一种抗菌改性石头纸及生产制备方法

技术领域

本发明属于石头纸制备技术领域，尤其涉及一种抗菌改性石头纸及生产制备方法。

背景技术

随着经济发展，造纸业由于人们对纸的需要发展起来，由于需要消耗木材和水资源才能够制备出合格的纸料，造成对环境的严重破，现有通过对碳酸钙石头纸的制备能够降低对木材和水资源的效果。

中国专利文献CN109591340A公开了一种抗菌石头纸的生产方法，包括：1)制备抗菌复合改性母粒、2)制备改性碳酸钙母粒、3)制备抗菌石头纸。本发明是在石头纸基层的一面或两面赋予了纳米无机抗菌剂－碳酸钙复合改性层，使抗菌石头纸在具有耐化学腐蚀、耐水防潮、不变形、拉伸强度和撕裂强度好的同时，具备优异的抗菌、抑菌性能，可直接应用于食品、药品的包装。同时较传统抗菌材料具有更好的环保特性。纳米TiO2不仅可以有抗菌效果，还能通过光催化进一步提高石头纸材料的易降解性，但在实际使用时，仍存在一定的缺陷，如缺乏对抗菌改性后的隔热处理能力，并且在延展加工时容易导致微粒发生团聚，不能很好的满足规模化生产加工需要。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决缺乏对抗菌改性后的隔热处理能力，并且在延展加工时容易导致存蓄微粒发生团聚的问题，而提出的一种抗菌改性石头纸及生产制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种抗菌改性石头纸，包括共挤的抗菌膜层和基层，所述抗菌膜层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体70-80％、改性抗菌颗粒2-5％、偶联剂1％、挤出助剂2-5％、聚丙烯14-23％、吸水颗粒2-5％；所述基层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体70-80％、偶联剂1％、挤出助剂2-5％、聚丙烯14-23％和吸水颗粒2-5％。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述改性颗粒为石墨烯复合聚乳酸载银锌微粒，且负载聚乳酸微粒为载银和锌纳米颗粒的共混物。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述吸水颗粒为热塑性淀粉、滑石粉、SiC微粉和钛白粉中的一种或组合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述偶联剂为有机硅树脂和聚酰胺树脂中的至少一种。

作为上述技术方案的进一步描述：

还包括一种抗菌改性石头纸的生产制备方法，具体包括以下步骤：

S101、制备改性聚乳酸，将聚乳酸材料加入溶剂中，在室温下搅拌12h直到聚乳酸全部溶解，然后将定量的银纳米颗粒和锌纳米颗粒加入到上述溶液中，搅拌24h，使其混合均匀，超声水浴中超声20min，使银纳米和锌纳米粒子均匀分散在聚乳酸溶剂内，静置消泡后，留置备用；

S102、将制备好的聚乳酸溶剂加入氧化石墨烯分散液内，充分升温混料后，聚乳酸溶剂热交联至氧化石墨烯微孔内，得到改性石墨烯溶液，并留制备用；

S103、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，并将改性石墨烯溶液、加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到抗菌膜层母料；

S104、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，同步加入加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到基层母料；

S105、将得到基层母料和抗菌膜层母料送入双螺杆挤出机内，挤出机双螺杆将母料熔化并旋转后通过机头产生压力挤出，机头挤出母料拉伸成膜后，切割得到石头纸主体。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S1O1中，聚乳酸材料溶剂为六氟异丙醇(HFIP)，且质量分数为15％。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S105中，挤出机挤出方式为压延膜、流延膜和双向拉伸吹膜中的一种，且挤出机机身温度为175℃-198℃，且螺杆转速控制在22-52r/min。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述双向拉伸吹膜还包括在挤出机机头部分挤出中空膜管，并在机头通入压缩惰性空气向外膨胀延伸膜管，并以内腔吹扫装置向纵向两侧吹扫延展拉伸，双向组织进行拉伸处理。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S102中氧化石墨烯热交联温度为55-60℃。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S103和S104中搅拌速率为1000～2000r/min，且控制温度为65-70℃。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，石墨烯表面在与聚乙烯接枝时，聚乙烯内纳米银及纳米锌微粒能够形成共价键复合在石墨烯表面，有效提高抗菌处理性能，并在膜层共挤吹出后能够改善纸面表观性能和耐热强度，同时双向延展拉伸的母料能够在吹出后避免石墨烯颗粒团聚，提高改性颗粒的流动延展性，聚乳酸在与超细碳酸钙粉体和聚丙烯交联后能够提高物理强度，具有较高的拉伸强度和伸长率，良好的耐磨、耐油、抗菌能力，有利于实现粘附面的抗菌强度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供一种技术方案：一种抗菌改性石头纸，包括共挤的抗菌膜层和基层，所述抗菌膜层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体70％、改性抗菌颗粒2％、偶联剂1％、挤出助剂2％、聚丙烯14％、吸水颗粒2％；所述基层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体70％、偶联剂1％、挤出助剂2％、聚丙烯14％和吸水颗粒2％，所述改性颗粒为石墨烯复合聚乳酸载银锌微粒，且负载聚乳酸微粒为载银和锌纳米颗粒的共混物，所述吸水颗粒为热塑性淀粉、滑石粉、SiC微粉和钛白粉中的一种或组合，所述偶联剂为有机硅树脂和聚酰胺树脂中的至少一种。

