CN111455730A - 抗菌牛皮纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌牛皮纸及其制备方法，包括（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；（3）将涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。通过钛酸酯原位水解，在涂层表面获得纳米乳突结构，配合涂层本身的微米级表面粗糙度，使得涂层表面呈现出超疏水性。此外，钛酸酯原位水解得到的纳米二氧化钛颗粒具有抗菌、光催化效果，配合超疏水表面，可以增强牛皮纸的抗菌效果。

Description

抗菌牛皮纸及其制备方法
技术领域
本发明属于牛皮纸领域，具体涉及一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸。
背景技术
牛皮纸广泛用于食品的储存、运输过程。通常，为了保障食品安全，牛皮纸通常需要具备抗菌性能。
目前，抗菌牛皮纸的生产方法主要有两大类，一类是将抗菌剂通过一定的工艺直接添加到纸张的造纸工艺中，从而获得抗菌牛皮纸，但是抗菌剂和纸张纤维的结合效果不理想，使用抗菌牛皮纸的抗菌效果不稳定。另一类是通过对牛皮纸的表面进行改性，获得抗菌牛皮纸。抗菌作用包括物理抗菌和化学抗菌，其中，物理抗菌是指理由材料特殊的表面物理结构获得抗菌效果；化学抗菌是指理由材料特殊的表面化学活性获得抗菌效果。相应地，牛皮纸的表面改性也包括物理改性和化学改性两类。通常，物理改性和化学改性是分开进行的，所获得的抗菌效果不足。
因此，本发明旨在提供一种抗菌性能优异的牛皮纸，具体为表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸。
发明内容
为了解决现有技术中牛皮纸中存在的上述问题，本发明提供了一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸及其制备方法。
一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
其中，牛皮纸为牛皮纸。
进一步地，为了获得抗菌和超疏水性能优异的涂层，每升涂层溶液中，钛酸酯、松香改性醇酸树脂和羟丙基淀粉的比例优选为钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=（20-100g）：（20-100g）：（10-30g）。
其中，钛酸酯选自钛酸四丁酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙氧基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、双（乙酰丙酮基）异丁氧基异丙氧基钛酸酯中的一种或多种。
进一步地，步骤（3）中，静置时间为3-5分钟。
进一步地，步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为（1-3）:1。
在表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸的制备过程中，通过将抗菌超疏水涂层溶液涂布在牛皮纸表面，然后进行静置，静置过程中，会有部分溶剂乙醇挥发掉，同时，涂层溶液中松香改性醇酸树脂在偶联剂钛酸酯和胶黏剂羟丙基淀粉的共同作用下，与牛皮纸表面的纤维交互作用，会在牛皮纸表面形成一层稳定的半干性粘附涂层。接着，以去离子水作为水解剂，可以促进表面的钛酸酯的水解，在牛皮纸表面原位生成纳米二氧化钛颗粒。由于纳米二氧化钛颗粒是在半干性粘附涂层表面原位生成的，纳米二氧化钛颗粒的一部分会浮于半干性涂层表面，进行干燥处理后，所得到的涂层表面具有均匀分布的纳米乳突结构，这些纳米乳突结构配合涂层本身的微米级表面粗糙度，使得涂层表面呈现出超疏水性。通常，细菌的滋生通常需要潮湿环境，超疏水性使得牛皮纸表面不会粘附水，阻碍了细菌在牛皮纸表面的滋生。此外，钛酸酯原位水解得到的纳米二氧化钛颗粒具有抗菌、光催化效果。
因此，本发明的表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸具有以下优势：
1、直接以松香改性醇酸树脂为原料，配合偶联剂钛酸酯，胶黏剂羟丙基淀粉，可以在牛皮纸表面形成稳定的粘附涂层，确保最终得到的抗菌超疏水涂层致密、稳定。
2、通过钛酸酯原位水解，在涂层表面获得纳米乳突结构，配合涂层本身的微米级表面粗糙度，使得涂层表面呈现出超疏水性，进而阻碍细菌在牛皮纸表面的滋生。
3、钛酸酯原位水解得到的纳米二氧化钛颗粒具有抗菌、光催化效果，配合超疏水表面，可以增强牛皮纸的抗菌效果。
具体实施方式
下面将结合部分实施例对本发明的技术方案进行详细的描述，这些实施例只是本发明的一部分实例，并不是全部实例。
实施例1
一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸，其制备方法包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
每升涂层溶液中，钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=50g：50g：20g。
钛酸酯为钛酸四丁酯。
步骤（3）中，静置时间为4分钟。
步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为2:1。
实施例2
一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸，其制备方法包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
每升涂层溶液中，钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=20g：20g：10g。
钛酸酯为四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯。
步骤（3）中，静置时间为5分钟。
步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为3:1。
实施例3
一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸，其制备方法包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
每升涂层溶液中，钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=60g：40g：20g。
钛酸酯为钛酸四丁酯和异丙氧基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯按照质量比为1:2的混合物。
步骤（3）中，静置时间为4分钟。
步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为2:1。
实施例4
一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸，其制备方法包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
每升涂层溶液中，钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=30g：100g：10g。
钛酸酯为双（乙酰丙酮基）异丁氧基异丙氧基钛酸酯和三异硬脂酸钛酸异丙酯按照质量比为2:1的混合物。
步骤（3）中，静置时间为4分钟。
步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为1:1。
实施例5
一种表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸，其制备方法包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
每升涂层溶液中，钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=100g：60g：20g。
钛酸酯为双（乙酰丙酮基）异丁氧基异丙氧基钛酸酯和钛酸四丁酯按照质量比为2:1的混合物。
步骤（3）中，静置时间为3分钟。
步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为2:1。
对比例
以实施例1作为参考，直接采用纳米二氧化钛为原料，替换其中钛酸酯，并将纳米二氧化钛分散在溶有松香改性醇酸树脂和羟丙基淀粉的溶液中，然后将其涂布在牛皮纸表面，静置4分钟后，进行干燥、固化。
对实施例1-5和对比例中所制得的表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸进行抗菌效果和超疏水效果测试。抗菌效果测试中，采用大肠杆菌作为菌种，将牛皮纸放置在培养有大肠杆菌的器皿內，24h后，观察牛皮纸表面的细菌生长情况，记录牛皮纸表面没有生长细菌的面积比例。超疏水效果测试中，对各种牛皮纸的水接触角进行测量。总的测试结果如下表：
抗菌效果（%） 接触角（°）
实施例1 99% 152
实施例2 98% 151
实施例3 99% 153
实施例4 99% 152
实施例5 99% 151
对比例 93% 128
从上表可知，本发明制得的表面具有超疏水特性的抗菌牛皮纸具有优良的抗菌效果以及超疏水特性。相比而言，直接将抗菌组分纳米二氧化钛作为涂层原料分散在乙醇溶液中，最终制得的涂层虽有一定的疏水性，但是达不到超疏水的效果。这是由于纳米二氧化钛颗粒预先分散在了涂层溶液中，随着涂布的涂层溶液的干燥固化，纳米二氧化钛颗粒被包覆在了涂层内部，在涂层表面没有形成有效的纳米乳突结构，因而不具备超疏水特性。而且，由于纳米二氧化钛颗粒被包覆在涂层内部，其抗菌效果和光催化作用受到部分限制，使得整个牛皮纸的抗菌效果略显不足。

