（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）麥飯石是我國(guó)傳統(tǒng)的醫(yī)藥保健礦物, 因其外觀(guān)象大麥米飯團(tuán)而得名。我國(guó)麥飯石儲(chǔ)量較豐富, 在內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、河南、河北、山西、天津、吉林、江西、浙江、遼寧等地都有大量?jī)?yōu)質(zhì)麥飯石礦藏。現(xiàn)代科學(xué)研究證明: 麥飯石中含有多種人體所需的礦物質(zhì)和微量元素, 其內(nèi)部具有孔道結(jié)構(gòu), 具有溶出、吸附和生物活性、抑菌等功能屬性, 利用其溶出、生物活性等特性可廣泛應(yīng)用于食品、飲品、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域, 利于其吸附、抑菌特性可廣泛應(yīng)用于冰箱除臭、水產(chǎn)保鮮、水質(zhì)凈化等。但是將麥飯石用于紙張?zhí)盍线€未見(jiàn)報(bào)道。
本文中介紹一種麥飯石超細(xì)粉作為填料制備具有抑菌功能紙的方法, 研究了麥飯石超細(xì)粉摻量與手抄紙物理性能間的關(guān)系, 并通過(guò)細(xì)菌菌落總數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定麥飯石功能紙的抑菌效果。麥飯石抑菌功能紙可以廣泛應(yīng)用于高檔包裝材料, 可以起到保鮮、除臭、抑菌等作用, 市場(chǎng)前景很大, 為合理利用麥飯石資源和開(kāi)發(fā)新型造紙?zhí)盍隙季哂幸欢ㄒ饬x。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 原料與實(shí)驗(yàn)儀器
1) 原料選擇和制備: 麥飯石選自?xún)?nèi)蒙古奈曼旗平頂山, 經(jīng)萬(wàn)能粉碎機(jī)和球磨機(jī)制備麥飯石超細(xì)粉體, 經(jīng)激光粒度分析儀進(jìn)行粒度分析( 見(jiàn)表1)；按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行麥飯石超細(xì)粉體物理性能分析( 見(jiàn)表2)；紙漿為加拿大針葉木漂白硫酸鹽漿, 打漿度為28bSR。
 2)實(shí)驗(yàn)儀器: F12101 抄片器, 瑞典尹洛夫漢森公司; Klemm 吸水性測(cè)定儀, ZL210 型拉力試驗(yàn)機(jī),YQ2E220 型手抄片撕裂度測(cè)定儀, ZZD2025 型耐折度測(cè)定儀, ZJ2100 紙漿打漿度測(cè)定儀, 長(zhǎng)春手抄片試驗(yàn)機(jī)廠(chǎng); ZD01201 型手抄片耐破度測(cè)定儀, 杭州輕工機(jī)械廠(chǎng)。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
將麥飯石超細(xì)粉按一定比例與紙漿混合, 電動(dòng)攪拌均勻30 min 后, 對(duì)紙漿性能進(jìn)行檢測(cè), 然后按照標(biāo)準(zhǔn)方法抄片, 并按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定手抄片的物理特性; 用光學(xué)顯微鏡和SEM 掃描電子顯微鏡分析纖維和麥飯石的結(jié)合性能; 通過(guò)細(xì)菌菌落總數(shù)測(cè)定麥飯石抑菌功能紙的抑菌性能。
2 結(jié)果和討論
2.1 麥飯石對(duì)手抄片物理性能的影響