一种抗菌改性石头纸的生产制备方法，具体包括以下步骤：

S101、制备改性聚乳酸，将聚乳酸材料加入溶剂中，在室温下搅拌12h直到聚乳酸全部溶解，然后将定量的银纳米颗粒和锌纳米颗粒加入到上述溶液中，搅拌24h，使其混合均匀，超声水浴中超声20min，使银纳米和锌纳米粒子均匀分散在聚乳酸溶剂内，静置消泡后，留制备用，所述S1O1中，聚乳酸材料溶剂为六氟异丙醇(HFIP)，且质量分数为15％；

S102、将制备好的聚乳酸溶剂加入氧化石墨烯分散液内，充分升温混料后，聚乳酸溶剂热交联至氧化石墨烯微孔内，得到改性石墨烯溶液，并留制备用，所述S102中氧化石墨烯热交联温度为55-60℃；

S103、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，并将改性石墨烯溶液、加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到抗菌膜层母料；

S104、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，同步加入加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到基层母料；

所述S103和S104中搅拌速率为1000～2000r/min，且控制温度为65-70℃；

S105、将得到基层母料和抗菌膜层母料送入双螺杆挤出机内，挤出机双螺杆将母料熔化并旋转后通过机头产生压力挤出，机头挤出母料拉伸成膜后，切割得到石头纸主体，所述S105中，挤出机挤出方式为压延膜、流延膜和双向拉伸吹膜中的一种，且挤出机机身温度为175℃-198℃，且螺杆转速控制在22-52r/min，其中，双向拉伸吹膜还包括在挤出机机头部分挤出中空膜管，并在机头通入压缩惰性空气向外膨胀延伸膜管，并以内腔吹扫装置向纵向两侧吹扫延展拉伸，双向组织进行拉伸处理。

实施方式具体为：吸水颗粒为热塑性淀粉、滑石粉和SiC微粉和钛白粉，能够在制备后利用自身吸水性去除石头纸生产中的水分子，有效提高耐湿抗腐蚀强度，同时能够通过吸水性降低石头纸制备后内挤出气泡，有效提高石头纸生产后的美观强度。

实施例2

本发明提供一种技术方案：一种抗菌改性石头纸，包括共挤的抗菌膜层和基层，所述抗菌膜层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体80％、改性抗菌颗粒5％、偶联剂1％、挤出助剂5％、聚丙烯23％、吸水颗粒5％；所述基层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体80％、偶联剂1％、挤出助剂5％、聚丙烯23％和吸水颗粒5％，所述改性颗粒为石墨烯复合聚乳酸载银锌微粒，且负载聚乳酸微粒为载银和锌纳米颗粒的共混物，所述吸水颗粒为热塑性淀粉、滑石粉、SiC微粉和钛白粉中的一种或组合，所述偶联剂为有机硅树脂和聚酰胺树脂中的至少一种。

一种抗菌改性石头纸的生产制备方法，具体包括以下步骤：

S101、制备改性聚乳酸，将聚乳酸材料加入溶剂中，在室温下搅拌12h直到聚乳酸全部溶解，然后将定量的银纳米颗粒和锌纳米颗粒加入到上述溶液中，搅拌24h，使其混合均匀，超声水浴中超声20min，使银纳米和锌纳米粒子均匀分散在聚乳酸溶剂内，静置消泡后，留制备用，所述S1O1中，聚乳酸材料溶剂为六氟异丙醇(HFIP)，且质量分数为15％；

S102、将制备好的聚乳酸溶剂加入氧化石墨烯分散液内，充分升温混料后，聚乳酸溶剂热交联至氧化石墨烯微孔内，得到改性石墨烯溶液，并留制备用，所述S102中氧化石墨烯热交联温度为55-60℃；

