抗菌蜂蠟乳液、其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種抗菌蜂蠟乳液、其制備方法及應用。該制備方法包括：將固體蜂蠟與溶劑混合形成混合物，再將該混合物加熱并充分攪拌形成乳液狀，之后冷卻，獲得蜂蠟乳液；向所述蜂蠟乳液中加入抗菌劑、耦合試劑和活化劑，在中性或弱堿性條件下充分反應后，將獲得的混合反應液進行滲析分離，即獲得所述抗菌蜂蠟乳液。本發明專利技術的抗菌蜂蠟乳液具有分散均勻、抗菌性能優良等特點，且還具有有效濃度低、作用速度快、性質穩定等優點，應用其作為造紙助劑還可使包裝紙的水蒸氣透過率大幅降低而表現出良好的水蒸氣阻隔性能，并使紙張的干、濕強度也均有顯著提高，同時其制備工藝簡單成熟，生產成本低且生產過程綠色無毒害。

【技術實現步驟摘要】
抗菌蜂蠟乳液、其制備方法和應用
本專利技術涉及一種改性蜂蠟乳液，特別是一種通過高接枝率共價鍵耦合方法獲得雙胍鹽接枝蜂蠟乳液及其制備方法和應用，屬于造紙

技術介紹
近些年來，隨著“綠色包裝”的概念深入人心，具備可減量化，可資源化，可回收再利用化及易降解等優點的食品包裝紙較以石油作為原料來源的食品包裝材料有明顯的優勢，受到了國內外消費市場的熱捧。對于食品包裝材料而言，水蒸氣阻隔性能和抗菌性能是兩項重要的指標。具有水蒸氣阻隔性能的包裝紙可以阻止食品中釋放的水蒸氣穿透紙張的微孔，從而達到減少水分損失和延長食品保鮮時間的功效。具有抗菌性能的包裝紙可以抑制微生物在紙面上的依附，生長，繁衍，有利于食品的長時間保鮮。當前，石蠟、熱塑性樹脂、淀粉、谷膠等添加劑被廣泛用于改善食品包裝紙阻隔水蒸氣的性能。紙張通過添加這些添加劑后，阻隔水蒸氣性能得到了極大的提升，然而，這些添加劑自身在防止細菌污染方面顯的不足，這一點對于保持食品的品質是極其不利的。這正是當前普通的食品包裝紙的不足之處。開發一種兼具阻隔水蒸氣和抗菌功能的新型紙用助劑正符合當前現狀所需。蜂蠟是一種由酸類、游離脂肪酸、游離脂肪醇和碳水化合物組成的混合物，具備安全無毒和優秀的阻隔性能，因此也可以用于開發具有阻隔水蒸氣透過功能的綠色紙用助劑。然而美中不足的是，它本身并不具備抗菌性能，所以其應用過程中通常與抗菌劑共同使用。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的主要目的在于提供一種通過高接枝率共價鍵耦合方法制備的抗菌蜂蠟乳液，其可用于改善紙張的水蒸氣阻隔及抗菌性能。本專利技術的另一目的在于提供一種制備所述抗菌蜂蠟乳液的方法，其具有工藝簡單，成本低廉等優點。本專利技術的再一目的在于提供前述抗菌蜂蠟乳液的應用。為實現前述專利技術目的，本專利技術采取的技術方案如下：一種抗菌蜂蠟乳液的制備方法，其包括：(1)將固體蜂蠟與溶劑按1:30～50的重量比混合形成混合物，再將該混合物加熱至50～90℃并充分攪拌形成乳液狀，之后冷卻，獲得蜂蠟乳液；(2)向步驟(1)制得的蜂蠟乳液中加入重量比為0.05～0.15:0.2～0.8:0.3～1.2的鹽酸聚六亞甲基雙胍鹽抗菌劑、耦合試劑和活化劑，在溫度為25～65℃并伴以持續攪拌的條件下充分反應，且在反應過程中控制混合反應液的為中性或弱堿性；(3)待步驟(2)的反應結束后，將獲得的混合反應液進行滲析分離，滲析結束后獲得所述抗菌蜂蠟乳液。作為具體實施方案之一，步驟(1)還可包括：將固體蜂蠟、溶劑及表面活性劑按照重量比1:30～50:0.01～0.05的比例進行混合，再將該混合物加熱至50～90℃并充分攪拌形成乳液狀，之后冷卻，獲得所述蜂蠟乳液。