CN105037812A - 一种抗菌可降解包装材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌可降解包装材料及其制备方法。该材料由从天然丝瓜络中提取的丝瓜络浸提液、聚乙烯醇溶液、微晶纤维素和黏合剂组成；该方法先在超声的条件下制备丝瓜络浸提液，再制取聚乙烯醇溶液，将微晶纤维素、丝瓜络浸提液、聚乙烯醇溶液和VAE溶液混合，搅拌得到共混乳液，采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并烘干，将薄膜取下，得到改性薄膜，即抗菌可降解的包装材料。本发明的有益效果为：丝瓜络是一种天然纤维素纤维，来源广泛，成本较低，通过将其与高分子材料共混改性，增强高分子材料的力学性能，抗菌性能以及透气性能，从而用于果蔬的保鲜，具有很好的应用前景。

Description

一种抗菌可降解包装材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌可降解包装材料及其制备方法，属于包装材料领域。

背景技术

随着科学技术及人类文明的进步，人们对物品的包装要求越来越高，各种多样化、功能化的包装材料也相继出现。社会在为人们提供便利的同时，人们也在无形之中对我们赖以生存的环境造成了破坏，为了响应国家生态文明建设及可持续发展的要求，可降解包装材料的研发和应用得到广泛的关注。另一方面，中国是一个蔬菜种植和消费大国，但是由于技术不成熟、工艺条件比较落后以及运输过程中的磕碰问题等各种原因造成的蔬菜腐烂损失非常严重，每年造成巨大的经济损失。

发明内容

为了解决上述两个问题，我们研究并制备一种抗菌、可生物降解的包装材料，在保证蔬菜保鲜效果的同时，包装材料丢弃后不会对环境造成污染，符合绿色包装的要求，属于真正意义上的绿色功能包装材料。

本发明的首要目的在于提供一种抗菌可降解包装材料的制备方法，该方法通过超声处理丝瓜络纤维素得到丝瓜络浸提液，大大缩短了反应的时间，降低了能量的消耗，并降低了成本，也有利于环境的保护，真正达到绿色包装的要求。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的抗菌可降解包装材料。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种抗菌可降解包装材料的制备方法，包括以下步骤:

(1)将60-100g丝瓜络粉和1000-1200mL的去离子水在容器中进行混合，得到反应溶液；将含有反应溶液的容器放入恒温超声仪中，在超声功率为300-500w、超声温度40-60℃的条件下用搅拌器搅拌0.5-2h后过滤，取滤液，得到丝瓜络浸提液；

其中丝瓜络具有三维网状和纤维细柱状结构，物理性能良好，安全、无害，韧性强，疏水性、透气性好、质轻、强度和硬度适中，可降解、可再生等优点。常被直接或改性后用于制备各种材料的载体。

上述丝瓜络粉是为了更容易提取出丝瓜络浸提液，恒温是由于超声会产生热效应，使溶液中的温度快速升高，当温度达到一定的高度时就会破坏纤维素，所以要在恒温条件下进行，超声的空化作用会产生空化泡，空化泡破裂产生微射流，微射流对纤维素形成冲击，使其发生震动，更有利于丝瓜络浸提液的提取，并可以减少提取的时间，降低提取的温度，减少能力的消耗，提高能源的利用效率。

(2)将聚乙烯醇加入到去离子水中，并在40-60℃恒温水浴中搅拌均匀，得到质量体积比(g:mL)3％-5％的聚乙烯醇溶液；

其中聚乙烯醇英文名称：PolyvinylAlcohol，简称：PVA，分子式为(C2H4O)n。聚乙烯醇是一种白色粉末或颗粒状水溶性高分子树脂，由聚乙酸乙烯酯水解而得到。聚乙烯醇凭借其优异的生物可降解性、耐药品性、生物兼容性、物理性质等特点，使其在工业和日常生活中应用广泛。聚乙烯醇溶解过程为：亲和润湿-溶胀-无限溶胀-溶解。聚乙烯醇与亲水性的纤维素粘结力较好，且其粘结强度受聚合度、醇解度的影响，一般情况下，聚合度、醇解度越高，粘结强度越大，可以用作粘结剂；聚乙烯醇具有表面活性，可减小水的表面张力，因此可以作为乳化剂或分散剂；聚乙烯醇成膜性能良好，其吹塑薄膜具有较好的机械性能，且聚合度、醇解度越高，薄膜拉伸强度越强；聚乙烯醇是一种环保、无毒、安全性非常高的聚合物，在日常生产和生活中应用非常广泛；聚乙烯醇能够形成非常强韧、耐撕裂的膜，膜的耐磨性能较好，由于聚乙烯醇的这些良好的特性，其用于包装食品，不仅隔氧、保色、保质、耐油，而且无毒，因此，很适合作为食品的包装材料。聚乙烯醇的可降解性能使得其加工生产的薄膜，在土壤中能够被细菌降解为CO2和H2O，解决了塑料难降解对环境的污染问题，可用于一次性包装袋等。本发明适用任意聚合度和粘度的的聚乙烯醇。

