1.本发明属于卷纸制备技术领域，具体地，涉及一种易降解卷纸及其制备方法。
背景技术：
2.卷纸，主要是供人们生活日常卫生之用，是人民群众不可缺少的纸种之一。为了使卫生纸柔软，通常利用机械方法使纸产生皱纹，增加卷纸的柔软度。制造卷纸的原料很多，常用的有棉浆、木浆、竹浆、草浆等天然无污染的原料。卷纸要求无毒性化学物质、无对皮肤有刺激性的原料、无霉菌病毒性细菌残留。卷纸特性是吸水性强、无致病菌(大肠杆菌等致病菌不许有)、纸质柔软厚薄均匀无孔洞、起皱均匀、色泽一致、不含杂质。
3.目前的卷纸生物降解性差，防水性差，一旦被水浸入就会溶解，不能再使用，并且容易氧化发黄变质滋生细菌，因此，提供一种抗菌、耐氧化、防水性能高的易降解卷纸是目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种易降解卷纸，以解决背景技术中的技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种易降解卷纸的制备方法，包括以下步骤：
7.第一步、采用100％的纤维原料，经过碎浆机打浆，混合，再经过流浆箱精选得到纸浆；
8.第二步、将纸浆流入抄纸机，经过网部脱水得到干度为18-22％的湿纸页，再经过压榨部脱水，压榨部的线压力为2.0-2.2bar，然后再进入干燥部进行烘干至纸页干度90-95％，形成原纸进入卷纸轴机；
9.第三步、将涂布料过筛加入上料槽，通过涂布机对原纸进行喷涂，随后在50-55℃下烘干30-40s，进入压光机进行压光，最后进入复卷机，经过切割、包装，得到易降解卷纸。
10.进一步地，涂布料由以下步骤制成：
11.步骤s1、准备以下重量份原料：改性壳聚糖3-5份、聚乙烯醇10-20份、瓜尔胶10份、阳离子淀粉20-30份、丁苯乳胶15-20份、润滑剂10-12份、乳化剂0.1-0.3份、去离子水600-900份、消泡剂1-3份；
12.步骤s2、首先向搅拌桶中加入水，开启搅拌器搅拌，向搅拌桶中加入剩余原料，转速200-300r/min条件下搅拌混合4-6h，得到涂布料。
13.进一步地，改性壳聚糖由以下步骤制成：
14.步骤a1、将壳聚糖和邻苯二甲酸酐分散于dmf中，氩气保护下，升温至120℃，搅拌反应8h，反应结束后冷却至室温，将反应产物倒入冰水中，转速1000r/min条件下离心10-15min，沉淀用质量分数30％的乙醇溶液洗涤3-5次，再于-50℃下冷冻干燥，得到氨基保护壳聚糖；
15.其中，壳聚糖、邻苯二甲酸酐和dmf的用量比为4.5-4.8g：13.32g：200ml，利用邻苯
二甲酸酐对壳聚糖的活性氨基进行保护，得到氨基保护壳聚糖；
16.步骤a2、将氨基保护壳聚糖分散于n-甲基-2-吡咯烷酮中，在避光、冰浴条件下，滴加没食子酸衍生物的氯仿溶液，1h内滴加结束，滴加结束后，加入三乙胺，升温至回流反应2-4h，反应结束后，将反应产物倒入丙酮中沉淀、离心，所得固体用丙酮洗涤3-5次，于索氏提取器中用乙醇回流2d，最后于-50℃下冷冻干燥，得到没食子酸接枝壳聚糖；
17.其中，氨基保护壳聚糖、n-甲基-2-吡咯烷酮、三乙胺和没食子酸衍生物的氯仿溶液的用量比为3.54g：100ml：3-5g：10ml，没食子酸衍生物的氯仿溶液由没食子酸衍生物和氯仿按照3.8-4.1g：10ml混合而成，在碱性条件下，使没食子酸衍生物与氨基保护壳聚糖的羟基发生消去hcl反应，得到没食子酸接枝壳聚糖；
