[发明专利]一种含石墨烯的纸张及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含石墨烯的纸张及其制备方法，公开了农林废弃物造纸的工艺包括螺旋挤压处理、蒸煮、洗涤、造纸和纸张改性等工艺。本发明以农林废弃物作为制备纤维的原料，配合采用超声波、乙醇法，采用本法制备的含石墨烯的纸张柔软度好、强度高，且具有导电功能，整个过程没有引入有害化学品，确保了纤维的卫生特性。由于制浆过程中加入石墨烯分散液，使得获得的产品具有较好的导电和抗菌性能，尤其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、溶血性链球菌起到有效的抑制灭杀作用。

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，具体地，涉及一种含石墨烯的纸张及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新型二维超薄纳米材料，因为其独特的结构、力学和电子性质，在药物投递、肿瘤治疗等生物纳米技术领域有着广阔的应用前景。有研究表明，石墨烯不但可以通过对细菌细胞膜进行切割，还能诱导细菌细胞膜上的磷脂分子脱离，从而实现石墨烯对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取。这种切割和抽取的物理作用可导致细菌的细胞膜失去完整性而胞内物质外流，从而达到杀死细菌的效果。同时，石墨烯具有二维石墨层的新型纳米材料，具有高比表面积和可功能化表面，具有高柔性、高强度、高导电、高导热、导体和半导体等优异的结构、力学和电学特性，是发展新型纸张的理想活性材料。

农林废弃物是一种重要的生物质资源，是重要的可再生资源，农林废弃物能源转化利用是可再生能源领域的研究热点之一。农林废弃物的成分主要为纤维素、半纤维素和木素，是制浆造纸工业的重要原材料。虽然，现有技术中对农林废弃物制浆进行了大量研究，并得到了一些性能较好的非木材纤维纸浆，但由于农林废弃物的纤维素含量低，导致制浆得率低；且由于采用化学法制浆，导致纤维的卫生特性不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是农林废弃物制浆技术不足，提供一种含石墨烯的纸张的制备方法。所述方法不但能够解决制浆得率低的问题，还能有效提升纸浆白度，制备的纤维产品具有卫生特性好、卡伯值低的特点；采用本发明方法制备得到的纸张柔软度好、强度高，且具有导电功能。

本发明的另一目的在于提供一种含石墨烯的纸张的制备方法制备的含石墨烯的纸张。

本发明的另一目的在于提供一种含石墨烯的纸张在卫生用品及导电功能纸中的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种含石墨烯的纸张的制备方法，包括以下步骤：

S1.将农林废弃物进行除渣处理，去除其中的泥沙和灰尘后，干燥直至含水量为20～30％，将上述农林废弃物进行螺旋挤压处理后，备用；

S2.将步骤S1得到的挤压后的农林废弃物置于超声波反应釜中，加入浓度为30～50％的乙醇溶液，液比为1:6～8，蒸煮温度为100～120℃，时间为50～60min后放料，得到漂白浆；

S3.将步骤S2得到的漂白浆置于置换洗涤器中，常温常压下采用浓度为50％～60％的乙醇溶液进行2段置换洗涤，洗涤液比为1:4～6，然后用水洗涤干净，得到农林废弃物纤维；

S4.向步骤S3的农林废弃物纤维中加入石墨烯分散液，混合均匀后，进行减压过滤40～60min，于50～80℃下干燥60～120min，得到含石墨烯的纤维；所述农林废弃物与石墨烯分散液的用量比例为60～80:1～5；

S5.向步骤S4的纤维中加入填料、浆内施胶剂后，进行打浆，打浆度为15～20°SR，然后进行表面施胶后得到含石墨烯的纸张。

优选地，所述农林废弃物为玉米秸秆、稻壳、花生壳、树皮、药渣中任意一种或几种。

优选地，步骤S1中，所述螺旋挤压的处理的具体操作条件为1:1～2:1。

优选地，步骤S2中所述超声波反应釜的工艺参数为：超声波反应釜功率为1200～1600W，频率为20～30KHz。