一种壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸的制备方法与应用 |
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| 申请号 | CN201510881948.7 | 申请日 | 2015-12-03 | 公开(公告)号 | CN105544302A | 公开(公告)日 | 2016-05-04 |
| 申请人 | 华南理工大学; | 发明人 | 杨飞; 张杨; 冯郁成; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于特种纸制备技术领域，具体公开了一种壳聚糖/羟丙基 纤维 素复合抗菌纸的制备方法与应用。所述制备方法包括以下步骤：将羟丙基 纤维素 溶液和壳聚糖溶液混合均匀，通入惰性气体；加入自由基引发剂，反应后调节体系pH值，过滤沉淀，得到粗产物，将粗产物溶于 盐酸 溶液中，过滤，得到壳聚糖/羟丙基纤维素复合 抗菌剂 ；将壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。本发明中，羟丙基纤维素通过自由基反应接枝到壳聚糖中制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂是一种绿兼具抗 真菌 和抗细菌功能的生态环保型抗菌剂，绿色环保， 生物 相容性 好，不造成二次污染，可有效地避免耐药性的产生。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸的制备方法与应用技术领域背景技术[0003] 抗菌纸是指具有抗菌性能的纸张，在食品包装或医用方面均有广泛的应用。目前抗菌纸所使用的抗菌剂多属于单一的有机抗菌剂，其在纸张强度、安全及环保等方面存在很大的缺陷，且会使微生物产生耐药性问题。随着人们生活水平的提高和安全环保意识的加强，有必要开发新型的安全性、耐久性、环保性更好的复合抗菌剂用于生产抗菌效果好、纸张强度高的新型抗菌纸。 发明内容[0004] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸的制备方法。 [0005] 本发明的另一目的在于提供上述制备方法制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0006] 本发明的再一目的在于提供上述壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸的应用。 [0007] 本发明目的通过以下技术方案实现： [0008] 一种壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸的制备方法，包括以下步骤： [0009] (1)将羟丙基纤维素溶液和壳聚糖溶液混合均匀，对混合体系通入惰性气体；在搅拌下滴加计算量的自由基引发剂，引发自由基共聚反应，反应后调节体系pH值，过滤沉淀，将沉淀物搅散成细小的絮状，并将该体系恒温振荡，得到粗产物，将该粗产物溶于盐酸溶液中，加热并过滤，得到的沉淀物即为壳聚糖/羟丙基纤维素复合(CSPC)抗菌剂； [0010] (2)将步骤(1)制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂均匀的涂布在纸上，即得到所述壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0011] 步骤(1)中称取一定量的羟丙基纤维素并搅拌溶于pH＝6的去离子水中制得羟丙基纤维素溶液，称取一定量的低分子量壳聚糖溶于pH＝6的去离子水中制得壳聚糖溶液。 [0012] 步骤(1)中所述的壳聚糖溶液中的壳聚糖与羟丙基纤维素溶液中的羟丙基纤维素的质量比为1:(1～10)；所述共聚反应的时间为2～4h。 [0013] 步骤(1)中所述壳聚糖分子量为8000～15000；所述自由基引发剂为硝酸铈铵-EDTA复合自由基引发剂。 [0014] 步骤(1)中以0.5～1mL/s的速度滴加自由基引发剂。 [0015] 步骤(1)中所述惰性气体为氮气，通入惰性气体的时间为20min，温度为30～50℃；所述共聚反应完冷却后，加入NaOH溶液调节体系pH值至9～11。所述NaOH溶液的质量分数可以优选为5％。 [0016] 步骤(1)中所述恒温振荡是指将体系放在恒温(30℃)摇床内以100～300r/min的速度振荡24～36h。 [0017] 步骤(1)中所述盐酸溶液的pH值为2；所述加热并过滤是指将溶液加热至60～80℃，然后趁热过滤。 [0018] 步骤(1)中所述羟丙基纤维素通过以下步骤制得：将纤维素溶解在DMSO/PF(二甲基亚砜/多聚甲醛)体系中，加入NaOH溶液，在30℃碱化l～2h；抽真空后加入环氧丙烷，搅拌均匀；然后升温到60℃左右，反应3～6h；降温到30℃，再加入环氧丙烷，升温到70～85℃左右反应4h，之后冷却到60℃，调节pH值；沉析、洗涤、干燥后得到羟丙基纤维素。 [0019] 所述的干燥是指真空干燥。 [0020] 步骤(2)所述的纸通过以下步骤制得：利用打浆机对漂白木浆进行打浆，打浆度为40～45°SR，然后抄造成纸。 [0021] 上述制备方法获得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0022] 上述壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸在生活用纸和食品包装纸领域的应用。 [0023] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果： [0024] 本发明采用壳聚糖作为抗菌剂，其在安全性、抑菌性、成膜性、生物降解性等方面具有很大的优点。本发明把羟丙基纤维素通过自由基聚合反应接枝到壳聚糖(CS)分子结构中，能提高壳聚糖的成膜性、力学强度和抗水性，使得壳聚糖能更好的发挥抗菌效果，同时羟丙基纤维素还能显著的提高纸张强度，所得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸不仅具有很好的抗菌性且具有优异的物理性能。 [0025] 本发明将天然纤维素醚衍生物——羟丙基纤维素(HPC)，通过自由基聚合反应接枝到壳聚糖(CS)分子结构中，制备具有温度敏感性的壳聚糖/羟丙基纤维素复合(CSPC)抗菌剂，由此制备的抗菌剂是一种绿兼具抗真菌和抗细菌功能的生态环保型抗菌剂，绿色环保，生物相容性好，不造成二次污染，可有效地避免耐药性的产生。 具体实施方式[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明制备方法中各起始原料可从市场购得或按照现有技术方法制备获得。 [0027] 实施例1 [0028] (1)将纤维素溶解在DMSO/PF体系中，加入NaOH溶液，在30℃碱化1h。抽真空后加入环氧丙烷，搅拌均匀；然后升温到60℃左右，反应3h；降温到30℃，再加入环氧丙烷，升温到85℃左右反应4h，之后冷却到60℃，调节pH值；沉析、洗涤、干燥后得到羟丙基纤维素。 [0029] (2)称取一定量(1)制得的羟丙基纤维素，于30℃溶解于去离子水中，并搅拌溶解12h，待用；称取一定量分子量为8000的壳聚糖溶解于去离子水中，将羟丙基纤维素溶液和壳聚糖溶液按照比例混合均匀(羟丙基纤维素和壳聚糖质量比为10:1)，并于30℃下对混合体系通氮气20min，在搅拌下以0.5ml/s的速度加入相对壳聚糖质量1％的硝酸铈铵-EDTA复合自由基引发剂，引发自由基共聚反应，反应2.5h后，冷却，加入质量分数为5％的NaOH溶液调节体系pH值至11左右，过滤沉淀，将沉淀物搅散成细小的絮状，并将该体系放在恒温(30℃)摇床内以200r/min的速度振荡至少24h，得到粗产物，后将该粗产物溶于pH值为2的盐酸溶液中，升温至60℃，趁热过滤，得到壳聚糖/羟丙基纤维素复合(CSPC)抗菌剂沉淀物。 [0030] (3)对漂白木浆进行打浆，通过纸页长网纸机定量为70/m2的纸，利用涂布机将步骤(2)制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述甲壳素壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0031] 实施例2 [0032] (1)将纤维素溶解在DMSO/PF体系中，加入NaOH溶液，在30℃碱化2h；抽真空后加入环氧丙烷，搅拌均匀；然后升温到60℃左右，反应5h；降温到30℃，再加入环氧丙烷，升温到70℃左右反应4h，之后冷却到60℃，调节pH值；沉析、洗涤、干燥后得到羟丙基纤维素。 [0033] (2)称取一定量(1)制得的羟丙基纤维素，于30℃溶解于去离子水中，并搅拌溶解12h，待用；称取一定量分子量为10000的壳聚糖溶解于去离子水中，将羟丙基纤维素溶液和壳聚糖溶液按照比例混合均匀(羟丙基纤维素和壳聚糖质量比为8:1)，并于50℃下对混合体系通氮气20min，在搅拌下以0.5ml/s的速度加入相对壳聚糖质量1％的硝酸铈铵-EDTA复合自由基引发剂，引发自由基共聚反应，反应2.5h后，冷却，加入质量分数为5％的NaOH溶液调节体系pH值至10左右，过滤沉淀，将沉淀物搅散成细小的絮状，并将该体系放在恒温(30℃)摇床内以100r/min的速度振荡至少30h，得到粗产物，后将该粗产物溶于pH值为2的盐酸溶液中，升温至60℃，趁热过滤，得到壳聚糖/羟丙基纤维素复合(CSPC)抗菌剂沉淀物。 [0034] (3)对漂白木浆进行打浆，通过长网纸机抄造定量为70g/m2的纸，利用涂布机将步骤(2)制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述甲壳素壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0035] 实施例3 [0036] (1)将纤维素溶解在DMSO/PF体系中，加入NaOH溶液，在30℃碱化lh；抽真空后加入环氧丙烷，搅拌均匀；然后升温到60℃左右，反应6h；降温到30℃，再加入环氧丙烷，升温到80℃左右反应4h，之后冷却到60℃，调节pH值；沉析、洗涤、干燥后得到羟丙基纤维素。 [0037] (2)称取一定量(1)制得的羟丙基纤维素，于40℃溶解于去离子水中，并搅拌溶解12h，待用；称取一定量分子量为12000的壳聚糖溶解于去离子水中，将羟丙基纤维素溶液和壳聚糖溶液按照比例混合均匀(羟丙基纤维素和壳聚糖质量比为4:1)，并于40℃下对混合体系通氮气20min，在搅拌下以1ml/s的速度加入相对壳聚糖质量1％的硝酸铈铵-EDTA复合自由基引发剂，引发自由基共聚反应，反应3h后，冷却，加入质量分数为5％的NaOH溶液调节体系pH值至9左右，过滤沉淀，将沉淀物搅散成细小的絮状，并将该体系放在恒温(30℃)摇床内以300r/min的速度振荡至少24h，得到粗产物，后将该粗产物溶于pH值为2的盐酸溶液中，升温至60℃，趁热过滤，得到壳聚糖/羟丙基纤维素复合(CSPC)抗菌剂沉淀物。 [0038] (3)对漂白木浆进行打浆，通过长网纸机抄造定量为70g/m2的纸，利用涂布机将步骤(2)制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述甲壳素壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0039] 实施例4 [0040] (1)将纤维素溶解在DMSO/PF体系中，加入NaOH溶液，在35℃碱化2h；抽真空后加入环氧丙烷，搅拌均匀；然后升温到60℃左右，反应3h；降温到30℃，再加入环氧丙烷，升温到75℃左右反应4h，之后冷却到60℃，调节pH值；沉析、洗涤、干燥后得到羟丙基纤维素。 [0041] (2)称取一定量(1)制得的羟丙基纤维素，于30℃溶解于去离子水中，并搅拌溶解12h，待用；称取一定量分子量为15000的壳聚糖溶解于去离子水中，将羟丙基纤维素溶液和壳聚糖溶液按照比例混合均匀(羟丙基纤维素和壳聚糖质量比为1:1)，并于30℃下对混合体系通氮气20min，在搅拌下以1ml/s的速度加入相对壳聚糖质量1％的硝酸铈铵-EDTA复合自由基引发剂，引发自由基共聚反应，反应4h后，冷却，加入质量分数为5％的NaOH溶液调节体系pH值至9左右，过滤沉淀，将沉淀物搅散成细小的絮状，并将该体系放在恒温(30℃)摇床内以200r/min的速度振荡至少24h，得到粗产物，后将该粗产物溶于pH值为2的盐酸溶液中，升温至80℃，趁热过滤，得到壳聚糖/羟丙基纤维素复合(CSPC)抗菌剂沉淀物。 [0042] (3)对漂白木浆进行打浆，通过长网纸机抄造定量为70g/m2的纸，利用涂布机将步骤(2)制得的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂均匀的涂布在纸上得到所述甲壳素壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌纸。 [0043] 实施例5：抗菌纸抑菌性能和纸张物理强度性能检测 [0044] 将上述实施例1-4中所制得的抗菌纸测量抑菌圈大小，方法为标准方法CLSI，即抗菌纸与空白原纸分别切成相同大小圆片，在琼脂培养基中培养24h，温度为37℃，菌种为大肠杆菌(广东省微生物所保藏中心提供)。后测量样品周边空白区直径，空白区即为抑菌区，没有菌种生长，结果列于表1中。 [0045] 表1各种抗菌纸的抑菌圈大小 [0046] [0047] 从表1中可以看出，采用本发明的实施例加入羟丙基纤维素的壳聚糖/羟丙基纤维素复合抗菌剂的抗菌效果比不加羟丙基纤维素的抗菌效果好。随着壳聚糖量的增加，抑菌圈直径逐渐增大。 [0048] 将上述实施例1-4中所制得的抗菌纸平衡水分24h，用抗张强度仪、撕裂度仪、耐折度仪等测试仪器检测纸张各项指标，结果如表2所示。 [0049] 表2纸张性能检测 [0050] [0051] 从表2中可以看出，采用本发明的实施例羟丙基纤维素的加入量越多，抗菌纸的物理强度越好。 |
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