進一步的，所述溶劑可選自但不限于去離子水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺、異丙醇中的任一種或兩種以上的組合物。進一步的，所述表面活性劑可選自但不限于十二烷基二甲基胺乙內酯、十二磺基苯環酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基氧化胺、雙十烷基二甲基氯化銨、雙八烷基甲基氯化銨中的任一種或兩種以上的組合物。進一步的，所述耦合試劑可選自但不限于1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、N,N'-二環己基碳二亞胺、N,N'-二異丙基碳二亞胺、1,3-二(2,2-二甲基-1,3-二氧戊環-4-基甲基)碳二亞胺中的任一種或兩種以上的組合物。進一步的，所述活化試劑可選自但不限于3-羥基-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮、N-羥基琥珀酰亞胺、1-羥基苯并三唑、1-羥基-7-偶氮苯并三氮唑、N-羥基琥珀酰亞胺中的任一種或兩種以上的組合物。進一步的，步驟(2)包括：在反應過程中將混合反應液的pH值控制于7.0～10.0，其中采用的酸堿度調節劑至少可選自碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水和碳酸氫鈉之中的任一種，但不限于此。作為較佳實施方案之一，該制備方法進一步可以包括：(1)將固體蜂蠟與溶劑形成混合物或將固體蜂蠟與溶劑、表面活性劑形成混合物，再將所述混合物加熱并以6000～20000rpm的速度攪拌5～20min形成乳液狀，之后在冰水浴中冷卻，獲得蜂蠟乳液；(2)向步驟(1)制得的蜂蠟乳液中加入鹽酸聚六亞甲基雙胍鹽抗菌劑、耦合試劑和活化劑，在溫度為25～65℃的條件下以200rpm左右的速度攪拌反應1～6h，并在反應過程中控制混合反應液的pH值為7.0～10.0；(3)待步驟(2)的反應結束后，將獲得的混合反應液以截留分子量為1.2～1.4萬的滲析膜滲析分離，分離時間為2～8天，滲析結束后經濃縮處理獲得所述抗菌蜂蠟乳液。在一更為具體的實施方案之中，該制備方法還可以包括：(A)先將1重量份的固體蜂蠟加入到30～50重量份的溶劑中，之后，將混合物加熱至50～90℃并用高速攪拌機在轉速為6000～20000rpm的范圍內攪拌5～20分鐘。隨后將所得蜂蠟乳液產物放置在冰水浴中冷卻，并命名為BW。同樣，如在初始制備過程中加入0.01～0.05重量份的表面活性劑即可得到另一種蜂蠟乳液，命名為BW-S。(B)首先按照上述方法制備兩種各100毫升的2.5wt％蜂蠟乳液(BW和BW-S)。隨后加入0.05～0.15重量份的鹽酸聚六亞甲基雙胍鹽(PHMB)抗菌劑、0.2～0.8重量份的耦合試劑以及0.3～1.2重量份的活化劑，控制溫度在25～65℃下進行反應，反應過程中需使用酸堿度調節劑來控制溶液體系的pH值。(C)通過酸堿度調節劑控制溶液體系至特定pH值并用磁力攪拌器攪拌1～6小時，反應結束后，將反應液收集至滲析膜中進行分離，分離時間為2～8天，滲析結束后經過濃縮處理得到終產物。由前述任一種方法制備的多功能抗菌蜂蠟乳液。進一步的，在所述抗菌蜂蠟乳液中，接枝了胍鹽類抗菌聚合物的蜂蠟乳液微粒的粒徑為200～750nm。所述抗菌蜂蠟乳液作為造紙用助劑的應用。例如，其中的一種應用方案可以為：一種紙張的表面處理方法，包括：采用所述抗菌蜂蠟乳液于紙張表面形成涂層。