(3)将微晶纤维素和丝瓜络浸提液按质量比为2:3-4:5的比例混合，浸泡8-11h后搅拌均匀，得到丝瓜络纤维素乳液，将聚乙烯醇溶液和VAE乳液以质量比为2:3-4:5的比例混合，向其中添加丝瓜络纤维素乳液，并搅拌1.5-3h，得到共混乳液；

其中微晶纤维素的原料纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种天然有机高分子材料，可由植物产生，来源广泛、成本较低，也是一种低成本、环保型原材料。由于纤维素和聚乙烯醇中都含有大量的羟基，因此可以形成分子间氢键，形成较高的分子间作用力，具有较好的相容性。

其中VAE乳液是乙烯－醋酸乙烯共聚合物乳液的简称，是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料，与其它辅料通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。VAE乳液具有永久的柔韧性，可以看作是聚醋酸乙烯乳液的内增塑产品，由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软，并且不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久性柔软；VAE乳液具有较好的耐酸碱性，在弱酸和弱碱存在条件下均能够保持稳定性能，因此它不论与弱酸或弱碱混合都不会发生破乳现象；VAE乳液能够耐紫外线老化，由于VAE乳液是采用乙烯作为共聚物的内增塑剂，使VAE聚合物具有内增塑性，增塑剂不会发生迁移，从而避免了聚合物性能老化；VAE乳液具有良好的混容性，能与许多低分子和高分子水溶性聚合物和许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，最低成膜温度一般低于5℃，因此能够很好成膜，皮膜对水滴有较好的阻隔性；VAE乳液具有良好的粘接性，它对纤维、木材、纸张、塑料薄膜、铝箔、水泥、陶瓷等制品有很好的粘合作用。

(4)采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并置于温度为40-60℃的烘箱中干燥，之后将薄膜在PE基材上取下，得到厚度为60-80μm的改性薄膜，即抗菌可降解的包装材料。

进一步地，所述的丝瓜络粉为能过60目筛的丝瓜络粉。

丝瓜络粉越细，越有利于丝瓜络浸提液的提取，可得到更多的浸提液。

进一步地，所述PE基材为聚乙烯材料。

进一步地，所述VAE乳液为DA101VAE乳液。

进一步地，所述聚乙烯醇为pva1799聚乙烯醇。

进一步地，所述微晶纤维素为WJ-103微晶纤维素。

一种抗菌可降解包装材料，通过上述制备方法得到；是由从天然丝瓜络中提取的丝瓜络浸提液、聚乙烯醇溶液、微晶纤维素和黏合剂组成，各组分及其重量份数比为：丝瓜络浸提液30-50份、聚乙烯醇溶液10-20份、微晶纤维素20-40份、VAE乳液15-25份。

同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：原料来源丰富，制备方法简单、快速、成本低廉，通过该方法制备的包装材料，可抗菌、可降解，真正达到了绿色包装。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，其中以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能限制本发明的保护范围。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容，均可实现本发明的目的。

实施例1：

一种抗菌可降解包装材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将60g丝瓜络磨粉和1000mL的去离子水在容器中进行混合，得到反应溶液；将所述容器放入恒温超声仪中，在超声功率为300w、超声温度40℃的条件下用搅拌器搅拌0.5h后过滤，取滤液，得到丝瓜络浸提液；

(2)将31g的pva1799聚乙烯醇加入到1000mL去离子水中，并在40℃恒温水浴中搅拌均匀，得到3％的聚乙烯醇溶液；

(3)将WJ-103微晶纤维素和丝瓜络浸提液以质量比为2:3的比例混合，浸泡8后搅拌均匀，得到丝瓜络纤维素乳液；将聚乙烯醇溶液和DA101VAE乳液以质量比为2:3的比例混合，向其中添加丝瓜络纤维素乳液，并搅拌3h，得到共混乳液；

(4)采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并置于温度为60℃的烘箱中干燥，之后将薄膜在PE基材上取下，得到厚度为80μm的改性薄膜，即抗菌可降解的包装材料。

其中抗菌可降解包装材料，其各组分及其重量份数比为：丝瓜络浸提液30份、聚乙烯醇溶液10份、微晶纤维素20份、VAE乳液15份。

实施例2：

一种抗菌可降解包装材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将60g丝瓜络磨粉和1000mL的去离子水在容器中进行混合，得到反应溶液，将所述容器放入恒温超声仪中，在超声功率为300w、超声温度40℃的条件下用搅拌器搅拌0.5h后过滤，取滤液，得到丝瓜络浸提液；

(2)将50g的pva1799聚乙烯醇加入到950mL去离子水中，并在60℃恒温水浴中搅拌均匀，得到5％的聚乙烯醇溶液；

(3)将WJ-103微晶纤维素和丝瓜络浸提液以质量比为4:5的比例混合，浸泡11后搅拌均匀，得到丝瓜络纤维素乳液，将聚乙烯醇溶液和DA101VAE乳液以质量比为2:3的比例混合，向其中添加丝瓜络纤维素乳液，并搅拌3h，得到共混乳液；

