CN111851135A - 纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物、涂层及其制备方法和用途 - Google Patents

纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物、涂层及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及造纸技术领域，公开了一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物、涂层及其制备方法和用途。该防水涂层组合物包括按重量份计的下述组分：成膜树脂25～30重量份，水40～50重量份，防水蜡乳液10～20重量份，硅烷偶联剂1～5重量份，成膜助剂2～20重量份和抗菌抗病毒剂1～5重量份。本发明提供的抗菌抗病毒防水涂层可以直接涂布或印刷的方式将涂料涂布在纸上，使纸张表面能够防水渗透，同时兼具高效抗菌抗病毒的性能。

Description

纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物、涂层及其制备方法 和用途
技术领域
本发明属于纸张表面处理技术领域，具体涉及一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物、涂层及其制备方法和用途。
背景技术
纸制包装材料因具有成本低廉，重量轻，绿色环保，印刷便捷等各种优势，早已成为各类商品包装的主要材料。然而，消费者的新需求依然得不到满足。消费者收到的外卖，快递箱，快递袋，使用的购物袋及饮料杯都是日常频繁接触的包装产品。普通纸制品包装材料根本无法实现抑制、抵抗细菌或病毒繁殖的功能。其次，纸制包装材料因自身分子结构亲水性强，极易从所处环境中尤其是潮湿的环境中吸收水分，导致表面受到水分侵蚀后，塌陷分散失去了实用价值，这就大大限制其在众多领域的应用。
综上所述，市场上迫切需要一种能够用于纸制品的安全、速效、高效抗菌抗病毒防水涂层来对抗细菌或病毒，解决普通纸制品包装不能保障安全健康，使用场景受限的问题。同时也需要材料的生产制作工艺简单，成本较低，不影响纸制品材料的常规性能，以便于大范围推广应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的普通纸制品包装材料无法实现抑制、抵抗细菌或病毒繁殖的功能，且极易吸收水分，导致表面受到水分侵蚀后，塌陷分散失去了实用价值，应用受限等问题，提供了一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物、涂层及其制备方法和用途。本发明提供的防水涂层具有安全、速效、高效抗菌抗病毒作用，可广泛应用于纸制品，同时，本发明体用的防水涂层生产制作工艺简单、成本低，进一步扩大了推广应用范围。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，所述涂层组合物包括按重量份计的下述组分：成膜树脂25～30重量份，水40～50重量份，蜡乳液10～20重量份，硅烷偶联剂1～5重量份，成膜助剂2～20重量份和抗菌抗病毒剂1～5重量份。
优选地，所述成膜树脂选自苯丙树脂、水性丙烯酸树脂和乙烯- 丙烯酸树脂中的一种或多种。
优选地，所述水是去离子水或蒸馏水。
优选地，所述蜡乳液为石蜡乳液。
优选地，所述蜡乳液是固含量为40～50％的蜡乳液。
优选地，所述硅烷偶联剂选自KH151、KH560和KH570中的一种或多种。
优选地，所述成膜助剂选自二乙二醇乙醚、二丁醚、正丁醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种。
优选地，所述抗菌抗病毒剂为纳米银溶胶与有机抗菌剂的混合物。
优选地，所述纳米银溶胶与有机抗菌剂的重量比为1:(0.1～1)。
第二方面，本发明提供了一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层的制备方法，该方法本发明所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物进行制备，该方法包括下述步骤：
步骤A：在搅拌条件下，将成膜树脂和成膜助剂溶解于水，得到溶液A，冷却至室温；
步骤B：在搅拌条件下，将硅烷偶联剂和蜡乳液加入到上述溶液 A中，得到乳液B；
步骤C：在搅拌条件下，将抗菌抗病毒剂加入到上述乳液B中，得到抗菌抗病毒涂料；
步骤D：将上述抗菌抗病毒涂料涂布于纸张表面得到抗菌抗病毒防水涂层。
