一种具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸及其制备方法与流程

本发明属于功能包装用纸
技术领域：
，具体涉及一种具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸及其制备方法。
背景技术：
：随着我国包装工业的快速发展，包装生产在促进国民经济建设、改善人民群众物质文化生活中的地位作用的日益显现，包装产业作为一个独立的行业体系，其发展已被列入国民经济和社会发展规划。目前，我国包装行业经历了一段时期的较快发展，已初步具有一定生产规模，形成了材料、制品、机械、包装印刷、设计和科研等门类齐全的较完整的包装行业体系，成为我国制造业领域里重要的组成部分。目前，我国年产量居世界前列的包装制品是瓦楞纸板、塑料编织袋、复合软包装、金属桶，其中瓦楞纸板的产量高居世界第二位。中国包装行业大而不强，存在诸多瓶颈有待突破。代表包装技术前沿的中高端的包装基础材料、包装机械(食品饮料包装、塑料薄膜等)等仍为欧美、日本等发达国家垄断。国内包装产业主要存在低水平重复建设，质量低，技术含量低，包装纸的抗菌能力低、保鲜时间短的问题。同时，具有防水功能的包装纸透气性差。技术实现要素：本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸，其包括，经过含氟硅氧烷表面改性剂和酯基季铵盐表面修饰剂修饰的纳米抗菌粉体、成膜树脂、助剂，其中，所述纳米抗菌粉体为氮掺杂二氧化钛与氧化亚铜复合抗菌粉体，两者的复配的比例按质量比为1：9～9：1，含氟硅氧烷表面改性剂与酯基季铵盐表面修饰剂的比例按质量比为1：9～9：1，所述经过含氟硅氧烷表面改性剂和酯基季铵盐表面修饰剂修饰的纳米抗菌粉体在所述包装用纸中的添加量为1～10wt％，所述成膜树脂在所述包装用纸中的添加量为0.2～5wt％、所述助剂在所述包装用纸中的添加量为0.1～3％，所述助剂包括三乙醇胺和乙二酸多聚物。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的一种优选方案：所述成膜树脂包括聚乙烯蜡、龙沙合成蜡、白蜡中的一种或几种。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的一种优选方案：所述纳米抗菌粉体的平均粒径在100nm以下。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的一种优选方案：所述含氟硅氧烷表面改性剂与酯基季铵盐表面修饰剂的质量比为3：1。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的一种优选方案：所述成膜树脂在所述包装用纸中的添加量为0.1～1wt％、所述三乙醇胺和乙二酸多聚物在所述包装用纸中的添加总量为0.1～1wt％。作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的制备方法。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的制备方法，其包括，纳米抗菌粉体的制备：制备纳米抗菌粉体，粉体为氮掺杂二氧化钛与氧化亚铜复合抗菌粉体，两者的复配的比例按质量比为1：9～9：1；纳米抗菌粉体的表面修饰：将制备好的抗菌粉体进行表面修饰，其中，表面修饰剂含氟硅氧烷表面改性剂与酯基季铵盐表面修饰剂的比例按质量比为1：9～9：1；防水透气抗菌保鲜功能膜的制备：将修饰好的纳米抗菌粉体与成膜树脂和助剂共混，通过预混机混合均匀后在经过铺膜机进行成膜制备，纳米抗菌粉体在所述包装用纸中的添加量为1～10wt％，成膜剂添加量为0.2～5wt％，三乙醇胺和乙二酸多聚物添加总量为0.1～3wt％；抗菌保鲜功能包装用纸的制备：将制备好的防水透气抗菌保鲜功能膜通过贴合的方式复合到包装用纸表面。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的制备方法的一种优选方案：所述纳米抗菌粉体的平均粒径在100nm以下。