改性纳米二氧化钛/壳聚糖季铵盐疏水抗菌纸的制备及性能研究

厉斌; 韩竞峰; 陶绍渠; 张震; 徐鑫颖; 姚春丽

厉斌,韩竞峰,陶绍渠,张震,徐鑫颖,姚春丽.改性纳米二氧化钛/壳聚糖季铵盐疏水抗菌纸的制备及性能研究[J].中国造纸学报,2025,40(3):85-93

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改性纳米二氧化钛/壳聚糖季铵盐疏水抗菌纸的制备及性能研究

Research on the Preparation and Performances of Modified Nano-titanium Dioxide Chitosan Quaternary Ammonium Salt Hydrophobic and Antibacterial Paper

投稿时间：2024-11-03 修订日期：2024-11-21

DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2025.03.85

中文关键词: 抗菌纸抗菌性能改性疏水性能

Key Words:antibacterial paper antibacterial performance modification hydrophobic performance

基金项目:国家重点研发计划（2023YFD2200504-2）。

作者	单位	邮编
厉斌^*	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100083	100083
韩竞峰	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100083	100083
陶绍渠	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100083	100083
张震	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100083	100083
徐鑫颖	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100083	100083
姚春丽^*	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100083	100083

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中文摘要:

本研究利用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）对纳米二氧化钛（n-TiO₂）进行改性制得HDTMS-n-TiO₂，并将其与壳聚糖季铵盐（HACC）采用层层自组装的方式与竹纤维结合，得到HACC/HDTMS-n-TiO₂膜包覆竹纤维，并用于制备高疏水抗菌纸。考察了抗菌纸的表面形貌、元素组成、化学结构、力学性能及疏水性能。结果表明，当HACC/HDTMS-n-TiO₂膜层数为8层时，制得疏水抗菌纸的抗张指数为45.0 N·m/g。被酸/碱液浸泡5 h后，其水接触角仍能保持在110°以上；抗菌实验表明，此疏水抗菌纸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均可达98%以上，表明该疏水抗菌纸在食品包装领域具有较大的应用潜力。

Abstract:

In this study， cetyltrimethoxysilane （HDTMS） was employed to modify nano-titanium dioxide （n-TiO₂）， and HDTMS-n-TiO₂ was obtained， which was incorporated with chitosan quaternary ammonium salt （HACC） via a layer-by-layer assembly technique onto bamboo fibers. The producing HACC/HDTMS-n-TiO₂ membrane-coated bamboo fibers were used to fabricate a high hydrophobic and antibacterial paper. The surface morphology， elemental composition， chemical structure， mechanical properties， and hydrophobic performance of the antibacterial paper were systematically characterized. The results demonstrated that when the number of HACC/HDTMS-n-TiO₂ membrane reached 8， the tensile index of the hydrophobic and antibacterial paper attained 45.0 N·m/g. Moreover， after immersion in acid or alkali solutions for 5 h， the water contact angle remained over 110°. The antibacterial tests revealed that the paper coated with 8 layers of HACC/HDTMS-n-TiO₂ achieved antibacterial rates exceeding 98% against both E.coli and S.aureus. These findings indicated that the high hydrophobic and antibacterial paper exhibited significant potential for application in food packaging.

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