一种抗菌橡皮泥的制备方法

技术领域

本发明涉及橡皮泥制备技术领域，特别是涉及一种抗菌橡皮泥的制备方法。

背景技术

橡皮泥，自从1956年问世以来，橡皮泥就成了孩子们最喜爱的玩具。最开始的橡皮泥只有灰白一种颜色，但随后的几年里橡皮泥就有了各种各样的颜色和香味。包括夜光的、金色、银色、香波味、刮胡水味等等。另外，在动画的发展史上，有过很多经典动画是用橡皮泥作为材料，通过定格动画技术做出的动画。

发展到今天，橡皮泥的材质和工艺都发生了很大改变，不像以前，不能混色，不能重复使用，而且比较粗糙发硬，现在升级版橡皮泥的称谓是‘彩泥’，再高端的叫“超轻粘土”有代表性的就是“欧克泥”。传统橡皮泥只要一些你家厨房里常用的原料，就可做出一套这种传统的橡皮泥。橡皮泥有工业橡皮泥和小孩耍的普通橡皮泥之分。

工业上使用类是橡皮泥的泥状物，有广泛用途。用途：高级彩色泥土无毒、环保，主要用于工艺品、五金、塑胶开模、学生雕塑，可循环使用，久置不变质。油粘土-新型橡皮泥，该类型橡皮泥主要以碳酸钙等为原料，以液体石蜡为油性成分。与甘油等配制而成，可供幼儿、儿童及有关人员练习制作陶瓷工艺品等使用的油粘土。

橡皮泥由于其色彩鲜艳、使用方便，成为小孩子常用的玩具之一，小朋友可以利用橡皮泥进行学习，创造一些自己喜欢的东西。目前橡皮泥都不具备抗菌的功能，会通过接触传播细菌，不利于长期接触使用。

因此，发明一种抗菌橡皮泥对橡皮泥制备技术领域具有积极意义。。

发明内容

本发明提供一种抗菌橡皮泥的制备方法。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种抗菌橡皮泥的制备方法，包括以下步骤：

S1、将120～150g竹纤维置于烧杯中，继续向烧杯加入600～700ml氢氧化钾溶液，搅拌得到纤维素悬浮液，将纤维素悬浮液抽滤，去除滤液得到碱化纤维素，将制得的碱化纤维素放入带有搅拌器和滴液漏斗的四口烧瓶中，向四口烧瓶中加入400～450ml氢氧化钾溶液，加热升温，用滴液漏斗向四口烧瓶中滴加12～15mL二硫化碳，搅拌反应，得到反应产物；

S2、将上述反应产物与400～500mL硫酸镁溶液混合搅拌30～35min，过滤，去除滤液得到滤渣，将滤渣用无水乙醇洗涤后置于烘箱中，加热升温，干燥，得到固体纤维素黄酸酯，向固体纤维素黄酸酯中加入100～120mL氢氧化钾溶液，浸渍后取出，得到粘胶纤维，备用；

S3、将40～50g壳聚糖溶于100～120mL乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，取10～15g的琼脂粉搅拌分散于装有50～60mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，加热升温，加热溶解，得到琼脂溶液；

S4、将壳聚糖溶液，纳米铂金溶液和琼脂溶液共混，共混合后放入水浴锅中搅拌反应，得到反应产物，将反应产物倒入结晶皿中，放入冰箱中冷冻，取出反应产物解冻后浸泡在无水乙醇中7～8h，将浸泡过无水乙醇的反应产物放入冷冻干燥机中，冷冻干燥，得到多孔抗菌凝胶；

S5、将备用的粘胶纤维放入坩埚中，在氮气保护下升温，保温炭化处理，得到竹炭粘胶纤维，将玉米淀粉与竹炭粘胶纤维混合得到混合粉料，将40～50g混合粉料放入烧杯中，向烧杯中加入200～250mL蒸馏水，搅拌混合10～15min，得到悬浮液，对烧杯加热升温至50～55℃，将多孔抗菌凝胶放入悬浮液中浸泡4～5h，过滤分离得到橡皮泥基料；

S6、按重量份数计，将30～35份橡皮泥基料、1～3份瓜尔胶、1～2份羧甲基纤维素钠、6～15份山梨糖醇、8～10份蜂蜡、10～15份海藻酸钠混合置于拌料机中，加热升温，保温搅拌，放入蒸汽烘干机中，加热升温，烘干后得到