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的制备方法的一种优选方案：所述纳米抗菌粉体的表面修饰，包括通过带有加热套、真空装置和雾化喷雾装置的高速捏合机进行表面修饰，反应温度为20～90℃，搅拌速度为500～2000r/min。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的制备方法的一种优选方案：所述成膜树脂在所述包装用纸中的添加量为0.1～1wt％、所述三乙醇胺和乙二酸多聚物在所述包装用纸中的添加总量为0.1～1wt％。作为本发明所述的具有防水透气和抗菌保鲜功能的包装用纸的制备方法的一种优选方案：所述成膜树脂在所述包装用纸中的添加量为0.2～0.5wt％、所述三乙醇胺和乙二酸多聚物在所述包装用纸中的添加总量为0.2～0.5wt％，含氟硅氧烷表面改性剂与酯基季铵盐表面修饰剂的质量比为3：1。本发明的有益效果：本发明通过纳米抗菌粉体制备及表面修饰，与膜材料进行共混制备一种具有防水透气和抗菌保鲜功能的薄膜，将薄膜贴合到包装用纸表面从而制备具有防水透气和长效抗菌双重功能的包装用纸。本发明的透气性达到14000g/m2/day，依据astme96bw-2000(美标)的方式来测定，抗菌性达到98％以上，包装用纸具备防水功能，可以在湿态下使用，自身强度等物理性能不受影响。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本发明纳米抗菌粉体径分布图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例1：(1)纳米抗菌粉体的制备：通过气流粉碎的方式制备粒径在100nm以下的抗菌粉体，粉体是氮掺杂二氧化钛和氧化亚铜复配物，氮掺杂二氧化钛和氧化亚铜的质量比＝1：9；(2)纳米抗菌粉体的表面修饰：将制备好的纳米抗菌粉体通过高速捏合机(带有加热套、真空装置和雾化喷雾装置)进行表面修饰，反应温度为40度，搅拌速度为1200r/min，表面修饰剂经雾化装置喷入与粉体混合，表面修饰剂加入量为粉体质量的3wt％，高速混合60min，表面修饰剂为含氟硅氧烷表面改性剂和酯基季铵盐表面修饰剂，表面修饰剂的使用比例为含氟硅氧烷表面改性剂：酯基季铵盐表面修饰剂＝3：1(质量比)；(3)防水透气抗菌保鲜功能膜制备：将修饰好的纳米抗菌粉体与成膜树脂材料和助剂按照一定的质量分数比共混，通过预混机混合均匀后在经过铺膜机进行成膜工艺制备，纳米抗菌粉体添加的质量分数为1％，成膜树脂材料为pe高分子材料，助剂为成膜剂聚乙烯蜡(助剂可以替换为龙沙合成蜡或白蜡)，改善高分子流动性，其添加量为0.2％，还包括树枝状分散剂和稳定剂为三乙醇胺和乙二酸多聚物，在成膜过程中具有一定的致孔作用增加膜的透气性，树枝状分散剂和稳定剂的总添加量为0.2％；(4)抗菌保鲜功能包装用纸的制备：将制备好的防水透气抗菌保鲜功能膜通过贴合的方式复合到包装用纸表面。通过放置水果香蕉在普通包装纸板和经过处理的包装纸板上进行平行对比试验，实验对比结果如下表所示：表1通过实际实验可以看出抗菌效果明显，通过实验室抗菌试验进行进一步验证其通过抗菌机理实现的保鲜效果，对目前常见的有害菌种进行抗菌测试：表2实验菌种经过抗菌处理包装纸普通包装纸大肠杆菌9245金黄葡萄球菌9346白色黏菌9144一般抗菌效果超过70％就算有效，而低于50％则认为没有抗菌效果，从实验结果来看，在纳米抗菌粉体添加1％的情况下抗菌效果已经较好，透气率依据标准测试为达到6000g/m2/day，显著高于目前低透过指标2000g/m2/day。