纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸及其制备与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于特种纸制备技术领域，具体涉及一种纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复 合抗菌纸及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 随着社会飞速的进步，人们对生活质量的要求越来越高，传统的制造业急需改进 或转型，以更好的面对这样的机遇与挑战。抗菌纸是指具有抗菌性能的纸张，也是人们生活 上的一种基本物质，在食品包装和医用方面等领域都有广泛的应用。目前抗菌纸所使用的 抗菌材料多属于单一的无机抗菌材料，其在纸张强度、安全及环保等方面存在很大的缺陷， 且会使微生物产生耐药性问题。
[0003] 在这个全球性微生物灾害事件频繁发生的年代，造纸业作为一个传统的制造业， 有必要开发一种新型的抗菌材料去生产一种新型的抗菌纸以便防止微生物事件的频繁发 生。其中纳米壳聚糖因抗菌性能优异、对人体亲和性好、无刺激作用、无毒副性，是一种很好 的抗菌材料。
[0004] 但是纳米壳聚糖在造纸上的应用很少，如何更好地将纳米壳聚糖应用到造纸，是 纳米壳聚糖在造纸领域应用的一个亟待解决的问题。因此，我们有必要开发出一种新型的 安全性、耐久性、耐高温更好的复合造纸添加剂用于生产抗菌效果好、纸张强度高的新型抗 菌纸。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种纳米壳聚糖 基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸的制备方法。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供上述制备方法获得的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉 醚复合抗菌纸。
[0007] 本发明的再一个目的在于提供上述纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸的 应用。
[0008] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (1)将浓度为2~4mg/mL的壳聚糖溶液与浓度为2~4mg/mL的三聚磷酸钠（TPP) 溶液按（30~50) : (15~25)的体积比混合后，将pH调节为5~7,然后进行超声振荡处 理，得到纳米壳聚糖分散液；
[0011] (2)取一定量质量浓度3~5 %的造纸干强剂季铵烷基淀粉醚溶液，于85~95°C 并不断搅拌的情况下糊化20~30min，最后加入一定量的水将质量浓度调节到0. 3~1 %， 从而得到季铵烷基淀粉醚糊化液溶液；将步骤（1)制得的纳米壳聚糖分散液与季铵烷基淀 粉醚糊化液溶液混合，搅拌均匀得到具有抗菌性能的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造 纸干强剂；
[0012] (3)对漂白木浆进行打浆，然后取一定量步骤（2)制得的具有抗菌性能的纳米壳 聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强剂加入到浆料中，搅拌均匀，再抄造得到所述纳米壳 聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸。
[0013] 步骤（1)所述的壳聚糖溶液是将壳聚糖溶于1~3%乙酸溶液中制得，其中壳聚糖 与乙酸溶液的溶质质量比为1 : (2. 5~15)。
[0014] 步骤（1)所述的壳聚糖溶液用0.45ym微孔滤膜过滤，所述的三聚磷酸钠（TPP) 溶液用0.22ym微孔滤膜过滤，然后再将过滤后的壳聚糖溶液与三聚磷酸钠（TPP)溶液混 合。
[0015] 步骤⑴中通过用NaOH溶液将pH调节为5~7,所述的NaOH溶液浓度优选为1~ 4mol/L〇
[0016] 步骤（1)所述的壳聚糖与三聚磷酸钠混合液用超声处理，超声振荡的输出功率 70W，冰水浴超声振荡10~30s，循环10~20次，间隔时间5s。
[0017] 步骤（2)中所述的季铵烷基淀粉醚糊化液溶液中的季铵烷基淀粉醚与纳米壳聚 糖分散液中的壳聚糖的质量比为1: (10~30)。
[0018] 步骤（3)所述的打浆是指利用打浆机对漂白木浆进行打浆，最后的打浆度为40~ 44°SR〇
[0019] 步骤（3)所述的漂白木浆与具有抗菌性能的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合 造纸干强剂的质量比为1 : (50~100)。
[0020] 上述制备方法获得的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸。
[0021] 上述纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸在生活用纸、食品包装纸以及医药 用纸领域的应用。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
[0023] 本发明采用纳米壳聚糖作为抗菌剂，其在安全性、耐久性、环保等方面具有很大的 优点。本发明把纳米壳聚糖加入到季铵烷基淀粉醚中，纳米壳聚糖能更好的发挥抗菌效果， 同时季铵烷基淀粉醚还能显著的提高纸张强度，所得的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合 抗菌纸不仅具有很好的抗菌性且具有优异的物理性能。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 本发明制备方法中各起始原料可从市场购得。