优选的，所述S1中氢氧化钾溶液质量分数为25％，加热升温后温度为60～65℃，滴液漏斗滴加速率为3～5mL/min，搅拌反应时间为2～3h。

优选的，所述S2中硫酸镁溶液质量分数为25％，烘箱加热升温后温度为50～55℃，干燥时间为2～3h，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，浸渍时间为2～3h。

优选的，所述S3中乙酸溶液的质量分数为85％，水浴锅加热升温后温度为90～100℃，加热溶解时间为30～40min。

优选的，所述S4中壳聚糖溶液，纳米铂金溶液和琼脂溶液混合体积比为2︰1，水浴锅加热后温度为70～80℃，搅拌反应时间为30～40min，冰箱设定温度为-5～0℃，冷冻时间为20～24h，冷冻干燥温度为-30～-20℃，时间为3～4h。

优选的，所述S5中氮气保护下升温后温度为300～350℃，保温炭化处理时间为20～25min，玉米淀粉与竹炭粘胶纤维混合质量比为3︰1，对烧杯加热升温后温度为50～55℃。

优选的，所述S6中加热升温后温度为50～55℃，保温搅拌时间为40～50min，蒸汽烘干机加热升温后温度为80～90℃，控制烘干机中空气相对湿度为80％。

与现有技术相比，本发明抗菌橡皮泥的制备方法的有益效果是：

(1)本发明将竹纤维用氢氧化钾溶液处理，碱化脱胶，得到碱化纤维素，在碱性条件下将碱化纤维素与二硫化碳混合，加热反应得到反应产物，向反应产物中滴加硫酸镁，凝固沉淀经过滤、洗涤干燥得到固体纤维素黄酸酯，将固体纤维素黄酸酯用稀氢氧化钾溶液水解皂化，得到粘胶纤维，配置一定浓度的壳聚糖溶液，纳米铂金溶液与琼脂溶液，三者共混后经结晶、冷冻、浸泡无水乙醇、再冷冻干燥得到多孔抗菌凝胶，将粘胶纤维炭化制备竹炭粘胶纤维，将多孔抗菌凝胶浸泡于竹炭粘胶纤维与玉米淀粉的混合悬浮液中，得到橡皮泥基料，再将橡皮泥基料、瓜尔胶、山梨糖醇、蜂蜡、海藻酸钠等原料混合加热，搅拌形成均质体系，得到高粘弹性保水可食用橡皮泥，本发明制备的竹炭粘胶纤维分子链上的羧基与壳聚糖上的氨基可发生很强的离子交联作用，能够提高橡皮泥的粘弹性能，以多孔抗菌凝胶为橡皮泥的骨架原料，通过淀粉、纤维素、壳聚糖、琼脂之间的强氢键相互作用，它们都能够吸附空气中水汽，形成了水凝胶的网状保水结构，使橡皮泥形成均一体系，不易龟裂；

(2)本发明中所用材料为食品级原料，由于壳聚糖的羟基和纤维素与琼脂的羟基之间的氢键作用，或壳聚糖的氨基与羟基之间的作用，使得共混物的碳碳键、碳氧键和碳氢键难以断裂，从而使橡皮泥脱水更加困难，提高橡皮泥的热稳定性，同时壳聚糖中小分子糖在纳米铂金的催化作用下具有抗菌作用。所制备的竹炭粘胶纤维由于单位细度细，可使橡皮泥手感柔滑，竹炭纤维粘胶弹性好能够使橡皮泥的韧性提高，并且它具有竹炭的多孔特性有利于橡皮泥染色，与壳聚糖等其他吸水原料协同作用，提高橡皮泥的保水吸水性能，所用琼脂在常温下为无定型状态，起到增黏作用，形成具有独特回弹性的抗菌橡皮泥，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面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。

