CN103205049B - 一种高阻隔抗菌pe膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高阻隔抗菌PE膜及其制备方法，其中高阻隔抗菌PE膜是将纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，通过挤出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述纳米复合改性母料的质量为所述LDPE基体树脂质量的3-8%；所述纳米复合改性母料由负载纳米ZnO的有机蒙脱土、LDPE和马来酸酐接枝聚乙烯共混挤出得到，所述负载纳米ZnO的有机蒙脱土是由负载纳米ZnO的蒙脱土与插层剂插层复合后得到，所述负载纳米ZnO的蒙脱土是由蒙脱土负载纳米ZnO后得到。本发明高阻隔抗菌PE膜与纯PE膜相比，氧气透过量降低了31%，水气透过量下降40%，抗菌率达到99.7%。
Description
一、技术领域
本发明属于食品、医药类包装膜材料的制备技术，特别涉及一种高阻隔抗菌PE膜及其制备方法。
二、背景技术
PE薄膜是一种半透明、质地柔软的薄膜，具有良好的化学稳定性、耐温性、热封性和防潮性，广泛应用于食品、医药类包装材料。其主要缺点是对氧气、水汽等的阻隔性以及抗菌效果较差。尽管是目前应用最广泛、用量最大的一种塑料包装薄膜，但常限用于复合软包装材料的内层薄膜。
三、发明内容
本发明旨在提供一种高阻隔抗菌PE膜及其制备方法，所要解决的技术问题是对PE进行改性，以提高PE包装膜的阻隔性和抗菌性能。
本发明高阻隔抗菌PE膜，是将纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，通过挤出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；
所述纳米复合改性母料的质量为所述LDPE基体树脂质量的3-8%；
所述纳米复合改性母料由负载纳米ZnO的有机蒙脱土、LDPE和马来酸酐接枝聚乙烯共混挤出得到，所述负载纳米ZnO的有机蒙脱土是由负载纳米ZnO的蒙脱土与插层剂插层复合后得到，所述负载纳米ZnO的蒙脱土是由蒙脱土负载纳米ZnO后得到，各组份配比量为：纳米ZnO2.5-10.5份，蒙脱土10-30份，插层剂与负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1:4，LDPE100份，马来酸酐接枝聚乙烯10-30份；
所述低密度聚乙烯的数均分子量为20000-30000；
所述蒙脱土的粒径为60-80μm，经过溶胀、片层之间的撑开和剥离，尺寸会进一步降低为纳米级。
所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.6-1%，为实验室合成，合成方法参照林松柏，肖聪明，吴宏，等.聚乙烯接枝马来酸酐/聚氯乙烯共混体系的研究，中国塑料，2003，17（8）：28-31。
所述纳米复合改性母料中纳米ZnO的质量为蒙脱土质量的25-35%。
本发明高阻隔抗菌PE膜的制备方法，采用纳米ZnO和蒙脱土对LDPE进行复合改性，包括母料的制备和吹塑成型各单元过程，其特征在于所述母料的制备按以下步骤操作：
1）将蒙脱土分散在1mol·L-1的锌盐水溶液中，固液比1-2g/mL，65℃下恒温搅拌4h，过滤并反复洗涤至滤液中无锌离子（0.1mol·L-1的Na2S溶液检验），80℃下鼓风干燥24h后，放入马弗炉中400℃烘烤2h，得负载纳米ZnO的蒙脱土，负载量为25-35%。所述负载量是指负载纳米ZnO的蒙脱土中含有的纳米ZnO的质量占蒙脱土质量的百分比。
2）将所述负载纳米ZnO的蒙脱土分散在去离子水中，加入插层剂，所述插层剂与所述负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1：4，65℃下恒温搅拌5h，过滤并充分洗涤，然后真空干燥48h，研磨过筛得负载纳米ZnO的有机蒙脱土；
3）将所述负载纳米ZnO的有机蒙脱土、LDPE和马来酸酐接枝聚乙烯加入高混机中混合均匀，室温共混30-50min，静置20-28h，再通过双螺杆挤出机挤出造粒制得纳米复合改性母料。
所述吹塑成型是将所述纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，所述纳米复合改性母料的质量为LDPE基体树脂质量的3-8%，采用挤出吹膜系统吹塑成型，得到高阻隔抗菌PE膜。
步骤1）中所述锌盐选自醋酸锌、硝酸锌、氯化锌或硫酸锌等有机或无机锌盐。
步骤2）中所述插层剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵等烷基季铵盐。
