳米晶在所述第一分散液中的浓度为30～40mg/mL，该范围内的所述纤维素纳米晶对所述氧化石墨烯具有较佳的阻隔作用。优选地，所述纤维素纳米晶的长度为1.5μm～2μm，直径为50nm～100nm。
在一实施例中，所述第二树脂为聚乙烯醇，优选地，所述氧化石墨烯、所述聚乙烯醇和所述纤维素纳米晶的质量比为1:(20～25):(10～15)，该比例范围可以使得所述氧化石墨烯、所述聚乙烯醇和所述纤维素纳米晶相互之间的协同配合作用最佳，从而使得所述氧化石墨烯和所述纤维素纳米晶均匀分散于所述第一分散液中。所述聚乙烯醇与所述环氧树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸树脂均具有较好的相容性。
进一步地，可将所述纤维素纳米晶先分散于第四溶剂中，得到第三分散液，再将所述树脂溶液和所述第三分散液混合后一起缓慢加入到所述第二分散液中进行混合，从而得到所述第一分散液。所述第四溶剂可以与所述第二溶剂互溶。所述第四溶剂可以与所述第二溶剂相同。
在步骤S14中，所述第一分散液和所述基础油墨的混合方法不限，只要能得到所述抗菌油墨即可，例如可通过搅拌或超声的方式进行混合。
优选地，所述第一分散液与所述基础油墨的体积比为0.3％～10％，该范围既可使得所述抗菌油墨具有较好的抗菌效果，又不会影响所述抗菌油墨的涂覆性能。更为优选地，所述第一分散液与所述基础油墨的体积比为2％～6％。
进一步地，还可在所述基础油墨中加入其它抗菌剂，如纳米银、天然抗菌剂壳聚糖和纳米氧化钛中的至少一种，以进一步增强所述抗菌油墨的抗菌效果。所述纳米银和所述纳米氧化钛可吸附于所述氧化石墨烯的表面。
请参阅图2，本发明第二实施方式提供一种烟用接装纸的制备方法，包括：
S21，提供接装纸原纸；
S22，提供所述抗菌油墨；以及
S23，将所述抗菌油墨涂覆于所述接装纸原纸的表面，固化后即可得到所述烟用接装纸。
本发明第二实施方式提供的抗菌油墨的制备方法与所述第一实施方式基本相同，在此不再赘述。
本发明第二实施方式提供的烟用接装纸的制备方法，可使得所述氧化石墨烯均匀分散于所述抗菌油墨形成的抗菌油墨层中，因此，所述烟用接装纸具有较好抗菌效果，能有效方式有害细菌的传播。
实施例1：
提供第一分散液：将聚乙烯醇和纤维素纳米晶分别加到水中，配制浓度为30～40mg/mL的纤维素纳米晶分散液和20～50mg/ml的聚乙烯醇分散液，将所述纤维素纳米晶分散液和所述聚乙烯醇分散液混合分散均匀后缓慢加入氧化石墨烯水分散液，超声分散4～6h，设备功率为80～160W，调节pH至5～7，得到所述第一分散液。
提供基础油墨：将现有的烟用接装纸用的水性油墨或水性光油用1:1的95％乙醇和水的混合物稀释到粘度为20～30s(英式2#察恩杯)，并搅拌30～50min，转速为300～600r/min。
抗菌油墨的制备：将基础油墨体积的0.3～10％的所述第一分散液和所述基础油墨混合，搅拌分散30～60min，转速为400～600r/min，分散均匀后，即得到所述抗菌油墨。
烟用接装纸的制备：在印刷前，将纵向拉伸强度大于2.0KN/m和定量为32g/m2～40g/m2的接装纸原纸送入印刷机的印刷区用雕刻分辨率为60～120线/厘米的凹版和邵氏硬度为40～90HS的胶辊使用所述抗菌油墨对其进行印刷，印刷机速为100～150m/min；在印刷机的干燥区对印刷有所述抗菌油墨的接装纸原纸进行110～120℃温度的加热，印刷机的干燥道序数为2～7道，得到所述烟用接装纸。
实施例2
将40kg聚乙烯醇树脂溶解于50kg乙醇和水的混合溶液中，搅拌30min，转速为600r/min，得到树脂溶液；在所述树脂溶液中依次加入8kg氧化石墨烯水分散液、15kg纳米银水溶液、1kg纤维素纳米晶，在转速为400r/min的条件下搅拌60min，分散均匀，得到第一分散液。
将含有聚丙烯酸树脂的水性油墨或水性光油预先用1:1的95％乙醇和水的混合物稀释到黏度为23s(英式2#察恩杯)，加入所述第一分散液0.5％，分散60min，转速为600r/min，分散均匀后，即得到抗菌油墨。
采用凹版印刷的方式在接装纸原纸上印刷所述抗菌油墨，在印刷前，将纵向拉伸强度大于2.0KN/m和定量为33g/m2的接装纸送入印刷机的干燥区域对其进行110℃温度的预加热。印刷区用雕刻分辨率为120line/cm的凹版和邵氏硬度为60HS的胶辊对其进行印刷，在印刷机的干燥区对其进行120℃的加热，机速为100m/min，印刷机的干燥道序数为4道，即得到烟用接装纸。
实施例3
本实施例采用与实施例1采用相同的配方和操作步骤，不同之处在于，所述第一分散液中氧化石墨烯、聚乙烯醇与纤维素纳米晶的质量比为1:20:12。