称取120～150g竹纤维置于烧杯中，继续向烧杯加入600～700mL质量分数为40％氢氧化钾溶液，搅拌得到纤维素悬浮液，将纤维素悬浮液抽滤，去除滤液得到碱化纤维素，将制得的碱化纤维素放入带有搅拌器和滴液漏斗的四口烧瓶中，向四口烧瓶中加入400～450mL质量分数为25％的氢氧化钾溶液，加热升温至60～65℃，用滴液漏斗以3～5mL/min的滴加速率向四口烧瓶中滴加12～15mL二硫化碳，搅拌反应2～3h，得到反应产物；将上述反应产物与400～500mL质量分数为25％的硫酸镁溶液混合搅拌30～35min，过滤，去除滤液得到滤渣，将滤渣用无水乙醇洗涤后置于烘箱中，加热升温至50～55℃，干燥2～3h，得到固体纤维素黄酸酯，向固体纤维素黄酸酯中加入100～120mL质量分数为20％的氢氧化钾溶液，浸渍2～3h后取出，得到粘胶纤维，备用；将40～50g壳聚糖溶于100～120mL质量分数为85％的乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，取10～15g的琼脂粉搅拌分散于装有50～60mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至90～100℃，加热溶解30～40min，得到琼脂溶液；将壳聚糖溶液，纳米铂金溶液和琼脂溶液按体积比为20︰1:10共混，共混合后放入加热至70～80℃的水浴锅中搅拌反应30～40min，得到反应产物，将反应产物倒入结晶皿中，放入设定温度为-5～0℃的冰箱中冷冻20～24h，取出反应产物解冻后浸泡在无水乙醇中7～8h，将浸泡过无水乙醇的反应产物放入冷冻干燥机中，在-30～-20℃下冷冻干燥3～4h，得到多孔抗菌凝胶；将备用的粘胶纤维放入坩埚中，在氮气保护下升温至300～350℃，保温炭化处理20～25min，得到竹炭粘胶纤维，将玉米淀粉与竹炭粘胶纤维按质量比为3︰1混合得到混合粉料，将40～50g混合粉料放入烧杯中，向烧杯中加入200～250mL蒸馏水，搅拌混合10～15min，得到悬浮液，对烧杯加热升温至50～55℃，将多孔抗菌凝胶放入悬浮液中浸泡4～5h，过滤分离得到橡皮泥基料；按重量份数计，将30～35份橡皮泥基料、1～3份瓜尔胶，1～2份羧甲基纤维素钠、6～15份山梨糖醇、8～10份蜂蜡、10～15份海藻酸钠混合置于拌料机中，加热升温至50～55℃，保温搅拌40～50min，放入蒸汽烘干机中，加热升温至80～90℃，控制烘干机中空气相对湿度为80％，烘干后得到高粘弹性保水抗菌橡皮泥。

实施例1，一种抗菌橡皮泥的制备方法，包括如下步骤：

将100g竹纤维置于烧杯中，继续向烧杯加入600mL质量分数为40％氢氧化钾溶液，搅拌得到纤维素悬浮液，将纤维素悬浮液抽滤，去除滤液得到碱化纤维素，将制得的碱化纤维素放入带有搅拌器和滴液漏斗的四口烧瓶中，向四口烧瓶中加入400mL质量分数为25％的氢氧化钾溶液，加热升温至60℃，用滴液漏斗以3mL/min的滴加速率向四口烧瓶中滴加15mL二硫化碳，搅拌反应2h，得到反应产物；将上述反应产物与400mL质量分数为25％的硫酸镁溶液混合搅拌30min，过滤，去除滤液得到滤渣，将滤渣用无水乙醇洗涤后置于烘箱中，加热升温至50℃，干燥2h，得到固体纤维素黄酸酯，向固体纤维素黄酸酯中加入100mL质量分数为20％的氢氧化钾溶液，浸渍2h后取出，得到粘胶纤维，备用；将40g壳聚糖溶于100mL质量分数为85％的乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，取10g的琼脂粉搅拌分散于装有50mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至90℃，加热溶解30min，得到琼脂溶液；将壳聚糖溶液，纳米铂金溶液和琼脂溶液按体积比为2︰1共混，共混合后放入加热至70℃的水浴锅中搅拌反应30min，得到反应产物，将反应产物倒入结晶皿中，放入设定温度为-5℃的冰箱中冷冻20h，取出反应产物解冻后浸泡在无水乙醇中7h，将浸泡过无水乙醇的反应产物放入冷冻干燥机中，在-30℃下冷冻干燥3h，得到多孔抗菌凝胶；将备用的粘胶纤维放入坩埚中，在氮气保护下升温至300℃，保温炭化处理20min，得到竹炭粘胶纤维，将玉米淀粉与竹炭粘胶纤维按质量比为3︰1混合得到混合粉料，将40g混合粉料放入烧杯中，向烧杯中加入200mL蒸馏水，搅拌混合10min，得到悬浮液，对烧杯加热升温至50℃，将多孔抗菌凝胶放入悬浮液中浸泡4h，过滤分离得到橡皮泥基料；按重量份数计，将30份橡皮泥基料、2份瓜尔胶、6份山梨糖醇、8份蜂蜡、10份海藻酸钠混合置于拌料机中，加热升温至50℃，保温搅拌40min，放入蒸汽烘干机中，加热升温至80℃，控制烘干机中空气相对湿度为80％，烘干后得到高粘弹性保水可食用橡皮泥。