步骤3）中挤出造粒时双螺杆挤出机的螺杆转速为100-140r/min，优选120r/min，机头温度为140-170℃，优选160℃。
与纯PE膜相比较，本发明制备的PE膜材料氧气透过量下降了31%，水气透过量下降了40%，抗菌率达到99.7%。本发明PE膜由于其阻隔性好，保鲜，防湿，防霜冻，隔氧，耐油，可广泛用于轻重包装，如各种鲜果、肉食品、酱菜、鲜奶、液体饮料、医药用品等。本发明的优势主要体现在：采用廉价的具有抗菌作用的纳米ZnO和具有增强增韧且抗阻隔的蒙脱土对PE薄膜进行协同改性，有效改善了PE薄膜的抗菌性和阻隔性，拓宽了PE膜作为包装材料在食品和医药等领域的应用。
四、具体实施方式
非限定实施例叙述如下：
本发明实施例中使用的低密度聚乙烯为中石化天然气股份有限公司大庆石化分公司生产，牌号LDPE2426H。
本发明原料中马来酸酐接枝聚乙烯为实验室合成，合成方法参照林松柏，肖聪明，吴宏，等.聚乙烯接枝马来酸酐/聚氯乙烯共混体系的研究，中国塑料，2003，17（8）：28-31。接枝率为0.6-1%。
实施例1：
本实施例中高阻隔抗菌PE膜是将纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，通过挤出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述纳米复合改性母料的质量为所述LDPE基体树脂质量的5%。各组份配比为：
LDPE100份，纳米ZnO6.0份，蒙脱土20份，马来酸酐接枝聚乙烯20份；
其制备方法如下：
1）先将20质量份的蒙脱土分散在1mol·L-1的氯化锌水溶液中，固液比1g/10ml，65℃下恒温搅拌4h，过滤并反复洗涤至滤液中无锌离子，80℃下鼓风干燥24h后，放入马弗炉中400℃烘烤2h，得负载量为30%的负载纳米ZnO的蒙脱土。
2）将步骤1）得到的负载纳米ZnO的蒙脱土分散在去离子水中，加入插层剂十六烷基三甲基溴化铵，插层剂与负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1：4，65℃下恒温搅拌5h，过滤并充分洗涤，然后真空干燥48h，研磨过200目筛得负载纳米ZnO的有机蒙脱土。
3）将步骤2）得到的负载纳米ZnO的有机蒙脱土与100质量份的LDPE、20质量份的马来酸酐接枝聚乙烯按比例置于高混机中混合40min后静置24h，再利用双螺杆挤出机造粒制得纳米复合改性母料，其中，螺杆转速为120r/min，挤出机机头温度为160℃。
4）将经步骤3）得到的纳米复合改性母料按5%的质量比例添加到LDPE基体树脂中，采用挤出吹膜系统吹塑成型，得到兼具阻隔性和抗菌性的PE膜。
对本实施例的产品性能进行检测，其中氧气透过量按GB/T1038-2000检测，水气透过量按GB/T1037-1988检测，抗菌率按QB/T2591-2003检测，检测结果见表1。
实施例2：
本实施例中高阻隔抗菌PE膜是将纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，通过挤出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述纳米复合改性母料的质量为所述LDPE基体树脂质量的3%。各组份配比为：
LDPE100份，纳米ZnO8.0份，蒙脱土30份，马来酸酐接枝聚乙烯30份；
其制备方法如下：
1）先将30质量份的蒙脱土分散在1mol·L-1的氯化锌水溶液中，固液比1g/10ml，65℃下恒温搅拌4h，过滤并反复洗涤至滤液中无锌离子，80℃下鼓风干燥24h后，放入马弗炉中400℃烘烤2h，得负载量为27%的负载纳米ZnO的蒙脱土。
2）将步骤1）得到的负载纳米ZnO的蒙脱土分散在去离子水中，加入插层剂十六烷基三甲基溴化铵，插层剂与负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1：4，65℃下恒温搅拌5h，过滤并充分洗涤，然后真空干燥48h，研磨过200目筛得负载纳米ZnO的有机蒙脱土。
3）将步骤2）得到的负载纳米ZnO的有机蒙脱土与100质量份的LDPE、30质量份的马来酸酐接枝聚乙烯按比例置于高混机中混合40min后静置24h，再利用双螺杆挤出机造粒制得纳米复合改性母料，其中，螺杆转速为120r/min，挤出机机头温度为160℃。
4）将经步骤3）得到的纳米复合改性母料按3%的质量比例添加到LDPE基体树脂中，采用挤出吹膜系统吹塑成型，得到兼具阻隔性和抗菌性的PE膜。
对本实施例的产品性能进行检测，其中氧气透过量按GB/T1038-2000检测，水气透过量按GB/T1037-1988检测，抗菌率按QB/T2591-2003检测，检测结果见表1。
实施例3：
