一種抗菌可降解包裝材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗菌可降解包裝材料及其制備方法，屬于包裝材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)及人類文明的進(jìn)步，人們對(duì)物品的包裝要求越來越高，各種多樣化、 功能化的包裝材料也相繼出現(xiàn)。社會(huì)在為人們提供便利的同時(shí)，人們也在無形之中對(duì)我們 賴以生存的環(huán)境造成了破壞，為了響應(yīng)國家生態(tài)文明建設(shè)及可持續(xù)發(fā)展的要求，可降解包 裝材料的研發(fā)和應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注。另一方面，中國是一個(gè)蔬菜種植和消費(fèi)大國，但是由 于技術(shù)不成熟、工藝條件比較落后以及運(yùn)輸過程中的磕碰問題等各種原因造成的蔬菜腐爛 損失非常嚴(yán)重，每年造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述兩個(gè)問題，我們研究并制備一種抗菌、可生物降解的包裝材料，在保 證蔬菜保鮮效果的同時(shí)，包裝材料丟棄后不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，符合綠色包裝的要求，屬于 真正意義上的綠色功能包裝材料。
[0004] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種抗菌可降解包裝材料的制備方法，該方法通過超 聲處理絲瓜絡(luò)纖維素得到絲瓜絡(luò)浸提液，大大縮短了反應(yīng)的時(shí)間，降低了能量的消耗，并降 低了成本，也有利于環(huán)境的保護(hù)，真正達(dá)到綠色包裝的要求。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供通過上述制備方法得到的抗菌可降解包裝材料。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種抗菌可降解包裝材料的制備 方法，包括以下步驟： (1)將60-100g絲瓜絡(luò)粉和1000-1200mL的去離子水在容器中進(jìn)行混合，得到反應(yīng)溶 液；將含有反應(yīng)溶液的容器放入恒溫超聲儀中，在超聲功率為300-500W、超聲溫度40-60°C 的條件下用攪拌器攪拌〇. 5-2h后過濾，取濾液，得到絲瓜絡(luò)浸提液； 其中絲瓜絡(luò)具有三維網(wǎng)狀和纖維細(xì)柱狀結(jié)構(gòu)，物理性能良好，安全、無害，韌性強(qiáng)，疏水 性、透氣性好、質(zhì)輕、強(qiáng)度和硬度適中，可降解、可再生等優(yōu)點(diǎn)。常被直接或改性后用于制備 各種材料的載體。
[0007] 上述絲瓜絡(luò)粉是為了更容易提取出絲瓜絡(luò)浸提液，恒溫是由于超聲會(huì)產(chǎn)生熱效 應(yīng)，使溶液中的溫度快速升高，當(dāng)溫度達(dá)到一定的高度時(shí)就會(huì)破壞纖維素，所以要在恒溫條 件下進(jìn)行，超聲的空化作用會(huì)產(chǎn)生空化泡，空化泡破裂產(chǎn)生微射流，微射流對(duì)纖維素形成沖 擊，使其發(fā)生震動(dòng)，更有利于絲瓜絡(luò)浸提液的提取，并可以減少提取的時(shí)間，降低提取的溫 度，減少能力的消耗，提高能源的利用效率。
[0008] (2)將聚乙烯醇加入到去離子水中，并在40_60°C恒溫水浴中攪拌均勾，得到質(zhì)量 體積比（g:mL) 3 % -5 %的聚乙烯醇溶液； 其中聚乙烯醇英文名稱：PolyvinylAlcohol，簡(jiǎn)稱：PVA，分子式為（C2H40)n。聚乙烯醇 是一種白色粉末或顆粒狀水溶性高分子樹脂，由聚乙酸乙烯酯水解而得到。聚乙烯醇憑借 其優(yōu)異的生物可降解性、耐藥品性、生物兼容性、物理性質(zhì)等特點(diǎn)，使其在工業(yè)和日常生活 中應(yīng)用廣泛。聚乙烯醇溶解過程為：親和潤濕-溶脹-無限溶脹-溶解。聚乙烯醇與親水 性的纖維素粘結(jié)力較好，且其粘結(jié)強(qiáng)度受聚合度、醇解度的影響，一般情況下，聚合度、醇解 度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越大，可以用作粘結(jié)劑；聚乙烯醇具有表面活性，可減小水的表面張力，因 此可以作為乳化劑或分散劑；聚乙烯醇成膜性能良好，其吹塑薄膜具有較好的機(jī)械性能，且 聚合度、醇解度越高，薄膜拉伸強(qiáng)度越強(qiáng)；聚乙烯醇是一種環(huán)保、無毒、安全性非常高的聚合 物，在日常生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛；聚乙烯醇能夠形成非常強(qiáng)韌、耐撕裂的膜，膜的耐 磨性能較好，由于聚乙烯醇的這些良好的特性，其用于包裝食品，不僅隔氧、保色、保質(zhì)、耐 油，而且無毒，因此，很適合作為食品的包裝材料。聚乙烯醇的可降解性能使得其加工生產(chǎn) 的薄膜，在土壤中能夠被細(xì)菌降解為C02和H20,解決了塑料難降解對(duì)環(huán)境的污染問題，可 用于一次性包裝袋等。本發(fā)明適用任意聚合度和粘度的的聚乙烯醇。
