一种含有季铵化纳米纤维素纸浆模塑产品的制备方法

技术领域

本发明涉及纸浆模塑产品加工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种含有季铵化纳米纤维素纸浆模塑产品的制备方法

背景技术

目前广泛使用的一次性塑料餐具主要以聚苯乙烯为原料，存在抗菌效果差，难以降解等问题。为了提高食品包装的抗菌性能，往往在包装材料中引入抗菌剂，常用的有以Ag，Cu为主的无机抗菌剂。微生物处在这些金属氧化物或者阳离子环境中，生物膜极化状态发生改变，使维持生理活动所需物质的运输受损，从而导致微生物的死亡。但无机抗菌剂对生态环境存在一定的污染，同时对人类身体健康也存在一定的危害。

CN114438813A的中国专利公开了一种新的全降解抗菌的纸浆模塑餐盒的制备方法。其使用甘蔗浆、竹浆、木浆等原料进行混合，然后采用水力碎浆机对原料进行碎浆后，投入食品保鲜剂，白水等形成混合浆料，经过餐盒塑膜成型，脱水，热压定型后得到全降解抗菌纸浆模塑餐盒成品。该专利解决了目前市面上的餐盒抑菌性差的问题。此外，该发明的原料及制备方法生产出来的纸浆模塑餐盒比现在市面上的泡沫餐盒和塑料餐盒的重量轻，硬度好，具有运输方便和携带方便的优点，其还解决了现有的纸制餐盒容易变形的问题。但是该方案采用的食品保鲜剂为柠檬酸溶液、海藻酸钠溶液、苯甲酸钠溶液或焦亚硫酸钠溶液，属于有机酸，具有一定的毒性。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种含有季铵化纳米纤维素纸浆模塑产品的制备方法，包括以下步骤，

步骤一，将浓度为10～60wt％的季铵盐抗菌剂与纳米纤维素分散液混合，在10～100℃温度的条件下进行季铵化反应，反应时间为1～24小时，得到季铵化纳米纤维素分散液；

步骤二，将所述季铵化纳米纤维素分散液按照质量比为1:10～100的比例混入纸浆溶液，混合温度为20～100℃，得到抗菌性混合浆液；

步骤三，将抗菌性混合浆液送入模具成型机进行成型加工；然后将成型的湿纸坯脱模，放入干燥箱内干燥，干燥温度为100～300℃，干燥的时间为1～10小时，制得含有季铵化纳米纤维素纸浆模塑产品。

优选的是，其中所述的季铵盐抗菌剂为2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、3-氯-2羟基丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三烷基氯化铵、十八烷基二甲基-(3-三甲氧硅烷基-丙基)氯化铵中的至少一种。

优选的是，其中所述的季铵盐抗菌剂为10wt％的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵。

优选的是，其中所述步骤一中的所述的季铵化反应温度为65℃，反应时间为4小时。

优选的是，其中所述步骤二中的所述季铵化纳米纤维素分散液按照质量比为1:10的比例混入纸浆溶液，混合温度为40℃。

优选的是，其中所述步骤三中所述模具成型机采用真空吸浆成型或灌浆成型将所述抗菌性混合浆液加工成型为湿纸坯。

优选的是，其中所述真空吸浆成型时间为1～60秒，成型压力为1～20MPa。

优选的是，其中所述真空吸浆成型时间为4秒，成型压力为4MPa。

优选的是，其中所述步骤三中干燥箱内干燥温度为150℃，干燥时间为4小时。

本发明至少包括以下有益效果：本发明方法制备得到的纸浆模塑产品具备超强的抗菌性，同时全生物质的材料组成使其具有良好的降解性。制备方法操作简单，绿色环保，原料天然多产，产品可回收再用，对人体健康无损害。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中含有季铵化纳米纤维素纸浆模塑产品的制备方法的流程示意图；

图2为本发明的实施例中季铵化纳米纤维素分散液与纸浆溶液的质量比增加，其抗菌性变化的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1：

步骤一，将10wt％的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与纳米纤维素分散液混合，在65℃温度的条件下进行季铵化反应，反应时间为4小时，得到季铵化纳米纤维素分散液；

步骤二，将所述季铵化纳米纤维素分散液按照质量比为1:10的比例混入纸浆溶液，混合温度为40℃，得到抗菌性混合浆液；

步骤三，将抗菌性混合浆液送入模具成型机进行真空吸浆成型加工，真空吸浆成型时间为4秒，成型压力为4MPa；然后将成型的湿纸坯脱模，放入干燥箱内干燥，干燥温度为150℃，干燥的时间为4小时，制得含有季铵化纳米纤维素纸浆模塑产品。

实施例2～6：将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵浓度替换为20,30,40,50,60wt％，其余条件同实施例1。

实施例7～9：将季铵盐抗菌剂分别替换为3-氯-2羟基丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三烷基氯化铵、十八烷基二甲基-(3-三甲氧硅烷基-丙基)氯化铵，其余条件同实施例1。

实施例10～14：将季铵化改性时间分别替换为1，6，11，16，21小时，其余条件同实施例1。

实施例15～19：将季铵化反应温度分别替换为10，30，50，70，90℃，其余条件同实施例1。

实施例20～23：将季铵化纳米纤维素分散液与纸浆溶液的质量比分别替换为1:30，1:50，1:70，1:90，其余条件同实施例1，结果如图2所示。

实施例24～27：将季铵化纳米纤维素分散液与纸浆溶液的混合温度分别替换为20，60，80，100℃，其余条件同实施例1。

实施例28～31：将真空吸浆成型时间替换为10，30，50，60秒，其余条件同实施例1。

实施例32～35：将真空吸浆成型压力替换为1，10，15，20MPa，其余条件同实施例1。

实施例36～38：将在干燥箱中脱水干燥的温度替换为100，200，250℃，其余条件同实施例1。

实施例39～42：将在干燥箱中脱水干燥的时间替换为1，5，7，10小时，其余条件同实施例1。

由上述实施可见，本发明方法制备得到的纸浆模塑产品具备超强的抗菌性，同时全生物质的材料组成使其具有良好的降解性。制备方法操作简单，绿色环保，原料天然多产，产品可回收再用，对人体健康无损害。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。