本实施例中高阻隔抗菌PE膜是将纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，通过挤出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述纳米复合改性母料的质量为所述LDPE基体树脂质量的8%。各组份配比为：
LDPE100份，纳米ZnO3.2份，蒙脱土10份，马来酸酐接枝聚乙烯10份；
其制备方法如下：
1）先将10质量份的蒙脱土分散在1mol·L-1的醋酸锌水溶液中，固液比1g/10ml，65℃下恒温搅拌4h，过滤并反复洗涤至滤液中无锌离子，80℃下鼓风干燥24h后，放入马弗炉中400℃烘烤2h，得负载量为32%的负载纳米ZnO的蒙脱土。
2）将步骤1）得到的负载纳米ZnO的蒙脱土分散在去离子水中，加入插层剂十六烷基三甲基氯化铵，插层剂与负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1：4，65℃下恒温搅拌5h，过滤并充分洗涤，然后真空干燥48h，研磨过200目筛得负载纳米ZnO的有机蒙脱土。
3）将步骤2）得到的负载纳米ZnO的有机蒙脱土与100质量份的LDPE、10质量份的马来酸酐接枝聚乙烯按比例置于高混机中混合40min后静置24h，再利用双螺杆挤出机造粒制得纳米复合改性母料，其中，螺杆转速为120r/min，挤出机机头温度为160℃。
4）将经步骤3）得到的纳米复合改性母料按8%的质量比例添加到LDPE基体树脂中，采用挤出吹膜系统吹塑成型，得到兼具阻隔性和抗菌性的PE膜。
对本实施例的产品性能进行检测，其中氧气透过量按GB/T1038-2000检测，水气透过量按GB/T1037-1988检测，抗菌率按QB/T2591-2003检测，检测结果见表1。
表1
从表1中可以看出，与纯PE膜相比，在蒙脱土和纳米ZnO的协同改性作用下，PE膜的阻隔性和抗菌性得到了明显的改善，氧气透过量降低了31%，水气透过量下降40%，抗菌率达到99.7%。
Claims (4)
1.一种高阻隔抗菌PE膜，其特征在于：
所述高阻隔抗菌PE膜是将纳米复合改性母料添加到LDPE基体树脂中，通过挤出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；
所述纳米复合改性母料的质量为所述LDPE基体树脂质量的3-8%；
所述纳米复合改性母料由负载纳米ZnO的有机蒙脱土、LDPE和马来酸酐接枝聚乙烯共混挤出得到，所述负载纳米ZnO的有机蒙脱土是由负载纳米ZnO的蒙脱土与插层剂插层复合后得到，所述负载纳米ZnO的蒙脱土是由蒙脱土负载纳米ZnO后得到，各组份配比量为：纳米ZnO2.5-10.5份，蒙脱土10-30份，插层剂与负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1:4，LDPE100份，马来酸酐接枝聚乙烯10-30份；
所述低密度聚乙烯的数均分子量为20000-30000；
所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.6-1%；
所述负载纳米ZnO的蒙脱土中纳米ZnO的负载量为蒙脱土质量的25-35%。
2.一种权利要求1所述的高阻隔抗菌PE膜的制备方法，包括母料的制备和吹塑成型各单元过程，其特征在于所述母料的制备按以下步骤操作：
1）将蒙脱土分散在1mol·L-1的锌盐水溶液中，65℃下恒温搅拌4h，过滤并反复洗涤至滤液中无锌离子，80℃下鼓风干燥24h后，放入马弗炉中400℃烘烤2h，得负载纳米ZnO的蒙脱土，负载量为25-35%；所述锌盐选自醋酸锌、硝酸锌、氯化锌或硫酸锌等有机或无机锌盐；
2）将所述负载纳米ZnO的蒙脱土分散在去离子水中，加入插层剂，所述插层剂与所述负载纳米ZnO的蒙脱土的质量比为1：4，65℃下恒温搅拌5h，过滤并充分洗涤，然后真空干燥48h，研磨过筛得负载纳米ZnO的有机蒙脱土；所述插层剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵等烷基季铵盐；
3）将所述负载纳米ZnO的有机蒙脱土、LDPE和马来酸酐接枝聚乙烯加入高混机中混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出造粒制得纳米复合改性母料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤3）中挤出造粒时双螺杆挤出机的螺杆转速为100-140r/min，机头温度为140-170℃。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：
步骤3）中挤出造粒时双螺杆挤出机的螺杆转速为120r/min，机头温度为160℃。
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