优选地，步骤A中，所述搅拌条件包括：温度为70～80℃，搅拌速度为600～800rpm，搅拌时间为30～60min。
优选地，步骤B中，所述搅拌条件包括：搅拌速度为800～ 1000rpm，搅拌时间为20～30min。
优选地，步骤C中，所述搅拌条件包括：搅拌速度为400～ 600rpm，搅拌时间为20～30min。
第三方面，本发明提供了本发明所述的抗菌抗病毒防水涂层组合物或本发明所述方法制得的抗菌抗病毒防水涂层在制备抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲型流感病毒纸制品中的用途。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的抗菌抗病毒防水涂层加工工艺简单，易于操作，利于工业化大规模生产；
(2)本发明的抗菌抗病毒防水涂层用于纸制品表面，不改变纸张的物理性能和印刷性能，能够防水渗透，并且在高效抗菌的同时，兼具高效抗病毒的功能，从而满足包装领域快速杀菌灭菌和灭病毒的要求。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，所述防水涂层组合物包括按重量份计的下述组分：成膜树脂 25～30重量份，水40～50重量份，蜡乳液10～20重量份，硅烷偶联剂1～5重量份，成膜助剂2～20重量份和抗菌抗病毒剂1～5重量份。
本发明通过选择特定配合的成膜树脂、水、蜡乳液、硅烷偶联剂、成膜助剂和抗菌抗病毒剂组合物，用于纸制品表面，不改变纸张的物理性能和印刷性能，能够防水渗透，并且在高效抗菌的同时，兼具高效抗病毒的功能。
对上述成膜树脂没有特别的限定，可以为本领域技术人员选用的常规成膜树脂，在本发明的方法中，优选地，所述成膜树脂选自苯丙树脂、水性丙烯酸树脂和乙烯-丙烯酸树脂中的一种或多种。
在本发明中，优选地，所述水是去离子水或蒸馏水。
上述蜡乳液购自南京天诗新材料科技有限公司，例如可以为牌号 LW-102、LW-103C或OE-6802。在本发明中，优选地，所述蜡乳液是固含量为40～50％的蜡乳液。
对上述硅烷偶联剂没有特别的限定，可以为本领域技术人员选用的常规硅烷偶联剂，在本发明中，优选地，所述硅烷偶联剂选自 KH151、KH560和KH570中的一种或多种。
对上述成膜助剂没有特别的限定，可以为本领域技术人员选用的常规成膜助剂，在本发明中，优选地，所述成膜助剂为二乙二醇乙醚、二丁醚、正丁醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种。
在本发明中，优选地，所述抗菌抗病毒剂为纳米银溶胶和有机抗菌剂的混合物。
上述纳米银溶胶为平均粒径20～30纳米银单质溶胶，上述有机抗菌剂可以选自三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵、2-辛基-4- 异噻唑啉-3-酮、4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮和壳聚糖中的一种或多种。
对于上述纳米银溶胶和有机抗菌剂的重量比，本领域技术人员可以根据需要进行选择，为了进一步实现抗菌抗病毒作用，在本发明中，优选地，所述纳米银溶胶与有机抗菌剂的重量比为1:(0.8～1)。
第二方面，本发明提供了一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层的制备方法，所述方法上述纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物进行制备，该方法包括下述步骤：
步骤A：在搅拌条件下，将成膜树脂和成膜助剂溶解于水，得到溶液A，冷却至室温；
步骤B：在搅拌条件下，将硅烷偶联剂和蜡乳液加入到上述溶液 A中，得到乳液B；
步骤C：在搅拌条件下，将抗菌抗病毒剂加入到上述乳液B中，得到抗菌抗病毒涂料；
步骤D：将上述抗菌抗病毒涂料涂布于纸张表面得到抗菌抗病毒防水涂层。
本发明提供的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物的制备方法，只需按顺序依次加入原料搅拌均匀即可，生产设备投入少，生产流程简单。
在本发明的方法中，优选地，步骤A中，所述搅拌条件包括：温度为70～80℃，搅拌速度为600～800rpm，搅拌时间为30～60min。
在本发明的方法中，优选地，步骤B中，所述搅拌条件包括：搅拌速度为800～1000rpm，搅拌时间为20～30min。
在本发明的方法中，优选地，步骤C中，所述搅拌条件包括：搅拌速度为400～600rpm，搅拌时间为20～30min。
