[发明专利]一种基于层间自组装技术制备抗菌纸的方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，具体涉及一种基于层间自组装技术制备抗菌纸的方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人们生活质量的不断提高，人们对生活用品的要求也越来越高，特别是近年来多种传染病的爆发，如2003年突如其来的“非典”，2004年漫延全球的禽流感，及2009年的甲型H₁N₁流感的爆发，严重地危害了人类的健康。据世界卫生组织统计，全世界每年因细菌感染造成的死亡人数为2000万人，约占总死亡人数的30%。因此人们对日常生活中的生活用品提出了更高的要求，研究开发具有抗菌、灭菌功能的抗菌材料，已成为当前热点之一。而纸作为人类社会的必需品，广泛应用于医疗、食品包装、文献收藏、建筑装修等和生活密切相关的领域。

目前，国内外主要通过表面涂布、喷洒抗菌剂，浸渍的方法制备抗菌纸，其抗菌效果会在后续加工过程中或者随着存放时间、环境温度的影响而逐渐失去抗菌功能；另外还有一种制备方法是在浆料中直接添加抗菌剂，但是抗菌剂会很容易随造纸白水流失，造成利用率不高，增加生产成本。

层间自组装技术是近年来发展起来的一种分子自组装技术，层间自组装技术（layer-by-layer（LBL）deposition technique)就是以带有相反电荷的聚电解质通过静电吸引交替沉积形成多层超薄膜，层间自组装技术可以广泛应用在生物大分子、纳米颗粒组装和功能高分子组装等多个领域，是一种低成本、环境友好型的技术，不需要复杂的设备，也不需要高纯的化学品，而得到的薄膜热稳定性好，可以长期保存，可以制作不同尺度范围内的基体材料。基于层间自组装技术，利用具有抗菌功能的聚电解质对纤维进行改性处理，在纤维表面形成具有纳米级的聚电解质多层膜，这一自组装过程，将极大的提高聚电解质复合物在纤维表面的留着率，增强纸张的抗菌功能；同时聚电解质复合物以通过增加纤维―纤维结合的数量、纤维结合间的接触角以及在纤维结合间形成共价键而使纸张力学性能也能大大提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于层间自组装技术制备抗菌纸的方法。通过调控层间自组装过程，控制相反离子体系的吸附过程，制备层状有序的自组装纳米膜，提高聚电解质复合物在纤维表面的留着率，增强纸张的抗菌功能；同时改善纤维的润胀能力和纤维间的结合能力，达到提高成纸强度的目的。

一种基于层间自组装技术制备抗菌纸的方法，通过如下技术方案实现：

（1）将制备的壳聚糖双胍盐酸盐加去离子水稀释成浓度为1.0%的溶液，以 1.0%的用量（以绝干浆计算）投加到浓度0.5％漂白硫酸盐阔叶木纸浆悬浮液中，通过静电作用吸附在带负电荷的纤维表面，作用一定时间后进行洗涤并再配成浓度为0.5%的纸浆悬浮液；

（2）将羧甲基纤维素钠加去离子水稀释成浓度为1.0%的溶液，以0.8%的用量（以绝干浆计算）投加到吸附壳聚糖双胍盐酸盐后表面带正电荷的漂白硫酸盐阔叶木纸浆悬浮液中，通过静电作用吸附在带正电荷的纤维表面；作用一定时间后进行洗涤并再配成浓度为0.5%的纸浆悬浮液；

（3）重复步骤（1）及步骤（2）n次（1≤n≤7），在纤维表面形成自组装多层膜，经层间自组装后的纤维在纸样抄取器上抄制纸页。

上述方法中，步骤（1）所述的漂白硫酸盐阔叶木纤维经过打浆处理得到，打浆度为35°SR。

上述方法中，步骤（1）所述漂白硫酸盐阔叶木纸浆悬浮液的pH值为5.5、7.5和9.5。

上述方法中，步骤（1）所述壳聚糖双胍盐酸盐是2g壳聚糖，加入到50ml浓度0.4mol/L的盐酸溶液，室温搅拌均匀，再加入3.1g双氰胺，在90℃温度下反应2h，冷却后进行减压抽滤，滤液用无水乙醇沉淀析出，抽滤后的滤饼再用无水乙醇洗涤3遍，进行真空干燥，最终得到产率为86.13%，电荷密度为18.82μmol·g^-1的壳聚糖双胍盐酸盐。

上述方法中，步骤（1）所述壳聚糖双胍盐酸盐与纸浆悬浮液的作用时间为30min。

上述方法中，步骤（2）所述羧甲基纤维素钠粘度为300~800mPa·S。

上述方法中，步骤（2）所述羧甲基纤维素钠溶液与纸浆悬浮液的作用时间为30min。

上述方法中，步骤（2）所述纸浆悬浮液的pH值为5.5、7.5和9.5。

上述方法中，步骤（3）所述纸页为漂白硫酸盐阔叶木纤维抄纸成型得到。