[发明专利]一种壳聚糖/二氧化钛纳米复合抗菌涂料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，具体涉及一种壳聚糖/二氧化钛

纳米复合抗菌涂料制备方法。所制备的涂料可通过表面涂布技术应用于提高食品包装纸、装饰用纸、卫生和医疗用纸、钞票纸等各类纸产品的抗菌性能及力学性能。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，从生活、工作环境的各个细节入手，保护自身身体健康的意识已经逐渐深入人心。近年来，室内的微生物污染已经严重威胁到了人类的健康。“非典”和“流感”的一度盛行已经造成了人们的恐慌。许多统计数据表明由细菌感染引起的死亡人数正在逐年递增。因此，人们开始寻求一些具有抗菌性能的材料制品来代替与生活、工作相关的各类普通材料产品，从源头上减少由细菌感染引发疾病、危害身体健康的可能性。

目前，抗菌织物、抗菌陶瓷等抗菌材料的研发已经成为了众多科研工作者所关注的一个研究热点。而纸作为人们日常生活中的必需品，其用途十分广泛，因此，为减少以纸制品为媒介的细菌生长和传播问题，各类抗菌纸材料的研究势在必行。抗菌纸的抗菌性一般可通过湿部添加抗菌剂和/或表面加工方法获得。其中，表面加工方法主要有涂布、施胶、喷洒、浸渍等。与湿部添加抗菌剂法相比，通过制备抗菌涂料并以表面涂布加工方式赋予原纸抗菌性能的生产工艺具有成本低、效率高、速度快等特点。抗菌剂一般可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂以及天然抗菌剂。

总体来看，现有的抗菌纸研究，都采用向纸制品中加入单一无机抗菌材料或天然抗菌材料而使纸品具有抗菌功能。研究表明，无论哪一种抗菌材料，其单独使用时都存在不足之处。自然界大量存在的壳聚糖是一种天然抗菌材料，其抗细菌和抗真菌活性已被广泛研究。壳聚糖具有杀菌率高、安全性好的优点，但是也受到耐热性较差，有效时间不长，应用范围较窄等方面的限制。而纳米二氧化钛是优良的具有光催化作用的无机抗菌材料，属于非溶出型，无毒、无味、无刺激，热稳定性和耐热性好。但是，其必须有紫外线照射才能起到杀菌作用，受环境影响较大。鉴于壳聚糖和纳米二氧化钛均具有抗菌性能，如果将二者进行有机复合，必将完善材料的抗菌性能。有机/无机纳米复合材料是随纳米科学发展而出现的新兴材料，近些年来已成为材料科学研究的热点之一，其具有优势互补、协同增效的特点，有机无机二者相复合可产生许多优异的性能。需要指出的是，这里的纳米复合概念，并不是简单意义上的混合。简单混合并不会得到性能优异的复合材料。本发明从纳米二氧化钛及壳聚糖本身的物化性能入手，选用合适的溶解体系和恰当的工艺，将二者进行高效复合，制得纳米复合抗菌涂料，并将壳聚糖/二氧化钛纳米复合抗菌涂料与纸张涂布加工技术相结合，拓宽其应用领域，这一发明对涂布抗菌纸的开发具有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种壳聚糖/二氧化钛纳米复合抗菌涂料制备方法，包括如下步骤：

步骤（1）：首先，将120-140mL(体系所需乙酸溶液总量的60%-70%)体积分数为2%的乙酸溶液置于三颈烧瓶中，并在一定的搅拌速度下，缓慢加入一定质量的天然抗菌剂壳聚糖，机械搅拌30min使其充分溶解；其次，将一定量的塑化剂加入到上述三颈烧瓶中，并以相同的转速继续搅拌，塑化20min后，加入一定量的胶黏剂，再搅拌40min，得到分散体系1。

步骤（2）：首先，量取60-80mL（体系所需乙酸总量的30%-40%）体积分数为2%的乙酸溶液置于烧杯内，将烧杯放置于磁力搅拌器上，并在一定的温度和搅拌速度下将一定质量的纳米二氧化钛缓慢加入乙酸溶液中；其次，将一定量的表面活性剂加入到上述体系中，反应一定的时间，通过对纳米二氧化钛进行表面改性，改善其分散稳定性，得到分散体系2。

步骤（3）：将步骤（2）所得到的分散体系2加入到步骤（1）所得到的分散体系1中，机械搅拌60min。然后调节所得产物的pH，并将其转移到塑料杯中，以一定转速下高速分散一定时间，制得壳聚糖/二氧化钛纳米复合抗菌涂料。

上述方法中，步骤（1）所述的壳聚糖加入量为8g，壳聚糖性状为白色粉末，脱乙酰度大于90%，粘度为50-800mPa·s，pH为7-8，无气味，安全无毒，是一种来源丰富的天然抗菌剂。

上述方法中，步骤（1）所述的搅拌速度320rpm。

上述方法中，步骤（1）所述的塑化剂为丙三醇（甘油），加入量为2ml，其性状为澄清、粘稠液体，溶于水，相对密度1.26362，熔点17.8℃，沸点290.0℃（分解），折光率1.4746。

上述方法中，步骤（1）所述胶黏剂为淀粉基生物胶乳，是一种棕黄色不透明的粘稠状液体，固含量52%，安全无毒。