实施例2：1)纳米抗菌粉体的制备：通过气流粉碎的方式制备粒径小于100nm的抗菌粉体，粉体是氮掺杂二氧化钛和氧化亚铜复配物，氮掺杂二氧化钛和氧化亚铜的质量比＝1：1；(2)纳米抗菌粉体的表面修饰：将制备好的纳米抗菌粉体通过高速捏合机(带有加热套、真空装置和雾化喷雾装置)进行表面修饰，温度为40度，搅拌速度为1200r/min，表面修饰剂经雾化装置喷入与粉体混合，加入量为粉体质量的3wt％，高速混合60min，表面修饰剂为含氟硅氧烷表面改性剂和酯基季铵盐表面修饰剂，表面修饰剂的使用比例为含氟硅氧烷表面改性剂：酯基季铵盐表面修饰剂＝3：1(质量比)；(3)防水透气抗菌保鲜功能膜制备：将修饰好的纳米抗菌粉体与成膜树脂材料和助剂按照一定的质量分数比共混，通过预混机混合均匀后在经过铺膜机进行成膜工艺制备，纳米抗菌粉体添加的质量分数为3％，成膜树脂材料为pe高分子材料，助剂包含成膜剂聚乙烯蜡(可替换为龙沙合成蜡或白蜡)，改善高分子流动性，有利于成膜的均匀性，添加量为0.4％，还包括树枝状分散剂和稳定剂为三乙醇胺和乙二酸多聚物，在成膜过程中具有一定的致孔作用增加膜的透气性，树枝状分散剂和稳定剂添加总量为0.4％；(4)抗菌保鲜功能包装用纸的制备：将制备好的防水透气抗菌保鲜功能膜通过贴合的方式复合到包装用纸表面。通过放置水果香蕉在普通包装纸板和经过处理的包装纸板上进行平行对比试验，实验对比结果如下表所示：表3通过实际实验可以看出抗菌效果明显，通过实验室抗菌试验进行进一步验证其通过抗菌机理实现的保鲜效果，对目前常见的有害菌种进行抗菌测试：表4实验菌种经过抗菌处理包装纸普通包装纸大肠杆菌9645金黄葡萄球菌9746白色黏菌9644一般抗菌效果超过70％就算有效，而低于50％则认为没有抗菌效果，从实验结果来看，纳米抗菌粉体在添加3％的情况下抗菌效果已经较好，透气率依据标准测试为达到9000g/m2/day，显著高于目前中透过指标8000g/m2/day。实施例3：1)纳米抗菌粉体的制备：通过气流粉碎的方式制备粒径小于100nm的抗菌粉体，粉体是氮掺杂二氧化钛和氧化亚铜复配物，氮掺杂二氧化钛和氧化亚铜的质量比＝9：1；(2)纳米抗菌粉体的表面修饰：将制备好的纳米抗菌粉体通过高速捏合机(带有加热套、真空装置和雾化喷雾装置)进行表面修饰，温度为40度，搅拌速度为1200r/min，表面修饰剂经雾化装置喷入与粉体混合，加入量为粉体质量的3wt％，高速混合60min，表面修饰剂为含氟硅氧烷表面改性剂和酯基季铵盐表面修饰剂，表面修饰剂的使用比例为3：1；(3)防水透气抗菌保鲜功能膜制备：将修饰好的纳米抗菌粉体与成膜树脂材料和助剂按照一定的质量分数比共混，通过预混机混合均匀后在经过铺膜机进行成膜工艺制备，纳米抗菌粉体添加的质量分数为3％，成膜树脂材料为pe高分子材料，助剂包含成膜剂聚乙烯蜡(可替换为龙沙合成蜡或白蜡)改善高分子流动性助剂有利于成膜的均匀性，添加量为0.5％，还有树枝状分散剂和稳定剂为三乙醇胺和乙二酸多聚物，在成膜过程中具有一定的致孔作用增加膜的透气性，添加量为0.5％；(4)抗菌保鲜功能包装用纸的制备：将制备好的防水透气抗菌保鲜功能膜通过贴合的方式复合到包装用纸表面。通过放置水果香蕉在普通包装纸板和经过处理的包装纸板上进行平行对比试验，实验对比结果如下表所示：表5通过实际实验可以看出抗菌效果明显，通过实验室抗菌试验进行进一步验证其通过抗菌机理实现的保鲜效果，对目前常见的有害菌种进行抗菌测试：表6一般抗菌效果超过70％就算有效，而低于50％则认为没有抗菌效果，从实验结果来看，纳米抗菌粉体在添加3％的情况下抗菌效果已经较好，透气率依据标准测试为达到14000g/m2/day，这个数值高于目前高透过指标12000g/m2/day，致孔剂的添加量需要控制一个范围，在达到以上效果的同时还需要保持很好的防水性，如果致孔剂添加量过大会破坏薄膜的连续性，从而导致防水效果下降。本发明通过纳米抗菌粉体制备及表面修饰，与膜材料进行共混制备一种具有防水透气和抗菌保鲜功能的薄膜，将薄膜贴合到包装用纸表面从而制备具有防水透气和长效抗菌双重功能的包装用纸。本发明的透气性达到14000g/m2/day，依据astme96bw-2000(美标)的方式来测定，抗菌效率达到99％，包装用纸具备防水功能，可以在湿态下使用，自身强度等物理性能不受影响。应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12