Claims (6)

1.一种抗菌牛皮纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备清洁、干燥、平整的牛皮纸备用；
（2）制备涂层溶液，将钛酸酯、松香改性醇酸树脂、羟丙基淀粉溶于无水乙醇中，搅拌均匀；
（3）将步骤（2）所制备的涂层溶液均匀涂布在牛皮纸表面，静置一段时间后，挥发掉部分溶剂乙醇，然后在涂布有涂层溶液的牛皮纸表面喷洒去离子水，进行表面原位水解，水解反应完全后，进行干燥即可。
2.如权利要求1所述的一种抗菌牛皮纸的制备方法，其特征在于：每升涂层溶液中，钛酸酯、松香改性醇酸树脂和羟丙基淀粉的比例优选为钛酸酯：松香改性醇酸树脂：羟丙基淀粉=（20-100g）：（20-100g）：（10-30g）。
3.如权利要求1所述的一种抗菌牛皮纸的制备方法，其特征在于：钛酸酯选自钛酸四丁酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙氧基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、双（乙酰丙酮基）异丁氧基异丙氧基钛酸酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种抗菌牛皮纸的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，静置时间为3-5分钟。
5.如权利要求1所述的一种抗菌牛皮纸的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，牛皮纸表面涂层溶液的涂布量与所喷洒的去离子水的喷洒量的质量比为（1-3）:1。
6.一种抗菌牛皮纸，其特征在于采用如权利要求1-5任一项所述的抗菌牛皮纸的制备方法制得。
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