一种纸基功能材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种纸基功能材料及其制备方法 (Paper-based functional material and preparation method thereof ) 是由 李焕焕 毛萃 孟凡锦 霍晓楠 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纸基功能材料及其制备方法。将抗菌剂与除臭剂、纳米纤维素采用物理与化学相结合的方式,制备得到复合整理剂,通过将复合整理剂以浆内添加或者喷涂、表面涂布、浸渍等方式制备纸基功能材料。该纸基功能材料强度高、透气性好、吸水速度快、且抗菌除臭效果好,既可作为湿巾、擦拭纸、卫生纸等基材使用,也可用作卫生用品材料的复合层,达到强吸湿、长期抑菌、除臭的作用。与原有材料相比,添加复合整理剂的纸基功能材料湿强度提高了70％,对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌、真菌的抑菌率在99％以上,对于NH_3去除率可达94％。(The invention discloses a paper-based functional material and a preparation method thereof. The paper-based functional material is prepared by combining an antibacterial agent, a deodorant and nano-cellulose in a physical and chemical combination mode, and adding or spraying, surface coating, dipping and the like into pulp to prepare the paper-based functional material. The paper-based functional material has high strength, good air permeability, high water absorption speed and good antibacterial and deodorant effects, can be used as a base material of wet tissues, wiping papers, toilet papers and the like, and can also be used as a composite layer of a material of a sanitary product, thereby achieving the effects of strong moisture absorption, long-term bacteriostasis and deodorization. Compared with the original material, the paper-based functional material added with the composite finishing agent has the wet strength improved by 70 percent, the bacteriostasis rate to escherichia coli, staphylococcus aureus and fungi is over 99 percent, and NH 3 The removal rate can reach 94 percent.)
技术领域
本发明涉及生活用纸生产领域，具体涉及一种纸基功能材料及其制备方法。
背景技术
生活用纸主要包括卷筒纸、面巾纸、擦手纸和厨房用纸等，卫生用品中湿巾、擦拭巾的部分产品是采用纸基材料作为基材，而作为卫生巾和纸尿裤包裹芯层的材料吸水衬纸也是采用纸基材料。随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们越来越重视生活用纸、卫生用品的舒适性和功能性。对于舒适性，使用者更关注纸基材料的柔软性和亲肤性；对于功能性，纸基材料的抑菌和除臭功能越来越受到重视。其一是因为当今社会环境问题日益加剧，越来越多的细菌、微生物，有害真菌侵入到了我们的生活，一旦环境适宜(环境阴暗潮湿，生长温度适宜20～40℃，适宜的pH6.5-7.5)特别容易滋生大量细菌，从而引起异味、瘙痒、皮肤溃烂等问题，会对使用者造成身体和心理的伤害。其二是因为卫生用品由于使用人群和使用部位的特殊性，女性在经期时，经血会产生异味，尤其天气炎热的时候，经血产生的异味更会加重，带来了很多尴尬的问题。除此之外，纸尿裤长时间穿着中会出现严重的尿骚味，严重影响了婴儿和老人、护理工的生活环境质量。因此抗菌除臭纸基功能材料的开发有着重要意义。
