[发明专利]沸石负载钒离子掺杂的二氧化钛抗菌纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌纸，特别是涉及沸石负载钒离子掺杂的二氧化钛抗菌纸及其制备方法。

技术背景

21世纪以来，随着全球工业的不断发展，人类赖以生存的自然环境日益恶化，有害的化学物质、细菌时刻对人类健康造成威胁，特别是非典、禽流感等传播性疾病的肆虐更加引起人们对环境卫生的高度重视。因此，具有杀菌、抗菌、降解有机毒害物功能的纳米二氧化钛越来越引起人们的广泛关注。

纸张是人们生活中不可缺少的日常用品，尤其是报纸、钞票纸等流动性大的纸张不可避免地携带有多种细菌，会造成细菌的广泛传播。因此，开发具有抗菌功能的纸张，是保护人类身体健康的必然要求。

抗菌纸的抗菌机理由所使用的抗菌剂决定，抗菌剂主要分为天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂三大类，它们的抗菌机理也不尽相同。

天然抗菌剂主要是指从动植物体内提取得到的抗菌剂，如壳聚糖、山梨酸等，具有无毒、无害、环保等优点，但受来源和加工条件等诸多因素的制约，目前还未能实现大规模生产。

有机抗菌剂在造纸工业中的应用已有多年历史，它可使微生物(细菌)的蛋白质变性，消灭其细胞活性，造成细菌死亡；或者改变细胞的遗传基因，使其难以繁殖。常用的有机抗菌剂有有机溴化合物(如2，2-二溴-氰基乙酰胺，DBCA)、季铵盐类化合物、异噻唑类化合物(如异噻唑啉酮)、醛类化合物等。由于有机杀菌剂通常毒性较大，容易对环境造成污染，因此使用范围受到严格限制。

无机抗菌剂主要包括漂白粉、氯胺、银或铜等本身具有抗菌能力的金属或金属离子制剂，与有机抗菌剂相比具有环境友好性佳的优点。

近年来，采用纳米二氧化钛作为无机抗菌剂已逐渐成为研究热点，例如申请人为明道管理学院在公开号为CN 101209413的中国发明专利申请公开中用掺杂过度金属离子的锐钛矿相二氧化钛光触媒涂布于玻璃基材上，获得了良好的抗菌性能。对于抗菌纸国外的研究主要侧重于有机抗菌剂方面的研究，美国专利US 6,325,969公开了一种使用亚氯酸钠和乙酸对纸张进行浸渍产生易挥发的二氧化氯从而使纸张具备抗菌性能的方法。

然而，使用有机抗菌剂容易使细菌产生耐药性，对皮肤有刺激作用，会产生蜕皮现象，使用不当反而对人体造成危害。而且通常有机抗菌剂耐热性差些，容易水解，有效期短，使用范围有限。纳米二氧化钛使用太阳光作为能源，既可分解危害人体健康的气体，又可杀死有害细菌，而纳米二氧化钛本身并无消耗，而且不产生二次污染，环境友好性佳，因此在抗菌纸的生产上具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服目前抗菌纸使用的有机抗菌剂的缺点，提供既保证纸张的抗菌性能，又改善纸张印刷性能的沸石负载钒离子掺杂的二氧化钛抗菌纸的制备方法。

本发明另一目的在于提供根据上述方法制备的沸石负载钒离子掺杂的二氧化钛抗菌纸。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种沸石负载钒离子掺杂的二氧化钛抗菌纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)钒离子掺杂：将钛酸丁酯、无水乙醇、盐酸水溶液以0.9～1.1∶2.4～2.6∶0.4～0.5的质量比混合，在室温条件下以离心机进行混合，再加入三异丙醇氧钒，控制混合物中V与Ti的摩尔比为0.5～1.5∶100，继续搅拌1.5～2小时；所用钛酸丁酯纯度≥98％，无水乙醇纯度≥99.5％，盐酸水溶液的质量浓度为36～37％，三异丙醇氧钒纯度95～99％；

(2)负载沸石制备：天然沸石过200目筛后，加入步骤(1)制得的混合物中，搅拌混合均匀，然后滴加蒸馏水直至形成凝胶，100～110℃下干燥4～4.5小时，再在500～510℃下煅烧4～4.5小时，冷却后进行研磨至粒径为25～50μm，制得负载沸石；所述天然沸石用量为步骤(1)中所用钛酸丁酯质量的0.9～1.1倍；

(3)将相对于绝干浆重量2.5～10％的负载沸石与制浆造纸使用的浆料进行混合，经过制浆造纸工艺流程制得抗菌纸；或将相对于颜料质量3.3～10％的负载沸石与涂布用的颜料一起分散，再添加涂布助剂配成涂料，在纸机涂布机上进行涂布后烘干得到抗菌纸，涂料涂布量为30+2g/m²。

为进一步实现本发明的目的，所述步骤(1)中离心机进行混合的转速为500～1000rpm。

所述步骤(2)中的搅拌混合均匀是在转速为500～800rpm条件下搅拌4.5～5小时。