[发明专利]一种纸基材料中亲水性流道的制备方法

说明书

本发明公开了一种纸基材料中亲水性流道的制备方法，采用线性纤维素基材作为亲水性流道，对线性纤维素基材进行亲水处理；植物纤维原料进行疏水化处理作为疏水基底；亲水线性纤维素基材固定在成型网上并进行疏解之后倒入成型桶过滤脱水后压榨；将压榨后的湿纸幅再进行压榨干燥；得到以亲水性的线性纤维素基材作为亲水流道的纸基材料，能够形成形状均匀且具有芯吸作用的亲水性流道，并优化线性纤维素基材的亲水处理条件，在纸基材料的制作过程中添加亲水性流道的原材料，使得亲水性流道与纸基材料同步生成，所用原材料廉价易得，携带方便，且具有一定的机械强度，制备过程简单，具有一定的社会和经济效益。

技术领域

本发明属于纸基微流体领域，具体涉及一种纸基材料中亲水性流道的制备方法。

背景技术

纸基材料存在成本较低、来源丰富、易于携带和存储、生物相容性好、制备简单等优点，特别是其自身存在毛细作用力，无需外置泵即可实现对液体的分离和混合等操作，在即时检测技术的纸基微流体装置中有广泛的应用。在以纸张为基底的微流体装置中，通常是对纸张进行图案化处理，在特定区域制造出疏水隔离带，形成具有一定结构的亲疏水微细通道网络，不需外置泵来驱动，仅依靠纸张的毛细作用实现对流体的分离，混合，过滤，甚至延迟等操作，从而实现特定的分析。据报道，以纸张为基底的微流体装置中流道的制作方法主要分为紫外光刻法、喷墨打印法、等离子体处理法、蜡染印刷法、丝网印刷法、激光处理法等。目前大多都是对纸张的后加工处理，制备过程复杂，成本较高，实现对纸基材料中流道结构等的调控较困难，难以实现批量化生产。关于纸基微流体的研究报道虽然很多，但从造纸过程中对纸基材料改进的研究却相对较少。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开了一种纸基材料中亲水性流道的制备方法，省略需要纸张后处理的复杂步骤，在纸基材料的制作过程中添加亲水性流道的原材料，使得亲水性流道与纸基材料同步生成，本发明采用的原材料容易取得，成本低廉，易于携带，该制备方法制作简单，无需昂贵试剂和设备，有望实现批量化生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种纸基材料中亲水性流道的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，取线性纤维素基材，对线性纤维素基材进行亲水处理，再进行烘干；

步骤2，疏水基底所需的纤维原料进行疏水化处理；

步骤3，将步骤1处理过的线材作为亲水流道固定在成型网上，疏解步骤2处理过的浆料，再将疏解后的浆料倒入成型桶过滤脱水；

步骤4，将步骤3滤水后的湿纸幅转移到干布上，压榨湿纸幅；

步骤5，将步骤4压榨后的湿纸幅再进行压榨干燥得到纸基材料的亲水性流道。

步骤1中所述的线性纤维素基材采用毛线、棉线或丝线。

步骤1中，使用质量分数为1％～5％的氢氧化钠碱溶液在60℃～100℃下处理不同材质的线材，去除线性纤维素基材表面的蜡。

疏水基底的纸张的定量为80g/m²。

步骤2中，使用稀释过的AKD溶液处理针叶木浆，固含量15％的AKD溶液稀释10倍。

步骤4中，压力0.06MPa，加压时间5min。

步骤5中，压榨干燥的真空度为1.0MPa，温度为105±5℃。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：以亲水性的线性纤维素基材作为亲水流道的纸基材料，能够形成形状均匀且具有芯吸作用的亲水性流道，并优化线性纤维素基材的亲水处理条件，疏水纸基材料所用原材料廉价易得，携带方便，且具有一定的机械强度，制备过程简单，可应用于不发达国家或资源匮乏地区，具有一定的社会和经济效益；本发明通过对棉线的亲水处理，在80℃下于2％的氢氧化钠碱溶液中处理棉线1.5h流道的芯吸距离最大。