对比例1
本实施例与对比例1基本相同，其不同之处在于，将8kg氧化石墨烯水溶液加入50kg乙醇和水的混合溶液中，搅拌30min，转速为600r/min，得到第一分散液。
将含有聚丙烯酸树脂的水性油墨或水性光油预先用1:1的95％乙醇和水的混合物稀释到黏度为23s(英式2#察恩杯)，加入所述第一分散液0.5％，分散60min，转速为600r/min，分散均匀后，即得到抗菌油墨。
采用凹版印刷的方式在接装纸原纸上印刷所述抗菌油墨，在印刷前，将纵向拉伸强度大于2.0KN/m和定量为33g/m2的接装纸送入印刷机的干燥区域对其进行110℃温度的预加热。印刷区用雕刻分辨率为120line/cm的凹版和邵氏硬度为60HS的胶辊对其进行印刷，在印刷机的干燥区对其进行120℃的加热，机速为100m/min，印刷机的干燥道序数为4道，即得到烟用接装纸。
对比例2
对比例2与对比例1基本相同，其不同之处在于，抗菌剂中抗菌有效成分为载银氧化石墨烯。
实施例1～2以及对比例1～2实验结果对比表
注：检测数据和方法依据GB15979-2002一次性使用卫生用品卫生标准附录C4；根据标准，抑菌率≥50％～90％，产品有抑菌效果，抑菌率≥90％，产品有较强抑菌作用。
从上表可以看出，实施例2和实施例3制备的烟用接装纸的抗菌效果明显好于对比例1和对比例2，有较强抑菌作用。
本发明的制备方法提供的抗菌油墨和烟用接装纸，能够使得氧化石墨烯均匀分散于所述抗菌油墨和所述烟用接装纸上，从而提高了所述抗菌油墨和所述烟用接装纸的抗菌效果。本发明所提供的所述抗菌油墨的制备方法不仅能够用于烟用接装纸领域，也可以应用于任何需要油墨层具有抗菌性能的领域，或者任何需要使氧化石墨烯均匀分散于油墨层中的领域。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抗菌油墨的制备方法，包括：
提供基础油墨，所述基础油墨包括第一溶剂和分散于所述第一溶剂的第一树脂；
提供树脂溶液，所述树脂溶液包括第二溶剂和溶解于所述第二溶剂中的第二树脂，所述第二溶剂与所述第一溶剂互溶，所述第二树脂和所述第一树脂相容，且所述第二树脂的重复单元上具有羟基；
提供氧化石墨烯，将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中，得到第一分散液；以及
混合所述第一分散液和所述基础油墨，得到所述抗菌油墨。
2.根据权利要求1所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述树脂溶液的粘度低于所述基础油墨的粘度。
3.根据权利要求1所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述树脂溶液中所述第二树脂的浓度为20mg/ml～50mg/ml。
4.根据权利要求3所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述第二树脂的分子量为2000～4000。
5.根据权利要求4所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯在所述树脂溶液中的固含量为1％至3％。
6.根据权利要求1所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述第一分散液与所述基础油墨的体积比为0.3％～10％。
7.根据权利要求1所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，在将所述氧化石墨烯分散于所述树脂溶液中的步骤中，进一步包括将纤维素纳米晶分散到所述树脂溶液的步骤，从而得到所述第一分散液。
8.根据权利要求7所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述第二树脂为聚乙烯醇，所述氧化石墨烯、所述聚乙烯醇和所述纤维素纳米晶的质量比为1:(20～25):(10～15)。
9.根据权利要求8所述的抗菌油墨的制备方法，其特征在于，所述第一树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯酸树脂中的至少一种。
10.一种烟用接装纸的制备方法，包括：
提供接装纸原纸；
提供抗菌油墨，所述抗菌油墨采用如权利要求1～9中任一项所述的抗菌油墨的制备方法进行制备；以及
将所述抗菌油墨涂覆于所述接装纸原纸的表面，固化后得到所述烟用接装纸。
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