18.步骤a3、将没食子酸接枝壳聚糖溶于n-甲基-2-吡咯烷酮中，然后加入浓度4mol/l的水合肼溶液，在氩气保护下，100℃反应4-6h，反应结束后旋蒸去除反应溶液中的水分，将旋蒸产物置于无水乙醇中沉淀、离心，所得固体用无水乙醇洗涤3-5次，再置于透析袋中透析2d，最后于-50℃下冷冻干燥，得到改性壳聚糖；
19.其中，没食子酸接枝壳聚糖、n-甲基-2-吡咯烷酮和水合肼溶液的用量比为1.49-1.66g：100ml：100ml，使没食子酸接枝壳聚糖在水合肼溶液脱除氨基保护基团，得到含有活性氨基的改性壳聚糖。
20.进一步地，没食子酸衍生物由以下步骤制成：
21.步骤b1、向三口烧瓶中加入没食子酸、2,2-二羟甲基丁酸、对甲苯磺酸和1,4-二氧六环，转速60-80r/min条件下，升温至回流反应12-16h，反应结束后，减压蒸馏去除1,4-二氧六环，蒸馏产物于质量分数50％的乙醇溶液中重结晶，过滤，滤饼于55-60℃下干燥至恒重，得到中间体1；
22.其中，没食子酸、2,2-二羟甲基丁酸、对甲苯磺酸和1,4-二氧六环的用量比为1mol：1mol：6.8-7.4g：250-280ml，以对甲苯磺酸为催化剂，使没食子酸和2,2-二羟甲基丁酸发生酯化反应得到含有苯酚结构、端羟基和端羧基的中间体1；
23.步骤b2、氮气保护下，将中间体1、偶联剂kh-560和dmf加入三口烧瓶中，控制温度50-60℃，搅拌反应10min，然后加入氢氧化钾，回流反应3-5h，反应结束后，过滤，加入去离子水洗涤后，用乙酸乙酯萃取，再减压蒸馏去除乙酸乙酯，得到中间体2；
24.其中，中间体1、kh-560和dmf的用量比为3.5-4.2g：2.2-2.6g：58.7-64.2ml，氢氧化钾的用量为kh-560和中间体1总质量的8-10％，在碱性条件下，使中间体1的醇羟基与kh-560的环氧基发生开环反应得到中间体2；
25.步骤b3、向反应瓶中加入中间体2、二氯亚砜和dmf，升温至回流，搅拌反应1h，反应结束后，加入质量分数20％的氢氧化钾溶液调节ph值为7-8，用乙酸乙酯萃取，有机相旋蒸去除乙酸乙酯，得到没食子酸衍生物；
26.其中，中间体2、二氯亚砜和dmf的用量比为3.5g：6-7ml：35.7-42.3ml，利用二氯亚砜对中间体2的羧基进行酰氯化处理，得到没食子酸衍生物。
27.进一步地，润滑剂为液体石蜡和聚乙烯蜡中的一种或两种按照任意比例混合。
28.进一步地，乳化剂为硬脂酸钠或吐温-80，消泡剂为有机硅类消泡剂。
29.进一步地，一种易降解卷纸，由上述方法制备而成。
30.本发明的有益效果：
31.本发明提供一种易降解卷纸及其制备方法，首先制备浆料，通过抄纸脱水得到原纸，进而对原纸进行涂覆处理，得到一种抗菌、易降解、防水的卷纸，较为突出的是，本发明涂布液中加入了改性壳聚糖，首先利用邻苯二甲酸酐对壳聚糖的活性氨基进行保护，得到氨基保护壳聚糖，然后在碱性条件下，使没食子酸衍生物与氨基保护壳聚糖的羟基发生消去hcl反应，得到没食子酸接枝壳聚糖，最后使没食子酸接枝壳聚糖在水合肼溶液脱除氨基保护基团，得到含有活性氨基的改性壳聚糖，其中没食子酸衍生物含有多个酚羟基、硅氧烷结构，酚羟基结构赋予没食子酸衍生物优异的抗氧化性能，硅氧烷结构水解产生si-oh键，si-oh键能够与纸张表面的羟基发生缩合反应，使改性壳聚糖与纸张通过化学键进行连接，结合壳聚糖抗菌性好、成膜性好、易降解等特点，将改性壳聚糖加入涂布液中，涂布液直接消耗或者掩盖纸张表面羟基，提高卷纸疏水性的同时，赋予其抗菌、抗氧化性能。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1
