CN114990935B - 再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制浆造纸技术领域，尤其涉及再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，包括以下步骤：将废旧棉纺织品加入碱液中浸泡，滤干，在碱液中蒸煮，压榨、粉碎、过筛；进行漂白处理；均质处理将纤维素变为纳米纤维素；通过亲核取代反应将氯代硅烷接枝到纳米纤维表面，加入聚乙烯亚胺，混匀后均匀涂布到纸张表面，晾干，即得到抗菌防水性能包装纸。本发明节约了废旧棉纺织品处理的成本，通过将废旧棉纺织品用于制备具有抗菌、防水性能的包装纸的方法，充分利用了废旧棉纺织品中可能存在的重金属离子，使之转化为可以用于抗菌的新材料；解决了金属离子处理的难题，节约了废旧棉纺织品处理的成本。

Description

再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，尤其涉及再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法。
背景技术
我国是世界产棉量大国，棉纤维是最重要的纺织原料之一，也是产量最高的天然纤维。由于棉纤维具有良好的吸湿透气性、优越的手感和强度等特点，棉纺织品受到人们的喜爱。因此，纯棉及含棉纺织品在废旧纺织品中占了很大比例。近年来，随着人们环保意识的加强，棉织物及绵纱线的回收利用引起了国内外极大地关注。
由于废旧棉纺织品中含有大量的染料；存在的主要染料有酸性染料、碱性染料、直接染料等。其中酸性染料和碱性染料通过非共价键作用与纺织品结合在一起，直接染料通过共价键与纺织品的活性基团连接在一起，给废旧棉纺织品的脱色利用造成很大困难。此外，纺织品中还含有各种染色助剂、金属离子等。这些问题对废旧棉纺织品回收再利用造成了一定的困难。
因此，需要根据废旧棉纺织品原料的特点设计回收利用过程；亟需发展针对废旧棉纺织品原料特性的回收利用方法。
发明内容
本发明针对废旧棉纺织品再利用过程中存在原料中染料及金属离子残留高的问题，提出一种可以实现废旧棉纺织品中纤维快速漂白及利用其中残留金属离子进行高性能抗菌材料制备的方案，以期缩短废旧棉纺织品的处理工艺流程，提高废旧棉纺织品的再生效率，提高废旧棉纺织品的综合利用的经济效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，包括以下工艺步骤：
（1）将废旧棉纺织品拆解后加入0.04−1%碱液（优选氢氧化钠或氢氧化钾）中在常温下浸泡一夜,滤干后备用，然后将处理后的废旧棉纤维在0.04−1%的碱液中40-120℃下蒸煮1小时，最后将废旧棉纺织品处理所得的浆粕压榨、粉碎、过筛后得到所需的初步原料；
（2）在pH 3−6的条件下，利用次氯酸钠将步骤（1）所得的浆粕进行漂白处理，得到初级漂白产物，将溶液pH调节到7～8后压榨备用；
（3）利用均质处理将纤维素变为纳米纤维素，一方面，纳米纤维素比表面积更大，纤维分散性更强，表面羟基含量更多，有利于后续氯代硅烷反应的进行；另一方面，纳米级别的尺寸有利于后续填充到包装纸微米级孔隙中，提高纸张的防水和阻隔性能；
（4）将纤维挤压脱水后分散到有机相（如DMF）中，搅拌至溶液透明度不再增加，向溶液中加入少量碱液（碱的物质的量约为纤维素物质的量的1-3倍），
在强烈机械搅拌下通过亲核取代反应将氯代硅烷接枝到纤维表面，提高纳米纤维素表面的疏水性；
（5）利用水或醇等溶剂将纤维析出，并稍作清洗，去除未反应的有机试剂；
（6）超声处理将纤维均匀分散至乳液状，加入聚乙烯亚胺（一方面，聚乙烯亚胺是一种带正电的高分子，能增强纸张的抗菌性能；另一方面，聚乙烯亚胺的加入能中和纤维所带的正电荷，有利于所制的纤维分散液在纸张表面的均匀涂覆），混合均匀，均匀涂布到纸张表面，制备防水、抗菌纸。
优选的，用水将所得的纸张打湿，然后再烘干，以防表面出现凹凸不平现象。
有益效果
本发明公开了一种再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，本发明缩短了废旧棉纺织品制备的工艺流程，节约了废旧棉纺织品处理的成本，通过将废旧棉纺织品用于制备具有抗菌、防水性能的包装纸的方法，充分利用了废旧棉纺织品中可能存在重金属离子（如铁离子，钙离子等），使之转化为可以用于抗菌的新材料；解决了金属离子处理的难题，提高了金属离子的利用。通过将氯代硅烷接枝到所得的纳米纤维素表面的方法，制备出具有疏水性能的纳米纤维素材料，将分散均匀的纳米纤维素材料涂布到包装纸表面后，具有疏水性能的纳米纤维素能填充到纸张纤维的表面和孔隙中，从而在纸张表面形成疏水层，阻隔水分的渗入。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，包括以下工艺步骤：
（1）将废旧棉纺织品拆解后加入0.04%氢氧化钠溶液，中在常温下浸泡一夜,滤干后备用，然后将处理后的废旧棉纤维在0.04%氢氧化钠溶液中120℃下蒸煮1小时，最后将废旧棉纺织品处理所得的浆粕压榨、粉碎、过筛后得到所需的初步原料；
（2）在pH 3的条件下，利用次氯酸钠将步骤（1）所得的浆粕进行漂白处理，得到初级漂白产物，将溶液pH调节到7后压榨备用；
（3）利用均质处理将纤维素变为纳米纤维素；
