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CN107916595A - 一种抑菌纸基材料及其制备方法 - Google Patents

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CN107916595A CN201711163900.8A CN201711163900A CN107916595A CN 107916595 A CN107916595 A CN 107916595A CN 201711163900 A CN201711163900 A CN 201711163900A CN 107916595 A CN107916595 A CN 107916595A
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戴林
司传领
朱威妍
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Tianjin University of Science and Technology
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Tianjin University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种抑菌纸基材料及其制备方法，以商品化纸张作为纸基材料，使其浸泡在金属盐类溶液中，在稳定剂、诱导剂的作用下，纳米金属晶体在纸张内部结构中原位形成得到抑菌纸。本发明提出的抑菌纸基材料，取用方便、易于回收，具有良好抑菌效果。

Description

一种抑菌纸基材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料科学及生命科学领域。更具体地说，涉及一种具有抑菌作用的纸基材料。
本发明还涉及上述抑菌纸基材料的制备方法。
背景技术
随着人口增长、气候变化和淡水资源稀缺，饮用水需求是人类面临的一个严重的全球性问题。全球每年都有数以百万计的人死于细菌污染的饮用水。尽管氯系除菌技术相当成熟且具有诸多优点，但近期研究发现氯化物与水中天然有机物产生会产生有毒副产物。因此，开发稳定性高、无副产物的抑菌材料十分必要。
金属纳米晶体是近几年研制开发的一类新型抗菌杀菌材料，其具有耐老化、耐高温、综合性能优良、抗菌性稳定、长久等优点，扩大了应用范围，提高了应用等级。随着物质粒径的减小，比表面积大大增加，庞大的比表面和较少的微粒数，使键态严重失配，出现许多活性中心，从而使纳米材料具有极强的吸附能力，使得纳米粒子对促使物质腐败的氧原子、氧自由基，以及其他异味的烃类分子等均具有很强的抓俘能力，因此纳米抗菌材料相比普通抗菌材料有不可替代的优越性。
但金属纳米晶体尺寸小不易回收，直接使用极不方便。纸张生产工艺成熟，且纸基材料使用方便、易于运输和储存，因此近年来对功能性纸基材料的研究开发日益增多。本发明的目的是开发一种简单的原位制备方法，在纸基材料内部直接形成金属纳米晶体，得到具有良好抑菌效果、取用方便、易于回收的抑菌纸基材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑菌纸基材料，所述抑菌纸是以商品化纸张作为纸基材料，使其浸泡在金属盐类溶液中，在稳定剂、诱导剂的存在下，使纳米金属晶体在纸张内部结构中原位形成，制备得到抑菌纸。
本发明的又一目的在于提供上述抑菌纸基材料的制备方法。
本发明提供的一种抑菌纸基材料是利用原位还原法在纸张结构内部形成金属纳米晶体。首先，将金属盐类溶于溶剂中，使其混合均匀，得到质量浓度为1～20mg/mL的溶液；然后，将商品化纸张放入上述溶液中，使其浸泡完全；最后，上述混合物中加入稳定剂及诱导剂溶液，加热反应后，自然冷却至室温，缓慢取出纸张铺平自然干燥，即得到含有金属纳米晶体的抑菌纸。纸张内部结构具有孔隙，且纤维之间具有一定的相互作用力，从而为金属纳米晶体提供了存储空间并有利于保持其稳定性。此外，金属纳米晶体的存在，赋予了纸基材料良好的抑菌性。
所述一种抑菌纸基材料中纳米金属晶体为纳米粒子、纳米立方体、纳米线、纳米片、纳米带中的一种。
所述一种抑菌纸基材料中纳米金属晶体在至少两个维度的尺寸小于100纳米。
所述金属盐类选自硝酸银、硫酸铜、硝酸锌中的一种。
所述溶剂选自水、乙醇、乙二醇或丙三醇中的一种。
所述商品化纸张选自定量滤纸、打印纸、书写纸、制图纸中的一种。
所述稳定剂选自十二院基硫酸钠、羟丙甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶中的一种。
所述诱导剂选自葡萄糖、柠檬酸钠、抗坏血酸、硬脂酸、水合肼、三羟乙基胺、氯化钠、氯化铜、氯化铁中的一种。
所述一种抑菌纸基材料及其制备方法中，金属盐类溶液浓度为1～20mg/mL。
所述一种抑菌纸基材料及其制备方法中，商品化纸张加入尺寸为1～2000cm2。
所述一种抑菌纸基材料及其制备方法中，加热反应温度为25～100℃，优选80℃。
所述一种抑菌纸基材料及其制备方法中，加热反应时间为0.5～2h，优选1h。
具体实施方式
本发明的发明人通过深入研究，首次通过原位制备方法制备了含有金属纳米晶体的纸基材料。
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特采用以下实施例进行详细说明，其目的在于更好理解本发明内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1：银纳米离子/滤纸抑菌纸的制备
配制0.05M的硝酸银水溶液100mL，裁取20cm×20cm的定量滤纸完全浸泡其中，2小时后加入1g十二烷基硫酸钠充分溶解。升温至80℃，缓慢滴加2mL 40M的抗坏血酸溶液，继续反应1h。停止加热，自然冷却至室温。缓慢取出纸张铺平自然干燥，得银纳米离子/滤纸抑菌纸。
实施例2：铜纳米离子/滤纸抑菌纸的制备
配制0.1M的硫酸铜水溶液100mL，裁取20cm×20cm的定量滤纸完全浸泡其中，2小时后加入0.6g羧甲基纤维素钠充分溶解。升温至80℃，缓慢滴加2mL 40M的水合肼溶液，继续反应1h。停止加热，自然冷却至室温。缓慢取出纸张铺平自然干燥，得铜纳米离子/滤纸抑菌纸。
实施例3：银纳米离子/打印纸抑菌纸的制备
配制0.05M的硝酸银水溶液100mL，裁取20cm×20cm的70克打印纸完全浸泡其中，2小时后加入1g十二烷基硫酸钠充分溶解。升温至80℃，缓慢滴加2mL 40M的抗坏血酸溶液，继续反应1h。停止加热，自然冷却至室温。缓慢取出纸张铺平自然干燥，得银纳米离子/打印纸抑菌纸。
实施例4：银纳米线/滤纸抑菌纸的制备
配制0.03M的硝酸银/乙二醇溶液100mL，裁取20cm×20cm的定量滤纸完全浸泡其中，2小时后加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮充分溶解。升温至80℃，缓慢滴加2mL 2M的氯化钠/乙二醇溶液，继续反应1h。停止加热，自然冷却至室温。缓慢取出纸张铺平自然干燥，得银纳米线/滤纸抑菌纸。