34.本实施例提供一种改性壳聚糖，由以下步骤制成：
35.步骤a1、将4.5g壳聚糖和13.32g邻苯二甲酸酐分散于200ml dmf中，氩气保护下，升温至120℃，搅拌反应8h，反应结束后冷却至室温，将反应产物倒入冰水中，转速1000r/min条件下离心10min，沉淀用质量分数30％的乙醇溶液洗涤3次，再于-50℃下冷冻干燥，得到氨基保护壳聚糖；
36.步骤a2、将3.54g氨基保护壳聚糖分散于100ml n-甲基-2-吡咯烷酮中，在避光、冰浴条件下，滴加10ml没食子酸衍生物的氯仿溶液，1h内滴加结束，滴加结束后，加入3g三乙胺，升温至回流反应2h，反应结束后，将反应产物倒入丙酮中沉淀、离心，所得固体用丙酮洗涤3次，于索氏提取器中用乙醇回流2d，最后于-50℃下冷冻干燥，得到没食子酸接枝壳聚糖，没食子酸衍生物的氯仿溶液由没食子酸衍生物和氯仿按照3.8g：10ml混合而成；
37.步骤a3、将1.49g没食子酸接枝壳聚糖溶于100ml n-甲基-2-吡咯烷酮中，然后加入100ml浓度4mol/l的水合肼溶液，在氩气保护下，100℃反应4h，反应结束后旋蒸去除反应溶液中的水分，将旋蒸产物置于无水乙醇中沉淀、离心，所得固体用无水乙醇洗涤3次，再置于透析袋中透析2d，最后于-50℃下冷冻干燥，得到改性壳聚糖；
38.其中，没食子酸衍生物由以下步骤制成：
39.步骤b1、向三口烧瓶中加入1mol没食子酸、1mol 2,2-二羟甲基丁酸、6.8g对甲苯磺酸和250ml 1,4-二氧六环，转速60r/min条件下，升温至回流反应12h，反应结束后，减压蒸馏去除1,4-二氧六环，蒸馏产物于质量分数50％的乙醇溶液中重结晶，过滤，滤饼于55℃下干燥至恒重，得到中间体1；
40.步骤b2、氮气保护下，将3.5g中间体1、2.2g偶联剂kh-560和58.7ml dmf加入三口烧瓶中，控制温度50℃，搅拌反应10min，然后加入氢氧化钾，回流反应3h，反应结束后，过滤，加入去离子水洗涤后，用乙酸乙酯萃取，再减压蒸馏去除乙酸乙酯，得到中间体2，氢氧
化钾的用量为kh-560和中间体1总质量的8％；
41.步骤b3、向反应瓶中加入3.5g中间体2、6ml二氯亚砜和35.7ml dmf，升温至回流，搅拌反应1h，反应结束后，加入质量分数20％的氢氧化钾溶液调节ph值为7，用乙酸乙酯萃取，有机相旋蒸去除乙酸乙酯，得到没食子酸衍生物。
42.实施例2
43.本实施例提供一种改性壳聚糖，由以下步骤制成：
44.步骤a1、将4.8g壳聚糖和13.32g邻苯二甲酸酐分散于200ml dmf中，氩气保护下，升温至120℃，搅拌反应8h，反应结束后冷却至室温，将反应产物倒入冰水中，转速1000r/min条件下离心15min，沉淀用质量分数30％的乙醇溶液洗涤5次，再于-50℃下冷冻干燥，得到氨基保护壳聚糖；
