[發明專利]一種含石墨烯的紙張及其制備方法

在審

• 申請號: 201711414837.0
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108149505A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 賈炯;劉水長
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: D21C3/20
• 分類號: D21C3/20;D21C9/02;D21C9/10;D21H17/00;D21H17/01;D21H17/02;D21H17/67;D21H21/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明涉及一種含石墨烯的紙張及其制備方法，公開了農林廢棄物造紙的工藝包括螺旋擠壓處理、蒸煮、洗滌、造紙和紙張改性等工藝。本發明以農林廢棄物作為制備纖維的原料，配合采用超聲波、乙醇法，采用本法制備的含石墨烯的紙張柔軟度好、強度高，且具有導電功能，整個過程沒有引入有害化學品，確保了纖維的衛生特性。由于制漿過程中加入石墨烯分散液，使得獲得的產品具有較好的導電和抗菌性能，尤其對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、溶血性鏈球菌起到有效的抑制滅殺作用。

技術領域

本發明屬于制漿造紙技術領域，具體地，涉及一種含石墨烯的紙張及其制備方法。

背景技術

石墨烯是一種新型二維超薄納米材料，因為其獨特的結構、力學和電子性質，在藥物投遞、腫瘤治療等生物納米技術領域有著廣闊的應用前景。有研究表明，石墨烯不但可以通過對細菌細胞膜進行切割，還能誘導細菌細胞膜上的磷脂分子脫離，從而實現石墨烯對細胞膜上磷脂分子的大規模直接抽取。這種切割和抽取的物理作用可導致細菌的細胞膜失去完整性而胞內物質外流，從而達到殺死細菌的效果。同時，石墨烯具有二維石墨層的新型納米材料，具有高比表面積和可功能化表面，具有高柔性、高強度、高導電、高導熱、導體和半導體等優異的結構、力學和電學特性，是發展新型紙張的理想活性材料。

農林廢棄物是一種重要的生物質資源，是重要的可再生資源，農林廢棄物能源轉化利用是可再生能源領域的研究熱點之一。農林廢棄物的成分主要為纖維素、半纖維素和木素，是制漿造紙工業的重要原材料。雖然，現有技術中對農林廢棄物制漿進行了大量研究，并得到了一些性能較好的非木材纖維紙漿，但由于農林廢棄物的纖維素含量低，導致制漿得率低；且由于采用化學法制漿，導致纖維的衛生特性不佳。

發明內容

本發明要解決的技術問題是農林廢棄物制漿技術不足，提供一種含石墨烯的紙張的制備方法。所述方法不但能夠解決制漿得率低的問題，還能有效提升紙漿白度，制備的纖維產品具有衛生特性好、卡伯值低的特點；采用本發明方法制備得到的紙張柔軟度好、強度高，且具有導電功能。

本發明的另一目的在于提供一種含石墨烯的紙張的制備方法制備的含石墨烯的紙張。

本發明的另一目的在于提供一種含石墨烯的紙張在衛生用品及導電功能紙中的應用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種含石墨烯的紙張的制備方法，包括以下步驟：

S1.將農林廢棄物進行除渣處理，去除其中的泥沙和灰塵后，干燥直至含水量為20～30％，將上述農林廢棄物進行螺旋擠壓處理后，備用；

S2.將步驟S1得到的擠壓后的農林廢棄物置于超聲波反應釜中，加入濃度為30～50％的乙醇溶液，液比為1:6～8，蒸煮溫度為100～120℃，時間為50～60min后放料，得到漂白漿；

S3.將步驟S2得到的漂白漿置于置換洗滌器中，常溫常壓下采用濃度為50％～60％的乙醇溶液進行2段置換洗滌，洗滌液比為1:4～6，然后用水洗滌干凈，得到農林廢棄物纖維；

S4.向步驟S3的農林廢棄物纖維中加入石墨烯分散液，混合均勻后，進行減壓過濾40～60min，于50～80℃下干燥60～120min，得到含石墨烯的纖維；所述農林廢棄物與石墨烯分散液的用量比例為60～80:1～5；

S5.向步驟S4的纖維中加入填料、漿內施膠劑后，進行打漿，打漿度為15～20°SR，然后進行表面施膠后得到含石墨烯的紙張。

優選地，所述農林廢棄物為玉米秸稈、稻殼、花生殼、樹皮、藥渣中任意一種或幾種。

優選地，步驟S1中，所述螺旋擠壓的處理的具體操作條件為1:1～2:1。

優選地，步驟S2中所述超聲波反應釜的工藝參數為：超聲波反應釜功率為1200～1600W，頻率為20～30KHz。