目前，关于抗菌纸基材料的开发有一些相关的报道。如公开号为CN109505191A的发明专利中，公开了一种抗菌环保纸的制备方法。将复合硅胶与水溶性凝胶混合制备的抗菌环保型涂料通过表面涂布制备复合型抗菌环保纸张；或者将此复合硅胶与制浆造纸使用的浆料进行浆内混合，经过纸浆造纸工艺制备抗菌环保纸。
公开号为CN106868943A的发明专利中，公开了一种抗菌卫生纸的制备方法。抗菌液组分成分包括金樱子、酸橙枳壳、草麻黄、蝙蝠葛、草威灵、水杨梅根、茄根、鸡眼草、石刁柏、莲蓬草、水。将抗菌液和固化液混合后，用喷枪将混合液均匀喷于纸张表面，再将纸置于烘箱中烘干，制得抗菌卫生纸。
公开号为CN108978325A的发明专利中，公开了一种抗菌吸水卫生纸的制备方法。通过将聚乳酸、微晶蜡混合，加入乙醇、冰片搅拌10min～20min，降至室温，得到预制料；向预制料中加入主料、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酰胺、黄酮醇、活性填料、抗氧剂、水混合均匀，制浆，抄造，得到抗菌吸水卫生纸。
这些相关的专利报道均是基于抗菌性能进行研究，缺少对生活用纸基材料除臭方面的研究。除此之外，湿厕纸、纸基擦拭巾、纸湿巾等卫生用纸不仅需要好的柔软舒适性、更需要很好的物理强度。因此，如何开发出一种具有湿强高、吸水保水性好，且具有抗菌除臭纸基功能材料，是卫生用纸更好的满足人们需求的关键问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种纸基功能材料及其制备方法，通过引入负载抗菌除臭剂的纳米纤维素材料，制备具有抗菌除臭功能的纸基材料，所述纸基功能材料强度高、透气性好、吸水速度快、且抗菌除臭效果好，既可作为湿巾、擦拭纸、卫生纸等基材使用，也可用作卫生用品材料的复合层，赋予卫生用品除臭抑菌功能。
一种纸基功能材料及其制备方法，其特征在于将抗菌剂与除臭剂、纳米纤维素采用物理与化学相结合的方式，制备得到复合整理剂，通过将复合整理剂以浆内添加或者喷涂、表面涂布、浸渍等方式制备纸基功能材料。包括以下步骤：
(1)称取一定量的纳米纤维素，将其和去离子水混合均匀，得到纳米纤维素悬浮液；
(2)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到透明溶液，将除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌，得到抗菌除臭整理剂；
(3)浆内添加：向纸浆纤维中加入0.01％～20％(w/w)纳米纤维素悬浮液和抗菌除臭整理剂，搅拌混合均匀，经抄纸、压制和烘干，得到纸基功能材料；
(4)喷涂添加：将步骤(2)抗菌除臭整理剂加入到步骤(1)所得的纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；对纸张进行喷涂操作，将喷涂后的纸张干燥处理，得到纸基功能材料；
(5)浸渍添加：将步骤(2)抗菌除臭整理剂加入到步骤(1)所得的纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；对纸张进行浸渍操作，将抄造好的纸张完全浸渍到复合整理剂中，经过表面施胶机施压后，经干燥处理，得到纸基功能材料；
(6)表面涂布：将步骤(2)抗菌除臭整理剂加入到步骤(1)所得的纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；利用涂布机对纸张表面进行涂布，将形成的淋膜纸均匀移动至烘道内，然后进行烘干处理，得到纸基功能材料。
优选地，所述的抗菌剂为天然抗菌剂：羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐、儿茶素、大蒜素、桂皮油、甜菜碱中的一种或者几种以任意比例混合。
优选地，所使用的除臭剂可以为：所使用的除臭剂为：β-环糊精、茶多酚、麦芽糊精、松萝酸钠中的一种或者几种以任意比例混合。
优选地，所述的纳米纤维素表面不带电荷；
优选地，所述的壳聚糖季铵盐脱乙酰度≥90；
本发明的有益效果
(1)纳米纤维素是一种比表面积大、亲水性好、杨氏模量高的绿色环保材料，本发明通过引入纳米纤维素来提高纸基功能材料的强度、抗菌性和除臭性能。首先，纳米纤维素的杨氏模量非常高，极少量的添加就可以使纸基功能材料的干湿强度有大幅的提高。其次，纳米纤维素的超分子结构和物理性质上的特殊性，使其可以很好地负载抗菌剂，减少抗菌剂的流失及对周围环境的污染。最后，纳米纤维素是一种超细型纤维并带有沟槽结构，由其组成的网络结构具有超强的吸附能力，能够吸收纳米级污垢，可彻底清除微小污物以及一些肉眼看不到的发臭源，能够提高纸基功能材料的除臭率。
(2)所使用的抗菌剂和除臭剂都是绿色环保材料，不会对环境和人体造成伤害。所制备的抗菌除臭纸基功能材料对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率均达到99％以上，对于NH3的去除率可达94％。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)称取一定量的纳米纤维素，将其和去离子水混合均匀，得到0.01％(w/w)纳米纤维素悬浮液；