 表3 為麥飯石超細(xì)粉摻加量對(duì)手抄片物理性能的影響數(shù)據(jù)?？梢钥闯? 手抄片的拉力、斷裂長(zhǎng)、挺度、撕裂度都隨麥飯石用量的增加而減小, 當(dāng)麥飯石用量由10%增加到75%時(shí), 拉力由8.04 N/mm 降到3.87 N/ mm, 斷裂長(zhǎng)由8.05 km 降到4.15 km, 挺度由1.05 m N·m 降到0.57 mN·m, 撕裂度由739 mN 降到521 mN, 這是由于麥飯石的加入, 使纖維連接程度變差造成的?？傮w看來(lái), 75%和50%摻加量的手抄片其耐折和吸水率都比10%摻加量的手抄片高, 但是手抄片耐折和吸水率隨麥飯石摻加量增加的變化趨勢(shì)都是先增加而后又降低。
一般情況下, 只有分子結(jié)構(gòu)與纖維類(lèi)似的礦物材料會(huì)使手抄片耐折度提高, 其他礦物填料用量增大會(huì)導(dǎo)致耐折度降低。麥飯石結(jié)構(gòu)屬于三維多孔狀結(jié)構(gòu), 干法粉磨后, SEM 掃描電鏡顯示其多為片狀結(jié)構(gòu)( 見(jiàn)圖1) , 當(dāng)麥飯石摻加量不足50%時(shí), 麥飯石顆粒與纖維結(jié)構(gòu)交互作用, 結(jié)構(gòu)中的活性陽(yáng)離子與纖維上的陰離子形成較多的離子鍵, 且起到較好的孔隙填充作用, 而使耐折度升高。
由于一定制漿方法處理的纖維陰離子數(shù)量一定, 過(guò)剩的麥飯石陽(yáng)離子電荷會(huì)使顆粒和纖維結(jié)合變?nèi)? 且顆粒對(duì)纖維填充飽和, 耐折度在麥飯石摻加量達(dá)到50%后開(kāi)始降低。吸水率主要與纖維上游離羥基的多少以及手抄片的緊度有關(guān), 一般摻加礦物填料會(huì)使纖維上的游離羥基暴露量降低而使吸水率降低, 但是麥飯石具有多孔結(jié)構(gòu), 本身具有一定的吸水性, 因此因?yàn)槠鋼郊恿吭龃蠖刮蕴岣叩某潭纫笥谘谏w纖維上的游離羥基而使吸水率降低的程度, 最終使吸水性提高。而在麥飯石摻加量超過(guò)50%后, 吸水率又有降低的趨勢(shì), 可能和麥飯石摻量增加到一定程度后, 陽(yáng)離子電荷過(guò)剩導(dǎo)致手抄片緊度降低有關(guān)。
 從麥飯石手抄片光學(xué)顯微鏡照片( 圖2) 可以看出, 麥飯石均勻分布于纖維組織中, 而且隨著摻加量的升高麥飯石超細(xì)粉密度越大, 纖維連接越松散, 表3 中對(duì)應(yīng)手抄片的強(qiáng)度指標(biāo)如拉力、裂斷長(zhǎng)、挺度、撕裂度等也要下降; 圖3(a)、(b) 、(c) 分別是摻加10%、50%和75%麥飯石超細(xì)粉手抄片的SEM 圖像, 圖3(a) 和(b) 顯示麥飯石超細(xì)粉體在纖維間均勻分布,圖3(c) 顯示麥飯石超細(xì)粉過(guò)量, 導(dǎo)致在手抄片表面上堆積; 圖3(d) 和(e) 是分別摻加10%和50%麥飯石超細(xì)粉手抄片的SEM 圖像, 結(jié)果顯示摻加50%麥飯石后纖維的結(jié)合強(qiáng)度下降較大, 是使手抄片強(qiáng)度指標(biāo)下降較大的原因。
3 結(jié)論和建議
麥飯石超細(xì)粉填料的手抄片物理性能隨摻加量變化發(fā)生改變, 手抄片的拉力、斷裂長(zhǎng)、挺度、撕裂度隨麥飯石超細(xì)粉摻加量的增加而減小; 75%和50%摻加量的手抄片其耐折和吸水率都比10%摻加量的手抄片高, 但是手抄片耐折和吸水率隨摻加量增加的變化趨勢(shì)都是先增加而后又降低。摻加了麥飯石的手抄片測(cè)試組菌落總數(shù)少于陽(yáng)性對(duì)照組, 隨著摻加量的增大, 測(cè)試組菌落總數(shù)減少, 說(shuō)明麥飯石功能紙具有一定的抑菌作用。
麥飯石是一種具有多種保健功能的礦物材料,具有無(wú)毒、環(huán)保、抑菌等特性, 建議對(duì)其進(jìn)行改性, 提高抗菌能力, 拓寬適用范圍。
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