專利名稱：一種纖維素紙軸表面納米功能化處理方法
技術領域：
本發明屬于高分子材料和納米材料領域，具體涉及一種纖維素紙軸表面納米功能 化處理方法。
背景技術：
具有較細直徑同時具有較高力學強度和韌性的細軸材料在生物醫學領域、食品工 業以及電子工業領域都具有重要應用，如消毒棉簽軸等。目前一般使用的材料為塑料制品 細軸材料，然而隨著石油資源的日益枯寂，以及對環境的日益重視，可再生資源得到各國的 大力支持，人們迫切需要采用可再生材料制備細軸材料。纖維素是自然界最為豐富的天然生物材料，屬可再生資源。采用纖維素紙制備細 軸材料將可以免除對石油基產品的依賴。然而，純粹的纖維素紙軸材料強度不足，與相同直 徑的塑料軸材料相差較多，同時不耐沾污，不耐水等，因此無法滿足實際需要。采用納米復合的辦法，在纖維素軸材料表面進行功能化，將可以有效改善纖維素 軸狀材料的力學強度、韌性以及耐水性、抗沾污性以及抗菌性等特點。如銀納米粒子就具有 很好的抗菌性能，在醫學領域有廣泛應用。納米粒子復合在材料表面，由于其獨特的納米結 構，可以防止水分子侵入，因而具有良好的耐水功能。同時也可以防止灰塵沾染，而具有抗 沾污功能。然而納米粒子是無法附著在纖維素紙軸材料表面的，所以需要一定的介質，通過 該介質將納米粒子緊密附著在纖維素紙軸材料表面。采用的介質可以采用水性膠粘劑。水 性膠粘劑不含有機溶劑，因而非常環保。將納米粒子穩定分散在水性膠粘劑中，并均勻涂覆 在纖維素紙軸材料表面，就可以成功獲得具有優異性能的細軸材料。利用纖維素紙軸的可降解性能和可再生性等“綠色”特性，通過納米復合技術，在 其表面進行納米功能化，可以制備具有良好力學性能、高韌性、耐水性好、耐沾污、抗菌性等 優異性能的纖維素紙軸材料，這將在生物醫學、電子工業、食品工業等領域具有廣泛應用。
發明內容
發明目的本發明的目的在于提供一種纖維素紙軸表面納米功能化處理方法。技術方案本發明是將金屬納米粒子或金屬/非金屬氧化物納米粒子與水性膠粘 劑復合，得到膠粘劑/納米復合材料，進一步通過輥涂將膠粘劑/納米復合材料均勻涂敷在 纖維素紙的表面，得到的表面納米功能化的纖維素紙再作卷軸處理，最后得到表面納米功 能化的纖維素紙軸材料。本發明提出的纖維素紙軸表面納米功能化處理方法，具體步驟如下將納米粒子A加入到水性膠粘劑B中，A的質量分數為B的5% -30%。先超聲分 散10-90分鐘，隨后通過高速分散劑分散1-8小時，得到A和B的復合材料。將A/B復合材 料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙表面，涂敷厚度為6-40微米。進一步將涂敷了 A/B復 合材料的纖維素紙勻速通過烘道，烘道溫度為80-90攝氏度。從而得到表面納米功能化的 纖維素紙材料。將表面納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑為1. 2毫米的表面納米功能化的纖維素紙軸材料。本發明中，所述納米粒子A為銀納米粒子、金納米粒子、二氧化硅納米粒子、二氧 化鈦納米粒子、四氧化三鐵納米粒子中的一種或幾種。本發明中，所述水性膠粘劑B為水性聚氨酯、水性環氧樹脂、水性聚氨酯改性環氧 樹脂中的一種或幾種。本發明的優點在于原料來源廣泛，所用的纖維素紙、納米粒子、水性膠粘劑等均 可工業化生產，制備方法簡單易行。制備的表面納米功能化的纖維素紙軸材料具有優異的 可降解性、優異的力學性能、高韌性、耐水、耐沾污、抗菌等特點，在生物醫藥、電子工業、食 品工業等領域具有重要應用價值。具體實施方式
(具體實例中的數據和原料都應有所調整)以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。該表面納米功能化的纖維素紙軸材料表面結構用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR) 測定。表面形貌用環境掃描電子顯微鏡(ESEM)和原子力顯微鏡(AFM)測定。力學性能和 強度用萬用拉力機、強度測試儀測定。耐水性由表面接觸角儀測試。實施例1將10克銀納米粒子加入到200克水性聚氨酯中，用超聲儀超聲分散10分鐘，再通 過高速分散劑分散1小時，得到銀納米粒子和水性聚氨酯膠粘劑的復合材料。將銀納米粒 子/水性聚氨酯膠粘劑復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙表面，涂敷厚度為6微 米。進一步將涂敷了銀納米粒子/水性聚氨酯膠粘劑復合材料的纖維素紙勻速通過烘道， 烘道溫度為80攝氏度。從而得到表面銀納米功能化的纖維素紙材料。將表面銀納米功能 化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑為1. 2毫米的表面銀納米功能化的 纖維素紙軸材料。實施例2將15克金納米粒子加入到200克水性環氧樹脂中，用超聲儀超聲分散20分鐘，再 通過高速分散劑分散2小時，得到金納米粒子和水性環氧樹脂膠粘劑的復合材料。將金納 米粒子/水性環氧樹脂膠粘劑復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙表面，涂敷厚度 為10微米。進一步將涂敷了金納米粒子/水性環氧樹脂膠粘劑復合材料的纖維素紙勻速 通過烘道，烘道溫度為85攝氏度。從而得到表面金納米功能化的纖維素紙材料。