相對于現有技術，本專利技術的優點包括：通過接枝反應將鹽酸聚六亞甲基雙胍鹽抗菌聚合物(PHMB)牢固接枝于蜂蠟乳液微粒的表面，由于活化劑和耦合劑的配合使用可使該反應達到較高的接枝率，從而使制得的蜂蠟乳液的抗菌性能得到極大的提升(例如，其對于陰性革蘭氏大腸桿菌表現出良好的抗菌特性，抑菌率達到98％以上)。此外，該產品具有有效濃度低、作用速度快、性質穩定等優點，可作為一種兼具阻隔水蒸氣及抗菌等多重功能的新型紙用助劑而改善目前保鮮包裝紙在此方面的不足。此外，通過測試，本案專利技術人還非常意外的發現，該產品還可使紙張的于干、濕狀態下的強度和憎液性能均有明顯提高，因而在實際生產中還有助于減少其它施膠劑的用量，起到節約生產成本的功效。該產品的制備工藝簡單成熟，生產成本低且操作易于控制。附圖說明圖1是表面涂布有本實施例1-6所獲BW-PHMB的紙樣的接觸角與BW-PHMB涂布量的關系曲線圖；圖2是表面涂布有本實施例1-6所獲BW-PHMB的紙樣的干、濕強度與BW-PHMB涂布量的關系曲線圖；圖3a與圖3b分別是本專利技術典型實施例1中BW-PHMB與BW-S-PHMB樣品的實物照片。具體實施方式鑒于現有技術中的不足，本案專利技術人經長期研究和大量實踐，得以提出本專利技術的技術方案。下面結合附圖表和若干實施案例對本專利技術作進一步詳細的說明。實施例1：將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗菌蜂蠟乳液的制備方法，其特征在于包括：（1）將固體蜂蠟與溶劑按1:?30～50的重量比混合形成混合物，再將該混合物加熱至50～90℃并充分攪拌形成乳液狀，之后冷卻，獲得蜂蠟乳液；（2）向步驟（1）制得的蜂蠟乳液中加入重量比為0.05～0.15?:?0.2～0.8?:?0.3～1.2的鹽酸聚六亞甲基雙胍鹽抗菌劑、耦合試劑和活化劑，在溫度為25～65℃并伴以持續攪拌的條件下充分反應，且在反應過程中控制混合反應液為中性或弱堿性；（3）待步驟（2）的反應結束后，將獲得的混合反應液進行滲析分離，滲析結束后獲得所述抗菌蜂蠟乳液。

【技術特征摘要】
1.抗菌蜂蠟乳液作為造紙用助劑的用途，用于改善紙張的水蒸氣阻隔和抗菌性能以及提高紙張在干、濕狀態下的強度和憎液性能，所述抗菌蜂蠟乳液的制備方法包括：(1)將固體蜂蠟、溶劑及表面活性劑按照1:30～50:0.01～0.05的重量比進行混合形成混合物，再將所述混合物加熱至50～90℃并以6000～20000rpm的速度攪拌5～20min形成乳液狀，之后在冰水浴中冷卻，獲得蜂蠟乳液，所述表面活性劑包括十二烷基二甲基胺乙內酯、十二烷基氧化胺、十二烷基硫酸鈉、雙十烷基二甲基氯化銨中的任一種或兩種以上的組合物；(2)向步驟(1)制得的蜂蠟乳液中加入重量比為0.05～0.15:0.2～0.8:0.3～1.2的鹽酸聚六亞甲基雙胍鹽抗菌劑、耦合試劑和活化劑，在溫度為25～65℃的條件下以200rpm的速度攪拌反應1～6h，并在反應過程中控制混合反應液的pH值為7.0～10.0，所述耦合試劑包括1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、N,N'-二環己基碳二亞胺、N,N'-二異丙基碳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張丹，余光華，肖惠寧，龍柱，王建華，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32