(2)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到0.1％(w/w)透明溶液，将1％(w/w)除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌10min，得到抗菌除臭整理剂；
(3)向纸浆纤维中加入0.05％(w/w)湿强剂，搅拌1min，再加入纳米纤维素悬浮液和抗菌除臭整理剂，搅拌1min，混合均匀，经抄纸、压制和烘干，得到纸基功能材料。
实施例2
(1)称取一定量的纳米纤维素，将其和去离子水混合均匀，得到10％(w/w)纳米纤维素悬浮液；
(2)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到15％(w/w)透明溶液，将15％(w/w)除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌10min，得到抗菌除臭整理剂；
(3)将上述制备的抗菌除臭整理剂加入到纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；对纸张一面进行喷涂操作，将喷涂后的纸张置于80℃烘缸中干燥5min，得到纸基功能材料。
实施例3
(1)称取一定量的纳米纤维素，将其和去离子水混合均匀，得到15％(w/w)纳米纤维素悬浮液；
(2)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到20％(w/w)透明溶液，将20％(w/w)除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌40min，得到抗菌除臭整理剂；
(3)将上述制备的抗菌除臭整理剂加入到纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；对纸张进行喷涂操作，喷涂共进行两次，首先对纸张的一面喷涂后，置于80℃烘缸中干燥至八成干，放置30min后，对纸张另一面进行喷涂，将喷涂后的纸张置于110℃干燥，得到纸基功能材料。
实施例4
(1)称取一定量的纳米纤维素，将其和去离子水混合均匀，得到20％(w/w)纳米纤维素悬浮液；
(2)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到30％(w/w)透明溶液，将30％(w/w)除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌40min，得到抗菌除臭整理剂；
(3)将上述制备的抗菌除臭整理剂加入到纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；利用涂布机对纸张表面进行涂布，将形成的淋膜纸均匀移动至烘道内，然后在95℃的环境下进行烘干处理，得到纸基功能材料。
实施例5
(1)称取一定量的纳米纤维素，将其和去离子水混合均匀，得到0.08％(w/w)纳米纤维素悬浮液；
(2)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到0.1％(w/w)透明溶液，将5％(w/w)除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌20min，得到抗菌除臭整理剂；
(3)将上述制备的抗菌除臭整理剂加入到纳米纤维素悬浮液，混合均匀，得到复合整理剂；对纸张进行浸渍操作，将抄造好的纸张完全浸渍到复合整理剂中3min，经过表面施胶机施压后，置于90℃的烘缸中干燥5min，得到纸基功能材料。
对比例1
将实施例5中未浸渍的原纸作为对比例1
对比例2
(1)称取一定量的抗菌剂和去离子水混合均匀，得到0.1％(w/w)透明溶液，将5％(w/w)除臭剂加入上述溶液，室温下搅拌20min，得到抗菌除臭整理剂；
(2)对纸张进行浸渍操作，将抄造好的纸张完全浸渍到抗菌除臭整理剂中3min，经过表面施胶机施压后，置于90℃的烘缸中干燥5min，得到纸基功能材料。
以下是对实施例5、对比例1和2所制备的纸基功能材料进行干抗张强度、湿抗张强度、抗菌实验、除臭率等性能测试，结果如下：
抗菌实验测试采用GB20944.3振荡法进行测试，NH3去除率采用检知管法测试。
通过实施例5和对比例1、对比例2可知，制备的纸基功能材料可以有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌，且能够有效去除NH3。
通过实施例5和对比例2可知，纳米纤维素的加入可以有效提高纸基材料的强度、且对于NH3具有一定的吸附性能。
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