（4）将纤维挤压脱水后分散到有机相（如DMF）中，在碱性条件下通过亲核取代反应将氯代硅烷接枝到纤维表面；
（5）利用水或醇等溶剂将纤维析出，并稍作清洗，去除未反应的有机试剂；
（6）超声处理将纤维均匀分散至乳液状，加入聚乙烯亚胺（一方面，聚乙烯亚胺是一种带正电的高分子，能增强纸张的抗菌性能；另一方面，聚乙烯亚胺的加入能中和纤维所带的正电荷，有利于所制的的纤维分散液在纸张表面的均匀涂覆），混合均匀，均匀涂布到纸张表面，制备防水、抗菌纸。
实施例2
再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，包括以下工艺步骤：
（1）将废旧棉纺织品拆解后加入1%氢氧化钾溶液中在常温下浸泡一夜,滤干后备用，然后将处理后的废旧棉纤维在1%氢氧化钾溶液中100℃下蒸煮1小时，最后将废旧棉纺织品处理所得的浆粕压榨、粉碎、过筛后得到所需的初步原料；
（2）在pH 6的条件下，利用次氯酸钠将步骤（1）所得的浆粕进行漂白处理，得到初级漂白产物，将溶液pH调节到8后压榨备用；
（3）利用均质处理将纤维素变为纳米纤维素；
（4）将纤维挤压脱水后分散到有机相（如DMF）中，在碱性条件下通过亲核取代反应将氯代硅烷接枝到纤维表面；
（5）利用水或醇等溶剂将纤维析出，并稍作清洗，去除未反应的有机试剂；
（6）超声处理将纤维均匀分散至乳液状，加入聚乙烯亚胺（一方面，聚乙烯亚胺是一种带正电的高分子，能增强纸张的抗菌性能；另一方面，聚乙烯亚胺的加入能中和纤维所带的正电荷，有利于所制的的纤维分散液在纸张表面的均匀涂覆），混合均匀，均匀涂布到纸张表面，晾干，用水将所得的纸张打湿，然后再烘干，以防表面出现凹凸不平现象，即得到所述抗菌防水性能包装纸。
实施例3
再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，包括以下工艺步骤：
（1）将废旧棉纺织品拆解后加入0.5%氢氧化钠溶液中在常温下浸泡一夜,滤干后备用，然后将处理后的废旧棉纤维在0.5%氢氧化钠溶液中40℃下蒸煮1小时，最后将废旧棉纺织品处理所得的浆粕压榨、粉碎、过筛后得到所需的初步原料；
（2）在pH4的条件下，利用次氯酸钠将步骤（1）所得的浆粕进行漂白处理，得到初级漂白产物，将溶液pH调节到7后压榨备用；
（3）利用均质处理将纤维素变为纳米纤维素；
（4）将纤维挤压脱水后分散到有机相（如DMF）中，在碱性条件下通过亲核取代反应将氯代硅烷接枝到纤维表面；
（5）利用水或醇等溶剂将纤维析出，并稍作清洗，去除未反应的有机试剂；
（6）超声处理将纤维均匀分散至乳液状，加入聚乙烯亚胺（一方面，聚乙烯亚胺是一种带正电的高分子，能增强纸张的抗菌性能；另一方面，聚乙烯亚胺的加入能中和纤维所带的正电荷，有利于所制的的纤维分散液在纸张表面的均匀涂覆），混合均匀，均匀涂布到纸张表面，即得到所述抗菌防水性能包装纸。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）将废旧棉纺织品拆解后加入碱液中浸泡一定时间，滤干，然后将处理后的废旧棉纤维在碱液中蒸煮得到浆粕，将所得的浆粕压榨、粉碎、过筛后得到初步原料；
（2）利用次氯酸钠将步骤（1）所得浆粕进行漂白处理，得到初级漂白产物，将初级漂白产物压榨，得到漂白产物；
（3）利用均质处理将步骤（2）所得漂白产物的纤维素变为纳米纤维素；
（4）将步骤（3）所得纳米纤维挤压脱水后分散到有机相中，在碱性条件下通过亲核取代反应将氯代硅烷接枝到纳米纤维表面，利用溶剂将纤维析出，清洗，去除未反应的有机试剂，得到氯代硅烷接枝纳米纤维；
（5）超声处理，将步骤（4）所得氯代硅烷接枝纳米纤维均匀分散至乳液状，加入聚乙烯亚胺，混合均匀，均匀涂布到纸张表面，晾干，即得到所述抗菌防水性能包装纸。
2.根据权利要求1所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碱液的质量分数为0.04%−1%。
3.根据权利要求2所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求2所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述废旧棉纺织品在碱液中常温下浸泡一夜。
5.根据权利要求4所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述蒸煮的条件为：40-120℃下蒸煮1小时。
6.根据权利要求1所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述漂白处理在pH3−6的条件下进行。
7.根据权利要求6所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（2）中，将溶液pH调节到7～8后将初级漂白产物压榨。
8.根据权利要求1所述的再生废旧棉纤维用于制备抗菌防水性能包装纸的方法，其特征在于，步骤（5）中，用水将所得的纸张打湿，然后再烘干，以防表面出现凹凸不平现象。
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GR01 Patent grant
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