S103、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，并将改性石墨烯溶液、加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到抗菌膜层母料；

S104、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，同步加入加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到基层母料；

所述S103和S104中搅拌速率为1000～2000r/min，且控制温度为65-70℃；

S105、将得到基层母料和抗菌膜层母料送入双螺杆挤出机内，挤出机双螺杆将母料熔化并旋转后通过机头产生压力挤出，机头挤出母料拉伸成膜后，切割得到石头纸主体，所述S105中，挤出机挤出方式为压延膜、流延膜和双向拉伸吹膜中的一种，且挤出机机身温度为175℃-198℃，且螺杆转速控制在22-52r/min，其中，双向拉伸吹膜还包括在挤出机机头部分挤出中空膜管，并在机头通入压缩惰性空气向外膨胀延伸膜管，并以内腔吹扫装置向纵向两侧吹扫延展拉伸，双向组织进行拉伸处理。

实施例3

本发明提供一种技术方案：一种抗菌改性石头纸，包括共挤的抗菌膜层和基层，所述抗菌膜层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体75％、改性抗菌颗粒3.5％、偶联剂1％、挤出助剂3.5％、聚丙烯18％、吸水颗粒3.5％；所述基层包括以下组分按重量百分比计：超细碳酸钙粉体75％、偶联剂1％、挤出助剂3.5％、聚丙烯18％和吸水颗粒3.5％，所述改性颗粒为石墨烯复合聚乳酸载银锌微粒，且负载聚乳酸微粒为载银和锌纳米颗粒的共混物，所述吸水颗粒为热塑性淀粉、滑石粉、SiC微粉和钛白粉中的一种或组合，所述偶联剂为有机硅树脂和聚酰胺树脂中的至少一种。

一种抗菌改性石头纸的生产制备方法，具体包括以下步骤：

S101、制备改性聚乳酸，将聚乳酸材料加入溶剂中，在室温下搅拌12h直到聚乳酸全部溶解，然后将定量的银纳米颗粒和锌纳米颗粒加入到上述溶液中，搅拌24h，使其混合均匀，超声水浴中超声20min，使银纳米和锌纳米粒子均匀分散在聚乳酸溶剂内，静置消泡后，留制备用，所述S1O1中，聚乳酸材料溶剂为六氟异丙醇(HFIP)，且质量分数为15％；

S102、将制备好的聚乳酸溶剂加入氧化石墨烯分散液内，充分升温混料后，聚乳酸溶剂热交联至氧化石墨烯微孔内，得到改性石墨烯溶液，并留制备用，所述S102中氧化石墨烯热交联温度为55-60℃；

S103、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，并将改性石墨烯溶液、加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到抗菌膜层母料；

S104、将超细碳酸钙粉体在温度下进行高温搅拌，加入吸水颗粒混合后，加入偶联剂进行混合处理，在混合处理后，同步加入加工助剂、聚丙烯混合后，通过密炼机熔融后，通过制粒机得到粒料母料，得到基层母料；

所述S103和S104中搅拌速率为1000～2000r/min，且控制温度为65-70℃；

S105、将得到基层母料和抗菌膜层母料送入双螺杆挤出机内，挤出机双螺杆将母料熔化并旋转后通过机头产生压力挤出，机头挤出母料拉伸成膜后，切割得到石头纸主体，所述S105中，挤出机挤出方式为压延膜、流延膜和双向拉伸吹膜中的一种，且挤出机机身温度为175℃-198℃，且螺杆转速控制在22-52r/min，其中，双向拉伸吹膜还包括在挤出机机头部分挤出中空膜管，并在机头通入压缩惰性空气向外膨胀延伸膜管，并以内腔吹扫装置向纵向两侧吹扫延展拉伸，双向组织进行拉伸处理。

试验例

将实施例1-3制备的石头纸与市售石头纸为对比例，做菌落培育试验，菌落优选为家庭常见的金黄色葡萄球菌，取20x20mm样品片置于培养基内，将菌种接种至样品石头纸表面，放入恒温培养箱中培养，培养条件为35℃24h，通过适量0.03mol/L磷酸盐缓冲液洗下菌态，进行显微镜计数，同时观察表观情况，并通过100℃烘烤卷曲时间，得出结果如下表所示：

由上表可知，随着改性颗粒数量的添加，团聚现象逐渐增大，导致银锌离子与菌落接触面减少，影响到抗菌能力以及抗火能力的变化，实施例2制备的石头纸具有较高的抗菌能力，且表观情况光滑，抗火卷曲时间较长，因此实施例2本发明的优先实施例。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。