45.步骤a2、将3.54g氨基保护壳聚糖分散于100ml n-甲基-2-吡咯烷酮中，在避光、冰浴条件下，滴加10ml没食子酸衍生物的氯仿溶液，1h内滴加结束，滴加结束后，加入5g三乙胺，升温至回流反应4h，反应结束后，将反应产物倒入丙酮中沉淀、离心，所得固体用丙酮洗涤5次，于索氏提取器中用乙醇回流2d，最后于-50℃下冷冻干燥，得到没食子酸接枝壳聚糖，没食子酸衍生物的氯仿溶液由没食子酸衍生物和氯仿按照4.1g：10ml混合而成，三乙胺的用量为氨基保护壳聚糖质量的5％；
46.步骤a3、将1.66g没食子酸接枝壳聚糖溶于100ml n-甲基-2-吡咯烷酮中，然后加入100ml浓度4mol/l的水合肼溶液，在氩气保护下，100℃反应6h，反应结束后旋蒸去除反应溶液中的水分，将旋蒸产物置于无水乙醇中沉淀、离心，所得固体用无水乙醇洗涤5次，再置于透析袋中透析2d，最后于-50℃下冷冻干燥，得到改性壳聚糖；
47.其中，没食子酸衍生物由以下步骤制成：
48.步骤b1、向三口烧瓶中加入1mol没食子酸、1mol 2,2-二羟甲基丁酸、7.4g对甲苯磺酸和280ml 1,4-二氧六环，转速80r/min条件下，升温至回流反应16h，反应结束后，减压蒸馏去除1,4-二氧六环，蒸馏产物于质量分数50％的乙醇溶液中重结晶，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间体1；
49.步骤b2、氮气保护下，将4.2g中间体1、2.6g偶联剂kh-560和64.2ml dmf加入三口烧瓶中，控制温度60℃，搅拌反应10min，然后加入氢氧化钾，回流反应5h，反应结束后，过滤，加入去离子水洗涤后，用乙酸乙酯萃取，再减压蒸馏去除乙酸乙酯，得到中间体2，氢氧化钾的用量为kh-560和中间体1总质量的10％；
50.步骤b3、向反应瓶中加入3.5g中间体2、7ml二氯亚砜和42.3ml dmf，升温至回流，搅拌反应1h，反应结束后，加入质量分数20％的氢氧化钾溶液调节ph值为8，用乙酸乙酯萃取，有机相旋蒸去除乙酸乙酯，得到没食子酸衍生物。
51.实施例3
52.一种易降解卷纸的制备方法，包括以下步骤：
53.第一步、采用100％的纤维原料，经过碎浆机打浆，混合，再经过流浆箱精选得到纸浆；
54.第二步、将纸浆流入抄纸机，经过网部脱水得到干度为18％的湿纸页，再经过压榨部脱水，压榨部的线压力为2.0bar，然后再进入干燥部进行烘干至纸页干度90％，形成原纸进入卷纸轴机；
55.第三步、将涂布料过筛加入上料槽，通过涂布机对原纸进行喷涂，随后在50℃下烘干30s，进入压光机进行压光，最后进入复卷机，经过切割、包装，得到易降解卷纸。
56.其中，涂布料由以下步骤制成：
57.步骤s1、准备以下重量份原料：实施例1的改性壳聚糖3份、聚乙烯醇10份、瓜尔胶10份、阳离子淀粉20份、丁苯乳胶15份、润滑剂10份、乳化剂0.1份、去离子水600份、消泡剂1份；
58.步骤s2、首先向搅拌桶中加入水，开启搅拌器搅拌，向搅拌桶中加入剩余原料，转速200r/min条件下搅拌混合4h，得到涂布料。
59.其中，润滑剂为液体石蜡，乳化剂为硬脂酸钠，消泡剂为有机硅类消泡剂。
60.实施例4
61.一种易降解卷纸的制备方法，包括以下步骤：
62.第一步、采用100％的纤维原料，经过碎浆机打浆，混合，再经过流浆箱精选得到纸浆；
63.第二步、将纸浆流入抄纸机，经过网部脱水得到干度为20％的湿纸页，再经过压榨部脱水，压榨部的线压力为2.1bar，然后再进入干燥部进行烘干至纸页干度92％，形成原纸进入卷纸轴机；
