[发明专利]一种具有高荧光性能与耐久性的细菌纤维素-植物纤维复合荧光纸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高荧光性能与耐久性的细菌纤维素‑植物纤维复合荧光纸及其制备方法。该制备方法是将稀土发光元素离子吸附到细菌纤维素上形成配合物，再将此配合物与植物纤维浆料复合制备高荧光性能与高耐久性的荧光纸。稀土元素具有很强的光致发光性能，受紫外光激发后可发射出可见光。稀土元素包括铈、钕、铕、铽、铥、镱等。所述的细菌纤维素是由细菌微生物分泌合成的纤维素。植物纤维浆料为木材纤维、非木材植物纤维或二次纤维通过机械或化学制浆法等制备的造纸纸浆原料，包括阔叶木浆、针叶木浆、蔗渣浆、竹浆、草浆、二次纤维浆等。本发明制备的荧光纸具有荧光强度高、耐久性强、稳定性高以及造价低等优点。

技术领域

本发明涉及荧光纸领域，具体涉及一种具有高荧光性能与耐久性的细菌纤维素-植物纤维复合荧光纸及其制备方法。

背景技术

稀土化合物的发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。当稀土离子与负电荷配体之间进行螯合，配体可作为光敏剂，将吸收的能量传递给稀土离子，从而使其引起的“天线效应”使配体—稀土元素配合物具有更强的光致发光性能。这些配合物已被广泛应用于荧光领域。

细菌纤维素是由微生物在体外合成的特殊的纤维素材料，其微观结构由宽度小于100nm的超细纤维素纳米微纤丝交织组成，形成纳米网络结构。这种结构特征为细菌纤维素提供了较大的比表面积和精细的纳米孔隙结构，能够用于均匀吸附、分散及稳定负载金属稀土元素或其离子，提高其荧光效率、强度及耐久性。

细菌纤维素与植物纤维素的化学结构相同，均具有丰富的羟基结构，因此细菌纤维素与植物纤维具有很强的结合能力。利用细菌纤维素的纳米孔隙结构负载功能性粒子，赋予其功能化特性，并借助于其与纸张的结合，能够制备高性能纸基功能材料。

吴珊珊等人使用涂布法制作了一种荧光抑菌的双功能涂布纸，但是其涂布的方法是通过物理方式将荧光涂料附着在纸张上面，只有分子间的作用力，稳定性可能比较低下。而本发明是通过化学键的连接方式，将荧光粒子与细菌纤维素配合形成配合物，将荧光粒子与细菌纤维素中的羟基进行化学键的连接，增强其稳定性。

发明内容

为了提高荧光纸的荧光稳定性与耐久性，且提高荧光纸的荧光强度与效率，本发明的目的在于提供一种具有高荧光性能与耐久性的细菌纤维素-植物纤维复合荧光纸及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种具有高荧光性能与耐久性的细菌纤维素-植物纤维复合荧光纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)将细菌纤维素与稀土元素离子溶液混合，使细菌纤维素吸附稀土离子形成细菌纤维素-稀土离子配合物；

(2)将植物纤维浆料与步骤(1)中制备的细菌纤维素-稀土离子配合物混合，均匀分散成混合浆料；

(3)将步骤(3)中制备的均匀分散的混合浆料抄造成纸并干燥，得到细菌纤维素-植物纤维复合荧光纸。

进一步地，步骤(1)中所述细菌纤维素由细菌微生物体外合成，培养条件为静态或动态发酵培养条件；所述细菌微生物为葡萄糖醋杆菌属、醋酸菌属、土壤杆菌属、假单胞杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、气杆菌属、固氮菌属、根瘤菌属和八叠球菌属中的一种。

进一步地，步骤(1)中所述细菌纤维素与稀土元素离子溶液混合前先将细菌纤维素湿膜切割成小块，加入水中，并用高速分散设备使其分散均匀成浆。所述分散的时间为10～30s，防止分散时间过久造成细菌纤维素的纳米孔隙结构被破坏。

进一步地，步骤(1)所述的稀土元素包括铈(Ce)、钕(Nd)、铕(Eu)、铽(Tb)、铥(Tm)、镱(Yb)中的一种或几种；所述稀土元素离子是稀土元素二价或者三价离子。

进一步地，步骤(1)中细菌纤维素的干重与稀土离子的质量比为4～1.5。