实施例2，一种抗菌橡皮泥的制备方法，包括如下步骤：

将110g竹纤维置于烧杯中，继续向烧杯加入650mL质量分数为40％氢氧化钾溶液，搅拌得到纤维素悬浮液，将纤维素悬浮液抽滤，去除滤液得到碱化纤维素，将制得的碱化纤维素放入带有搅拌器和滴液漏斗的四口烧瓶中，向四口烧瓶中加入420mL质量分数为25％的氢氧化钾溶液，加热升温至62℃，用滴液漏斗以4mL/min的滴加速率向四口烧瓶中滴加17mL二硫化碳，搅拌反应2.5h，得到反应产物；将上述反应产物与450mL质量分数为25％的硫酸镁溶液混合搅拌32min，过滤，去除滤液得到滤渣，将滤渣用无水乙醇洗涤后置于烘箱中，加热升温至52℃，干燥2.5h，得到固体纤维素黄酸酯，向固体纤维素黄酸酯中加入110mL质量分数为20％的氢氧化钾溶液，浸渍2.5h后取出，得到粘胶纤维，备用；将45g壳聚糖溶于110mL质量分数为85％的乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，取12g的琼脂粉搅拌分散于装有55mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至95℃，加热溶解35min，得到琼脂溶液；将壳聚糖溶液，纳米铂金溶液和琼脂溶液按体积比为2︰1共混，共混合后放入加热至75℃的水浴锅中搅拌反应35min，得到反应产物，将反应产物倒入结晶皿中，放入设定温度为-2℃的冰箱中冷冻22h，取出反应产物解冻后浸泡在无水乙醇中7.5h，将浸泡过无水乙醇的反应产物放入冷冻干燥机中，在-25℃下冷冻干燥3.5h，得到多孔抗菌凝胶；将备用的粘胶纤维放入坩埚中，在氮气保护下升温至320℃，保温炭化处理22min，得到竹炭粘胶纤维，将玉米淀粉与竹炭粘胶纤维按质量比为3︰1混合得到混合粉料，将45g混合粉料放入烧杯中，向烧杯中加入220mL蒸馏水，搅拌混合12min，得到悬浮液，对烧杯加热升温至52℃，将多孔抗菌凝胶放入悬浮液中浸泡4.5h，过滤分离得到橡皮泥基料；按重量份数计，将32份橡皮泥基料、4份瓜尔胶、10份山梨糖醇、9份蜂蜡、12份海藻酸钠混合置于拌料机中，加热升温至52℃，保温搅拌45min，放入蒸汽烘干机中，加热升温至85℃，控制烘干机中空气相对湿度为80％，烘干后得到高粘弹性保水可食用橡皮泥。