[0025] 实施例1
[0026] (1)取5g壳聚糖溶于3 %乙酸溶液中配成4mg/mL壳聚糖溶液，用0? 45ym微孔滤 膜过滤；将4mg/mL三聚磷酸钠（TPP)溶液用0. 22ym微孔滤膜过滤。取上述壳聚糖溶液 30mL与TPP溶液15mL混合后，用2mol/LNaOH溶液调节pH为6,然后进行超声振荡（输出 功率70W，冰水浴超声振荡10s，循环20次，间隔时间5s)，最后得到纳米壳聚糖分散液；
[0027] (2)对漂白木浆进行打浆，然后加入纳米壳聚糖分散液到浆料中（纳米壳聚糖与 漂白木浆的质量之比为1 :1〇〇)，搅拌均匀，再通过纸页成型器抄造，得到纳米壳聚糖抗菌 纸。
[0028] 上述制备的纳米壳聚糖抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗张强度、撕裂 强度、耐折度如表2所示。
[0029] 实施例2
[0030] -种纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸，其制备方法如下：
[0031] (1)取5g壳聚糖溶于2 %乙酸溶液中配成4mg/mL壳聚糖溶液，用0?45ym微孔滤 膜过滤；将4mg/mL三聚磷酸钠（TPP)溶液用0. 22ym微孔滤膜过滤。取上述壳聚糖溶液 30mL与TPP溶液20mL混合后，用2mol/LNaOH溶液调节pH为5,然后进行超声振荡（输出 功率70W，冰水浴超声振荡20s，循环15次，间隔时间5s)，最后得到纳米壳聚糖分散液；
[0032] (2)取30mL质量浓度为4%季铵烷基淀粉醚溶液，然后放入95°C的恒温水浴中， 在不断搅拌的情况下糊化20min，最后注入一定的蒸馏水把质量浓度调节到0. 3%，从而得 到季铵烷基淀粉醚糊化液溶液；将步骤（1)制得的纳米壳聚糖分散液与季铵烷基淀粉醚糊 化液溶液混合，搅拌均匀得到具有抗菌性能的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强 剂；
[0033] (3)对漂白木浆进行打浆，然后加入纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强 剂加入到浆料中（纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强剂与漂白木浆的质量之比 为1 :100)，搅拌均匀，再通过纸页成型器抄造，得到所述纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复 合抗菌纸。
[0034] 上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗 张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
[0035] 实施例3
[0036] -种纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸，其制备方法如下：
[0037] (1)取5g壳聚糖溶于2 %乙酸溶液中配成3mg/mL壳聚糖溶液，用0? 45ym微孔滤 膜过滤；将2mg/mL三聚磷酸钠（TPP)溶液用0. 22ym微孔滤膜过滤。取上述壳聚糖溶液 40mL与TPP溶液20mL混合后，用lmol/LNaOH溶液调节pH为6,然后进行超声振荡（输出 功率70W，冰水浴超声振荡30s，循环10次，间隔时间5s)，最后得到纳米壳聚糖分散液；
[0038] (2)取60mL质量浓度为3%季铵烷基淀粉醚溶液，然后放入85°C的恒温水浴中，在 不断搅拌的情况下糊化30min，最后注入一定的蒸馏水把质量浓度调节到1 %，从而得到季 铵烷基淀粉醚糊化液溶液；将步骤（1)制得的纳米壳聚糖分散液与季铵烷基淀粉醚糊化液 溶液混合，搅拌均匀得到具有抗菌性能的纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强剂；
[0039] (3)对漂白木浆进行打浆，然后加入纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强 剂加入到浆料中（纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合造纸干强剂与漂白木浆的质量之比 为1. 5 :100)，搅拌均匀，再通过纸页成型器抄造，得到所述纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚 复合抗菌纸。
[0040] 上述制备的甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌纸抑菌圈大小如表1所示，抗菌纸的抗 张强度、撕裂强度、耐折度如表2所示。
[0041] 实施例4
[0042] -种纳米壳聚糖基季铵烷基淀粉醚复合抗菌纸，其制备方法如下：
[0043] (1)取5g壳聚糖溶于1 %乙酸溶液中配成2mg/mL壳聚糖溶液，用0?45ym微孔滤 膜过滤；将2mg/mL三聚磷酸钠（TPP)溶液用0. 22ym微孔滤膜过滤。取上述壳聚糖溶液 50mL与TPP溶液25mL混合后，用3mol/LNaOH溶液调节pH为7,然后进行超声振荡（输出 功率70W，冰水浴超声振荡15s，循环18次，间隔时间5s)，最后得