64.第三步、将涂布料过筛加入上料槽，通过涂布机对原纸进行喷涂，随后在52℃下烘干35s，进入压光机进行压光，最后进入复卷机，经过切割、包装，得到易降解卷纸。
65.其中，涂布料由以下步骤制成：
66.步骤s1、准备以下重量份原料：实施例1的改性壳聚糖4份、聚乙烯醇15份、瓜尔胶10份、阳离子淀粉25份、丁苯乳胶18份、润滑剂11份、乳化剂0.2份、去离子水800份、消泡剂2份；
67.步骤s2、首先向搅拌桶中加入水，开启搅拌器搅拌，向搅拌桶中加入剩余原料，转速250r/min条件下搅拌混合5h，得到涂布料。
68.其中，润滑剂为液体石蜡，乳化剂为硬脂酸钠，消泡剂为有机硅类消泡剂。
69.实施例6
70.一种易降解卷纸的制备方法，包括以下步骤：
71.第一步、采用100％的纤维原料，经过碎浆机打浆，混合，再经过流浆箱精选得到纸浆；
72.第二步、将纸浆流入抄纸机，经过网部脱水得到干度为％的湿纸页，再经过压榨部脱水，压榨部的线压力为2.2bar，然后再进入干燥部进行烘干至纸页干度95％，形成原纸进入卷纸轴机；
73.第三步、将涂布料过筛加入上料槽，通过涂布机对原纸进行喷涂，随后在55℃下烘干40s，进入压光机进行压光，最后进入复卷机，经过切割、包装，得到易降解卷纸。
74.其中，涂布料由以下步骤制成：
75.步骤s1、准备以下重量份原料：实施例2的改性壳聚糖5份、聚乙烯醇20份、瓜尔胶10份、阳离子淀粉30份、丁苯乳胶20份、润滑剂12份、乳化剂0.3份、去离子水900份、消泡剂3份；
76.步骤s2、首先向搅拌桶中加入水，开启搅拌器搅拌，向搅拌桶中加入剩余原料，转
速300r/min条件下搅拌混合6h，得到涂布料。
77.其中，润滑剂为液体石蜡，乳化剂为硬脂酸钠，消泡剂为有机硅类消泡剂。
78.对比例1
79.将实施例4中的改性壳聚糖替换成南通英瑞达生物科技有限公司出售的壳聚糖，其余原料及制备过程不变。
80.对比例2
81.将实施例5中的改性壳聚糖去除，其余原料及制备过程不变。
82.对比例3
83.本对比例为公开号为cn111074680a的发明专利中实施例1制得的产品。
84.将实施例4-6和对比例1-3获得的卷纸进行性能测试，测试过程如下：
85.生物降解性：将各组卷纸埋在田野的土壤中，在三个月后评价(5cm
×
5cm)的降解区域，1-根本没有任何降解；2-降解区域超过0％但是小于30％；3-降解区域超过30％但是小于70％，4-降解区域为70％以上；
86.抑菌率：参照aatcc-2004织物抗真菌性的评价-抑制织物霉变测试各组试纸的抑菌性能；
87.耐老化性能：通过人工加速老化模拟试验对纸张进行耐久性评价，老化条件分别是：在试验温度25.0℃、臭氧浓度800.0pphm、空气流速20.0mm/s的条件下，臭氧老化7天，参照gb/t453-2002标准测定老化前后各组纸样的横向抗张力；
88.接触角：采用接触角测试仪测试纸表面的润湿性；
89.测试结果如表1所示：
90.表1
[0091][0092]
由表1可以看出，实施例4-6的卷纸在生物降解性、抗菌性、耐老化性及防水性均优于对比例1-3，说明本发明制备的卷纸具有较高的性能。
[0093]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0094]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。