实施例3，一种抗菌橡皮泥的制备方法，包括如下步骤：

将120g竹纤维置于烧杯中，继续向烧杯加入700mL质量分数为40％氢氧化钾溶液，搅拌得到纤维素悬浮液，将纤维素悬浮液抽滤，去除滤液得到碱化纤维素，将制得的碱化纤维素放入带有搅拌器和滴液漏斗的四口烧瓶中，向四口烧瓶中加入450mL质量分数为25％的氢氧化钾溶液，加热升温至65℃，用滴液漏斗以5mL/min的滴加速率向四口烧瓶中滴加18mL二硫化碳，搅拌反应3h，得到反应产物；将上述反应产物与500mL质量分数为25％的硫酸镁溶液混合搅拌35min，过滤，去除滤液得到滤渣，将滤渣用无水乙醇洗涤后置于烘箱中，加热升温至55℃，干燥3h，得到固体纤维素黄酸酯，向固体纤维素黄酸酯中加入120mL质量分数为20％的氢氧化钾溶液，浸渍3h后取出，得到粘胶纤维，备用；将50g壳聚糖溶于120mL质量分数为85％的乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，取15g的琼脂粉搅拌分散于装有60mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至100℃，加热溶解40min，得到琼脂溶液；将壳聚糖溶液，纳米铂金溶液和琼脂溶液按体积比为2︰1共混，共混合后放入加热至80℃的水浴锅中搅拌反应40min，得到反应产物，将反应产物倒入结晶皿中，放入设定温度为0℃的冰箱中冷冻24h，取出反应产物解冻后浸泡在无水乙醇中8h，将浸泡过无水乙醇的反应产物放入冷冻干燥机中，在-20℃下冷冻干燥4h，得到多孔抗菌凝胶；将备用的粘胶纤维放入坩埚中，在氮气保护下升温至350℃，保温炭化处理25min，得到竹炭粘胶纤维，将玉米淀粉与竹炭粘胶纤维按质量比为3︰1混合得到混合粉料，将50g混合粉料放入烧杯中，向烧杯中加入250mL蒸馏水，搅拌混合15min，得到悬浮液，对烧杯加热升温至55℃，将多孔抗菌凝胶放入悬浮液中浸泡5h，过滤分离得到橡皮泥基料；按重量份数计，将35份橡皮泥基料、5份瓜尔胶、15份山梨糖醇、10份蜂蜡、15份海藻酸钠混合置于拌料机中，加热升温至55℃，保温搅拌50min，放入蒸汽烘干机中，加热升温至90℃，控制烘干机中空气相对湿度为80％，烘干后得到高粘弹性保水抗菌橡皮泥。

本发明实施例提供的抗菌橡皮泥具有以下优点：

(1)本发明将竹纤维用氢氧化钾溶液处理，碱化脱胶，得到碱化纤维素，在碱性条件下将碱化纤维素与二硫化碳混合，加热反应得到反应产物，向反应产物中滴加硫酸镁，凝固沉淀经过滤、洗涤干燥得到固体纤维素黄酸酯，将固体纤维素黄酸酯用稀氢氧化钾溶液水解皂化，得到粘胶纤维，配置一定浓度的壳聚糖溶液，纳米铂金溶液与琼脂溶液，三者共混后经结晶、冷冻、浸泡无水乙醇、再冷冻干燥得到多孔抗菌凝胶，将粘胶纤维炭化制备竹炭粘胶纤维，将多孔抗菌凝胶浸泡于竹炭粘胶纤维与玉米淀粉的混合悬浮液中，得到橡皮泥基料，再将橡皮泥基料、瓜尔胶、山梨糖醇、蜂蜡、海藻酸钠等原料混合加热，搅拌形成均质体系，得到高粘弹性保水可食用橡皮泥，本发明制备的竹炭粘胶纤维分子链上的羧基与壳聚糖上的氨基可发生很强的离子交联作用，能够提高橡皮泥的粘弹性能，以多孔抗菌凝胶为橡皮泥的骨架原料，通过淀粉、纤维素、壳聚糖、琼脂之间的强氢键相互作用，它们都能够吸附空气中水汽，形成了水凝胶的网状保水结构，使橡皮泥形成均一体系，不易龟裂；

(2)本发明中所用材料为食品级原料，由于壳聚糖的羟基和纤维素与琼脂的羟基之间的氢键作用，或壳聚糖的氨基与羟基之间的作用，使得共混物的碳碳键、碳氧键和碳氢键难以断裂，从而使橡皮泥脱水更加困难，提高橡皮泥的热稳定性，同时壳聚糖中小分子糖在纳米铂金的催化作用下具有抗菌作用。所制备的竹炭粘胶纤维由于单位细度细，可使橡皮泥手感柔滑，竹炭纤维粘胶弹性好能够使橡皮泥的韧性提高，并且它具有竹炭的多孔特性有利于橡皮泥染色，与壳聚糖等其他吸水原料协同作用，提高橡皮泥的保水吸水性能，所用琼脂在常温下为无定型状态，起到增黏作用，形成具有独特回弹性的抗菌橡皮泥，具有广阔的应用前景。

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。