本發明屬于包裝材料技術領域，具體是涉及一種具有導電、加熱、殺菌等特殊功能的碳納米管復合包裝紙。
背景技術：
常規產品的包裝需要普通的紙板箱就可以滿足，而且成本較低，但要防止有害微生物的入侵、防止發生化學反應就需要包裝材料具備除包裝之外的其他功能，特別是一些有特殊用途的物品還需要包裝紙材具有可加熱、導電、防靜電等多種功能。碳納米管由于本身比表面積較大，耐高溫，具有卓越的導熱性能，極高的電學特性、優良的力學性質，并且也是一種很好的無機抗菌材料，因此有著很廣泛的用途。采用碳納米管和普通紙張纖維結合可以賦予紙張碳納米管的許多優異性能，不僅可以作為包裝材料，還可以實現特殊的用途。
現有技術中，有采用過濾方法復合碳納米材料，但截留率低，碳納米材料在普通植物纖維的空隙之間主要是成堆吸附。還有常規負載的碳納米材料與植物纖維之間主要采用交聯劑來固定，交聯劑粒子容易將碳納米材料包埋，紙張的導電、散熱都受到了很大影響。另外還有報道采用石墨烯復合普通植物纖維作為包裝用材，但該技術往往讓紙張的透氣性能變差，且容易脫落、掉粉，所以限制了其使用范圍。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種多功能碳納米管復合包裝紙，賦予納米包裝紙材導電、耐高溫、殺菌的性能，并防止包裝紙中的納米粒子脫落。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現。
除非另有說明，本發明所采用的百分數均為質量百分數。
一種多功能碳納米管復合包裝紙，制備方法包括以下步驟：
(1)以風干甘蔗渣為原料，采用氧堿制漿，經過打漿、疏解制成紙漿分散液；
(2)將硝酸和硫酸按質量比1:3混合，碳納米管置于混合酸中浸泡5h改性，再用去離子水洗滌到中性，風干備用；
(3)取備用的碳納米管按質量比2:3加入陽離子分散劑，進行球磨分散，制成碳納米管分散液，碳納米管分散液zeta電位為正；
(4)取所述紙漿分散液和碳納米管分散液按1:1的體積比混合，并攪拌讓兩種漿料電荷有效中合；
(5)在成形器上成形為濕紙幅，成形時通過真空抽吸脫水；
(6)成形后的濕紙幅再經過浸膠、壓榨和干燥，即獲得所需的碳納米管復合包裝紙。
所述的陽離子分散劑優選為十六烷基三甲基溴化銨。
調節所述真空抽吸脫水的真空度，使成形后的濕紙幅干度為20±1％。
所述的浸膠采用聚氨酯浸膠，并進行超級壓光處理。
所述的干燥其工藝條件為溫度90℃，時間15min；最終紙頁干度為95±1％。
相對于現有技術，本發明具有以下優點：
(1)本發明采用碳納米管來實現紙張的納米特性，賦予紙張導電、耐高溫、抗菌等性能，實現了真正意義上的納米包裝。該產品可以代替常規的包裝用錫箔紙，特別適于食品包裝的通電加熱、抗菌等需求。
(2)采用含半纖維素較多的甘蔗渣紙漿，為碳納米管復合過程提供更多的支鏈和官能團。
(3)碳納米管經硝酸和硫酸制成的混酸浸泡改性后引入親水基團，大大改善了碳納米管的親水性。
(4)采用十六烷基三甲基溴化銨分散碳納米管溶液，能與陰離子、非離子、兩性表面物質有良好的配位性；同時還能夠改變碳納米管分散液的電負性，使溶液整體帶正電荷，從而有效提高了碳納米管在紙漿中的留著率，使碳納米管均勻牢固的附著在紙漿纖維上，經過摩擦、反吹測定，碳納米管不會脫落，同時顯著增加紙張的結合強度。
附圖說明
圖1為本發明碳納米管復合包裝紙的制備工藝示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但附圖和實施例并不是對本發明技術方案的限定，所有基于本發明教導所作的變化，都應該屬于本發明的保護范圍。
實施例1
制備碳納米管復合包裝紙，制備工藝流程見圖1。
按表1的制漿工藝制備甘蔗渣紙漿，通過篩選采用得率49.8％紙漿漿料，稱取一定的絕干漿料，經過PFI在10％漿濃下打漿、打漿度打到45°SR，通過疏解機疏解3000轉，加水配制成2％漿料分散液；相同的方法配制兩份，并分別測定其Zeta電位，相關結果見表2。取5ml硝酸和15ml硫酸混合，將碳納米管置于混合酸中浸泡5h改性，使碳納米管表面接枝上羧基和羥基官能團，再用去離子水洗滌到中性并風干。加入十六烷基三甲基溴化銨(質量為1.5倍碳納米管)作為分散劑，進行球磨分散，球磨濃度1/600，制成碳納米管分散液，賦予碳納米管分散液zeta電位為正，分別測定其zeta電位，測試結果見表2,分別是+56.8mv和+70.2mv。按定量110g/m2的紙樣稱取配好紙漿分散液，將紙漿分散液和碳納米管分散液按1:1體積混合,并攪拌讓兩種漿料電荷有效中合，然后在成形器上成形為濕紙幅，成形時通過真空抽吸脫水，調節真空度，使成形后的濕紙幅干度為20±1％。對濕紙幅采用2％聚氨酯浸膠，并進行超級壓光處理，壓榨，在溫度90℃下干燥15min，控制最終紙頁干度為95±1％，獲得所需的碳納米管復合包裝紙。
紙張分別測定其相關性能，其中通過熒光白度的變化來衡量碳納米管在紙漿中的留著率，具體見表3；從表3還可以看出，添加碳納米管后賦予了紙張一定的導電性，紙張的電阻率在4200mΩ·cm左右，同時添加碳納米管復合的紙張抗菌效率達到99％以上，滿足了抗菌類產品包裝紙的相關要求。
表1.制漿實驗條件
注：蒸煮液比1:6，最高溫度120℃，升溫計時從80℃開始；
表2.漿料的zeta電位變化
注：兩種漿料按相同體積進行混合；
表3.復合紙性能測定
注：抗菌率采用無紡布為空白樣，統一采用吸收法測定，抗菌主要針對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。
實施例2
重復實施例1，有以下不同點：分別取紙漿樣兩份制備漿料(配制漿料電荷測定見表4)，一份直接成形、施膠(2％聚氨酯)作為空白樣；一份采用電荷為+50.2mv的碳納米管分散液混合，攪拌后成形抄紙，兩組樣都采用90℃條件進行烘干，并測定相關性能指標，具體指標見表5；最終結果表明：復合紙頁電阻率為3800mΩ·cm、抗菌率為99.9％，而普通紙張導電性和抗菌率都基本沒有，其他性能指標均達到功能包裝紙的要求，紙張的外面勻度較好，樣品經過反吹顆粒脫落計數法測定，結果表面紙張表面碳納米管粒子無脫落現象，相關性能指標滿足包裝的要求。
表4.漿料電荷測定
注：兩種漿料按1:1體積進行混合；
表5.復合紙性能測定
注：表中普通紙張由于電阻率太大，無法測定其導電性；抗菌率采用吸收法測定。