將表面金 納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑為1. 2毫米的表面金納米 功能化的纖維素紙軸材料。實施例3將20克二氧化硅納米粒子加入到200克水性聚氨酯中，用超聲儀超聲分散40分 鐘，再通過高速分散劑分散3小時，得到二氧化硅納米粒子和水性聚氨酯膠粘劑的復合材 料。將二氧化硅納米粒子/水性聚氨酯膠粘劑復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙 表面，涂敷厚度為18微米。進一步將涂敷了二氧化硅納米粒子/水性聚氨酯膠粘劑復合材 料的纖維素紙勻速通過烘道，烘道溫度為90攝氏度。從而得到表面二氧化硅納米功能化的 纖維素紙材料。將表面銀納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑 為1. 2毫米的表面二氧化硅納米功能化的纖維素紙軸材料。實施例4
將25克二氧化鈦納米粒子加入到200克水性環氧樹脂中，用超聲儀超聲分散60 分鐘，再通過高速分散劑分散4小時，得到二氧化鈦納米粒子和水性環氧樹脂膠粘劑的復 合材料。將二氧化鈦納米粒子/水性環氧樹脂膠粘劑復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖 維素紙表面，涂敷厚度為25微米。進一步將涂敷了銀納米粒子/水性聚氨酯膠粘劑復合材 料的纖維素紙勻速通過烘道，烘道溫度為85攝氏度。從而得到表面二氧化鈦納米功能化的 纖維素紙材料。將表面銀納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑 為1. 2毫米的表面二氧化鈦納米功能化的纖維素紙軸材料。實施例5將40克四氧化三鐵納米粒子加入到200克水性聚氨酯改性環氧樹脂中，用超聲儀 超聲分散80分鐘，再通過高速分散劑分散6小時，得到四氧化三鐵納米粒子和水性聚氨酯 改性環氧樹脂膠粘劑的復合材料。將四氧化三鐵納米粒子/水性聚氨酯改性環氧樹脂膠粘 劑復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙表面，涂敷厚度為30微米。進一步將涂敷了 四氧化三鐵納米粒子/水性聚氨酯改性環氧樹脂膠粘劑復合材料的纖維素紙勻速通過烘 道，烘道溫度為90攝氏度。從而得到表面銀納米功能化的纖維素紙材料。將表面四氧化三 鐵納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑為1. 2毫米的表面四氧 化三鐵納米功能化的纖維素紙軸材料。實施例6將60克銀納米粒子加入到200克水性環氧樹脂中，用超聲儀超聲分散90分鐘，再 通過高速分散劑分散8小時，得到銀納米粒子和水性環氧樹脂膠粘劑的復合材料。將銀納 米粒子/水性環氧樹脂膠粘劑復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙表面，涂敷厚度 為40微米。進一步將涂敷了銀納米粒子/水性環氧樹脂膠粘劑復合材料的纖維素紙勻速 通過烘道，烘道溫度為85攝氏度。從而得到表面銀納米功能化的纖維素紙材料。將表面銀 納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑為1. 2毫米的表面銀納米 功能化的纖維素紙軸材料。
權利要求
一種纖維素紙軸表面納米功能化處理方法，其具體步驟如下將納米粒子A加入到水性膠粘劑B中，A的質量分數為B的5％-30％；先超聲分散10-90分鐘，隨后通過高速分散劑分散1-8小時，得到A和B的復合材料；將A/B復合材料通過輥涂方式均勻涂敷在纖維素紙表面，涂敷厚度為6-40微米；進一步將涂敷了A/B復合材料的纖維素紙勻速通過烘道，烘道溫度為80-90攝氏度；從而得到表面納米功能化的纖維素紙材料；將表面納米功能化的纖維素紙材料通過專用卷軸機卷軸，最后制得直徑為1.2毫米或更大直徑的表面納米功能化的纖維素紙軸材料。
2.根據權利要求1所述的纖維素紙軸表面納米功能化處理方法，其特征在于所述納 米粒子A為銀納米粒子、金納米粒子、二氧化硅納米粒子、二氧化鈦納米粒子、四氧化三鐵 納米粒子中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的纖維素紙軸表面納米功能化處理方法，其特征在于所述水 性膠粘劑B為水性聚氨酯、水性環氧樹脂、水性聚氨酯改性環氧樹脂中的一種或幾種。
全文摘要
本發明屬于高分子材料和納米材料領域，具體涉及一種纖維素紙軸表面納米功能化處理方法。制備方法是將金屬納米粒子或金屬/非金屬氧化物納米粒子與水性膠粘劑復合，得到膠粘劑/納米復合材料，進一步通過輥涂將膠粘劑/納米復合材料均勻涂敷在纖維素紙的表面，隨后在烘道中烘干，得到的表面納米功能化的纖維素紙再作卷軸處理，最后得到表面納米功能化的纖維素紙軸材料。本發明的表面納米功能化的纖維素紙軸具有很好的降解性、抗菌性、表面抗污性并具有足夠的力學強度，因而在醫療材料、電子工業、食品工業等領域具有重要應用價值。本發明所述制備方法簡單易行，原料均可工業化生產，具有很好的推廣應用價值。
文檔編號D21H23/52GK101824778SQ201010162
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月5日 優先權日2010年5月5日
發明者何敏, 袁偉忠 申請人:南通茂林醫用材料有限公司