[0009] (3)將微晶纖維素和絲瓜絡(luò)浸提液按質(zhì)量比為2:3_4:5的比例混合，浸泡8-llh后 攪拌均勻，得到絲瓜絡(luò)纖維素乳液，將聚乙烯醇溶液和VAE乳液以質(zhì)量比為2:3-4:5的比例 混合，向其中添加絲瓜絡(luò)纖維素乳液，并攪拌1. 5-3h，得到共混乳液； 其中微晶纖維素的原料纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種天然有機(jī)高分子 材料，可由植物產(chǎn)生，來源廣泛、成本較低，也是一種低成本、環(huán)保型原材料。由于纖維素和 聚乙烯醇中都含有大量的羥基，因此可以形成分子間氫鍵，形成較高的分子間作用力，具有 較好的相容性。
[0010] 其中VAE乳液是乙烯一醋酸乙烯共聚合物乳液的簡(jiǎn)稱，是以醋酸乙烯和乙烯單體 為基本原料，與其它輔料通過乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。VAE乳液具有永久的柔 韌性，可以看作是聚醋酸乙烯乳液的內(nèi)增塑產(chǎn)品，由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯 分子鏈，使乙?；a(chǎn)生不連續(xù)性，增加了高分子鏈的旋轉(zhuǎn)自由度，空間阻礙小，高分子主鏈 變得柔軟，并且不會(huì)發(fā)生增塑劑迀移，保證了產(chǎn)品永久性柔軟；VAE乳液具有較好的耐酸堿 性，在弱酸和弱堿存在條件下均能夠保持穩(wěn)定性能，因此它不論與弱酸或弱堿混合都不會(huì) 發(fā)生破乳現(xiàn)象；VAE乳液能夠耐紫外線老化，由于VAE乳液是采用乙烯作為共聚物的內(nèi)增塑 劑，使VAE聚合物具有內(nèi)增塑性，增塑劑不會(huì)發(fā)生迀移，從而避免了聚合物性能老化；VAE乳 液具有良好的混容性，能與許多低分子和高分子水溶性聚合物和許多其它高分子聚合乳液 直接混合；VAE乳液具有良好的成膜性，最低成膜溫度一般低于5°C，因此能夠很好成膜，皮 膜對(duì)水滴有較好的阻隔性；VAE乳液具有良好的粘接性，它對(duì)纖維、木材、紙張、塑料薄膜、 鋁箱、水泥、陶瓷等制品有很好的粘合作用。
[0011] (4)采用涂膜棒將共混乳液在PE基材上進(jìn)行流延成膜，并置于溫度為40-60°C的 烘箱中干燥，之后將薄膜在PE基材上取下，得到厚度為60-80ym的改性薄膜，即抗菌可降 解的包裝材料。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的絲瓜絡(luò)粉為能過60目篩的絲瓜絡(luò)粉。
[0013] 絲瓜絡(luò)粉越細(xì)，越有利于絲瓜絡(luò)浸提液的提取，可得到更多的浸提液。
[0014] 進(jìn)一步地，所述PE基材為聚乙稀材料。
[0015] 進(jìn)一步地，所述VAE乳液為DA101VAE乳液。
[0016] 進(jìn)一步地，所述聚乙稀醇為pval799聚乙稀醇。
[0017] 進(jìn)一步地，所述微晶纖維素為WJ-103微晶纖維素。
[0018] -種抗菌可降解包裝材料，通過上述制備方法得到；是由從天然絲瓜絡(luò)中提取的 絲瓜絡(luò)浸提液、聚乙烯醇溶液、微晶纖維素和黏合劑組成，各組分及其重量份數(shù)比為：絲瓜 絡(luò)浸提液30-50份、聚乙烯醇溶液10-20份、微晶纖維素20-40份、VAE乳液15-25份。
[0019] 同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的技術(shù)效果在于：原料來源豐富，制備方法簡(jiǎn)單、快速、 成本低廉，通過該方法制備的包裝材料，可抗菌、可降解，真正達(dá)到了綠色包裝。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中以下實(shí)施例僅用于更加清楚地 說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依 據(jù)以上本發(fā)明公開的內(nèi)容，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0021] 實(shí)施例1 : 一種抗菌可降解包裝材料的制備方法包括以下步驟： (1) 將60g絲瓜絡(luò)磨粉和1000mL的去離子水在容器中進(jìn)行混合，得到反應(yīng)溶液；將所 述容器放入恒溫超聲儀中，在超聲功率為300w、超聲溫度40°C的條件下用攪拌器攪拌0. 5h 后過濾，取濾液，得到絲瓜絡(luò)浸提液； (2) 將31g的pval799聚乙烯醇加入到1000mL去離子水中，并在40°C恒溫水浴中攪拌 均勻，得到3%的聚乙烯醇溶液； (3) 將WJ-103微晶纖維素和絲瓜絡(luò)浸