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当前世界上塑料、涂料、纺织物等材料的抗菌试验均已有成熟的技术并逐渐得到推广,而作为具有广泛用途的纸,其抗菌功能的研究却远远落后于上述材料,这应引起造纸和包装等相关行业人士的关注。甲壳素具有抑菌、镇痛、吸湿、抗静电、可生物降解等功能。通过湿法纺丝工艺制成的甲壳素纤维不仅具有持久、广谱的抗菌性,对人体无毒、无刺激,可生物降解等功能,而且具有优良的成丝性、细度适中、耐碱性好、易染色、吸湿导湿性好、透气性佳等特点,然其在造纸行业中的应用研究尚属空白。
本课题正是基于上述目的,为拓宽纸制品的使用范围,制造具有长效抗菌性地特种纸,将甲壳素纤维作为抗菌材料与棉纤维配抄来赋予纸张抗菌性能。充分利用SEM、FQA、PCD、多媒体显微镜等观察测试手段对甲壳素纤维的形态、物理化学性能及其在纸张抄造中的抄造性能进行了系统的分析。通过大量的摸索试验、正交试验及单因素优化试验,对甲壳素纤维的预处理、打浆性能、抄造过程中纤维配比、纤维长度、上网浓度和疏解程度对纸张性能的影响等进行了深入地研究。通过抑菌圈法、震荡接触法对甲壳素纤维对于纸张的抗菌性能进行了详细的表征说明。并对甲壳素纤维与棉纤维之间的相互作用进行了一定程度的分析探讨。
此外本论文还利用黏胶甲壳素纤维与棉纤维配抄成纸以降低纤维成本,对其抄造性能及成纸的物理卫生性能进行了研究。并尝试在浆料体系中使用分散剂及多次成形的抄造方式来改善抄造纸张的性能。
试验得出了较适合甲壳素纤维的预处理方法、打浆方式,并分析其用于纸张抄造时各因素的影响规律,发现:甲壳素纤维的配比以及长度对纸张的性能影响较大,采用适当的抄造工艺能在保证甚至提高纸张物理性能的同时赋予纸张抗菌性能。
确定了甲壳素纤维的最佳抄造工艺:甲壳素纤维长度为5mm,甲壳素纤维配比为15%,疏解转数为1000+500,上网浓度为6L。黏胶甲壳素纤维抄造成纸的物理性能较甲壳素纤维要稍好,但是纸张的抗菌性能较差。
浆料体系中PEO的加入能明显地提高纸张匀度、改善抗张强度及撕裂度等物理性能。但对抗菌性能影响不大。此外多次成形的抄造方式也能更好提高纸张的匀度等物理性能。
利用甲壳素纤维与棉纤维配比抄造的抗菌纸的抗菌性能基本不会随着时间的推移而减弱,具有长效抗菌性能。且最佳工艺条件下抄造的纸张的抑菌率可达75%。
利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、广角X-射线衍射仪等对纸张进行分析发现:纸张中的甲壳素纤维与棉纤维之间会产生了相互作用,从而一定程度地提高了纸张的物理性能;但过多的甲壳素纤维会扰乱棉纤维之间的氢键结合,且影响浆料体系的分散而使纸张的物理性能受到影响。