对于上述步骤D中的，涂布可以为直接涂布或印刷涂布，例如，可以将抗菌抗病毒防水涂料直接涂布于纸张表面后干燥得到。
对于上述直接涂布方法没有特别的限定，例如可以为辊式涂布。
对于上述干燥方式也没有特别的限定，例如可以采用室温干燥，也可以热风干燥，热风干燥温度可以为100～180℃。
对于上述适用的纸张也没有特别的限定，例如可以为市面上常见的牛皮纸等。
对于上述涂布量没有特别的限定，在本发明的方法中，优选地，所述涂布量为10～15g/m2。
第三方面，本发明提供了上述纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物或上述方法制得的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层在制备抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲型流感病毒纸制品中的用途。
为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物的制备方法，进行具体地描述。
下面通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
石蜡乳液为南京天诗新材料科技有限公司生产的LW-102型，固含量为45％；
按照下述方法进行测试：
防水性能cobb@30min：ISO535-1991；
抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果：GB/T21866-2008；
其他采用常规方式进行。
实施例1
步骤A：把25重量份的苯丙树脂，20重量份的二乙二醇乙醚及 40重量份的水加到搅拌罐中，在温度75℃下、搅拌速度为800rpm，搅拌1h，使固体苯丙树脂完全溶解，得到均匀透明的溶液；
步骤B：将4重量份的KH151，10重量份的石蜡乳液加入到在步骤A冷却至室温得到的均匀透明溶液中，在室温下、搅拌速度为 1000rpm，搅拌30min，得到稳定的白色乳状液；
步骤C：往步骤B得到的白色乳状液中加入1重量份的抗菌抗病毒剂，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为30min，搅拌均匀后得到稳定、均匀的白色乳液状的抗菌抗病毒防水涂料，其中，抗菌抗病毒剂中纳米银溶胶与有机抗菌剂(具体为三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵)的重量比为1:1。
将上述抗菌抗病毒防水涂料涂布于牛皮纸表面，涂布量为 12g/m2，干燥得到抗菌抗病毒防水纸。纸的防水性能cobb@30min值为20g/m2。
对上述具有抗菌抗病毒防水涂层的牛皮纸进行抗菌测试，其结果是使用该抗菌抗病毒防水涂层处理的牛皮纸对大肠杆菌(ATCC 25922)及金黄色葡萄球菌(ATCC6538P)的抗菌率分别为89.20％和90.30％，同时对H1N1病毒的杀灭率达78.0％以上。
实施例2
步骤A：把25重量份的水性丙烯酸树脂，5重量份的二乙二醇乙醚及40重量份的水加到搅拌罐中，在温度75℃下、搅拌速度为 800rpm，搅拌1h，使水性丙烯酸树脂完全溶解，得到均匀透明的溶液；
步骤B：将5重量份的KH570，20重量份的石蜡乳液加入到在步骤A冷却至室温得到的均匀透明溶液中，在室温下、搅拌速度为 1000rpm，搅拌30min，得到稳定的白色乳状液；
步骤C：往步骤B得到的白色乳状液中加入5重量份的抗菌抗病毒剂，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为30min，搅拌均匀后得到稳定、均匀的白色乳液状的抗菌抗病毒防水涂料，其中，抗菌抗病毒剂中纳米银溶胶与有机抗菌剂(具体为4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮)的重量比为1:1。
将上述抗菌抗病毒防水涂料涂布于牛皮纸表面，涂布量为12g/m2，干燥得到抗菌抗病毒防水纸。纸的防水性能cobb@30min值为10g/m2。
对上述具有抗菌抗病毒防水涂层的牛皮纸进行抗菌测试，其结果是使用该抗菌抗病毒防水涂层处理的牛皮纸对大肠杆菌(ATCC 25922)及金黄色葡萄球菌(ATCC6538P)的抗菌率分别为99.99％和99.99％，同时对H1N1病毒的杀灭率达99.5％以上。
实施例3
步骤A：把25重量份的乙烯-丙烯酸树脂，15重量份的二丁醚及40重量份的水加到搅拌罐中，在温度75℃下、搅拌速度为800rpm，搅拌1h，使乙烯-丙烯酸树脂完全溶解，得到均匀透明的溶液；