Claims (9)

1.一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述抑菌纸是以商品化纸张作为纸基材料，使其浸泡在金属盐类溶液中，在稳定剂、诱导剂的存在下，使纳米金属晶体在纸张内部结构中原位形成，制备得到抑菌纸。
2.根据权利要求1所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述一种抑菌纸基材料的制备方法如下：
步骤1：将金属盐类溶于溶剂中，使其混合均匀，得到质量浓度为1～20mg/mL的溶液；
步骤2：将商品化纸张放入上述溶液中，使其浸泡完全；
步骤3：向上述混合物中加入稳定剂及还原剂溶液，加热反应0.5～2h后，自然冷却至室温，缓慢取出纸张，铺平自然干燥，即得到含有金属晶体的抑菌纸。
3.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述一种抑菌纸基材料中纳米金属晶体为纳米粒子、纳米立方体、纳米线、纳米片、纳米带中的一种。
4.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述一种抑菌纸基材料中纳米金属晶体在至少两个维度的尺寸小于100纳米。
5.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述金属盐类选自硝酸银、硫酸铜、硝酸锌中的一种。
6.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述溶剂选自水、乙醇、乙二醇或丙三醇中的一种。
7.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述商品化纸张选自定量滤纸、打印纸、书写纸、制图纸中的一种。
8.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述稳定剂选自十二院基硫酸钠、羟丙甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶中的一种。
9.根据权利要求1和2所述的一种抑菌纸基材料，其特征在于，所述还原剂选自葡萄糖、柠檬酸钠、抗坏血酸、硬脂酸、水合肼、三羟乙基胺中的一种。
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