步骤B：将5重量份的KH560，10重量份的石蜡乳液加入到在步骤A冷却至室温得到的均匀透明溶液中，在室温下、在搅拌速度为1000rpm，搅拌30min，得到稳定的白色乳状液；
步骤C：往步骤B得到的白色乳状液中加入5重量份的抗菌抗病毒剂，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为30min，搅拌均匀后得到稳定、均匀的白色乳液状的抗菌抗病毒防水涂料，其中，抗菌抗病毒剂中纳米银溶胶与有机抗菌剂(具体为2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮)的重量比为1:1。
将上述抗菌抗病毒防水涂料涂布于牛皮纸表面，涂布量为 12g/m2，干燥得到抗菌抗病毒防水纸。纸的防水性能cobb@30min值为15g/m2。
对上述具有抗菌抗病毒防水涂层的牛皮纸进行抗菌测试，其结果是使用该抗菌抗病毒防水涂层处理的牛皮纸对大肠杆菌(ATCC 25922)及金黄色葡萄球菌(ATCC6538P)的抗菌率分别为99.99％和99.99％，同时对H1N1病毒的杀灭率达99.0％以上。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其特征在于，所述涂层组合物包括按重量份计的下述组分：
成膜树脂25～30重量份，水40～50重量份，蜡乳液10～20重量份，硅烷偶联剂1～5重量份，成膜助剂2～20重量份和抗菌抗病毒剂1～5重量份。
2.根据权利要求1所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其中，所述成膜树脂选自苯丙树脂、水性丙烯酸树脂和乙烯-丙烯酸树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其中，所述水是去离子水或蒸馏水。
4.根据权利要求1所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其中，所述蜡乳液为石蜡乳液；
优选地，所述蜡乳液是固含量为40～50％的蜡乳液。
5.根据权利要求1所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其中，所述硅烷偶联剂选自KH151、KH560和KH570中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其中，所述成膜助剂选自二乙二醇乙醚、二丁醚、正丁醇、丙二醇和丙三醇中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物，其中，所述抗菌抗病毒剂为纳米银溶胶和有机抗菌剂的混合物；
优选地，所述纳米银溶胶与有机抗菌剂的重量比为1:(0.1～1)。
8.一种纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层的制备方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-7中任意一项所述的纸张表面用抗菌抗病毒防水涂层组合物进行制备，该方法包括下述步骤：
步骤A：在搅拌条件下，将成膜树脂和成膜助剂溶解于水，得到溶液A，冷却至室温；
步骤B：在搅拌条件下，将硅烷偶联剂和蜡乳液加入到上述溶液A中，得到乳液B；
步骤C：在搅拌条件下，将抗菌抗病毒剂加入到上述乳液B中，得到抗菌抗病毒涂料；
步骤D：将上述抗菌抗病毒涂料涂布于纸张表面得到抗菌抗病毒防水涂层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤A中，所述搅拌条件包括：温度为70～80℃，搅拌速度为600～800rpm，搅拌时间为30～60min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤B中，所述搅拌条件包括：搅拌速度为800～1000rpm，搅拌时间为20～30min。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤C中，所述搅拌条件包括：搅拌速度为400～600rpm，搅拌时间为20～30min。
12.权利要求1-7中任意一项所述的抗菌抗病毒防水涂层组合物或权利要求8-11中任意一项所述方法制得的抗菌抗病毒防水涂层在制备抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲型流感病毒纸制品中的用途。
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