(4)采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并置于温度为60℃的烘箱中干燥，之后将薄膜在PE基材上取下，得到厚度为80μm的改性薄膜，即抗菌可降解的包装材料。

其中抗菌可降解包装材料，其各组分及其重量份数比为：丝瓜络浸提液50份、聚乙烯醇溶液20份、微晶纤维素40份、VAE乳液25份。

实施例3：

一种抗菌可降解包装材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将100g丝瓜络磨粉和1200mL的去离子水在容器中进行混合，得到反应溶液，将所述容器放入恒温超声仪中，在超声功率为500w、超声温度60℃的条件下用搅拌器搅拌2h后过滤，取滤液，得到丝瓜络浸提液；

(2)将30g的pva1799聚乙烯醇加入到970mL去离子水中，并在40℃恒温水浴中搅拌均匀，得到3％的聚乙烯醇溶液；

(3)将WJ-103微晶纤维素和丝瓜络浸提液以质量比为3:4的比例混合，浸泡11h后搅拌均匀，得到丝瓜络纤维素乳液，将聚乙烯醇溶液和DA101VAE乳液以质量比为4:5的比例混合，向其中添加丝瓜络纤维素乳液，并搅拌3h，得到共混乳液；

(4)采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并置于温度为40℃的烘箱中干燥，之后将薄膜在PE基材上取下，得到厚度为60μm的改性薄膜，即抗菌可降解的包装材料。

其中抗菌可降解包装材料，其各组分及其重量份数比为：丝瓜络浸提液40份、聚乙烯醇溶液15份、微晶纤维素30份、VAE乳液20份。

实施例4：

一种抗菌可降解包装材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将70g丝瓜络磨粉和1100mL的去离子水在容器中进行混合，得到反应溶液，将所述容器放入恒温超声仪中，在超声功率为400w、超声温度50℃的条件下用搅拌器搅拌1h后过滤，取滤液，得到丝瓜络浸提液；

(2)将43g的pva1799聚乙烯醇加入到800mL去离子水中，并在40℃恒温水浴中搅拌均匀，得到5％的聚乙烯醇溶液；

(3)将WJ-103微晶纤维素和丝瓜络浸提液按质量比为2:3的比例混合，浸泡9h后搅拌均匀，得到丝瓜络纤维素乳液，将聚乙烯醇溶液和DA101VAE乳液以质量比为3:4的比例混合，向其中添加丝瓜络纤维素乳液，并搅拌1.5h，得到共混乳液；

(4)采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并置于温度为40℃的烘箱中干燥，之后将薄膜在PE基材上取下，得到厚度为80μm的改性薄膜，即抗菌可降解的包装材料。

其中抗菌可降解包装材料，其各组分及其重量份数比为：丝瓜络浸提液30份、聚乙烯醇溶液20份、微晶纤维素40份、VAE乳液15份。

本发明制备的抗菌、可降解包装材料的使用效果如下：

该薄膜包装材料应用于包装油麦菜，取5份颜色、成熟度、健康程度、大小、新鲜度、重量、含水率相同的油麦菜。

按照四个实施例中的条件进行制备包装薄膜，使用该薄膜对上述油麦菜中的四份进行包装。

比较例：使用常规薄膜对剩下的一份油麦菜进行包装。

本发明材料的应用效果如下：

从上述对比数据中易知，本发明的四项实施例所使用的包装材料相对于对比例在新鲜度、含水率以及存储时间上均有所提高，而细菌量、和包装材料降解时间有所下降，说明本发明的包装材料可达到降解、抑菌的目的；并能在更长的时间下保持蔬菜的新鲜度和含水率。

Claims (7)

1.一种抗菌可降解包装材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:

(1)将60-100g丝瓜络粉和1000-1200mL的去离子水在容器中进行混合，得到反应溶液；将装有反应溶液的容器放入恒温超声仪中，在超声功率为300-500w、超声温度40-60℃的条件下用搅拌器搅拌0.5-2h后过滤，取滤液，得到丝瓜络浸提液；

(2)将聚乙烯醇加入到去离子水中，并在40-60℃恒温水浴中搅拌均匀，得到质量体积比3％-5％的聚乙烯醇溶液；

(3)将微晶纤维素和丝瓜络浸提液按质量比为2:3-4:5的比例混合，浸泡8-11h后搅拌均匀，得到丝瓜络纤维素乳液；将聚乙烯醇溶液和VAE乳液以质量比为2:3-4:5的比例混合，向其中添加丝瓜络纤维素乳液，并搅拌1.5-3h，得到共混乳液；

(4)采用涂膜棒将共混乳液在PE基材上进行流延成膜，并置于温度为40-60℃的烘箱中干燥，之后将薄膜在PE基材上取下，得到厚度为60-80μm的改性薄膜，即抗菌可降解包装材料。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述的丝瓜络粉为能过60目筛的丝瓜络粉。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述PE基材为聚乙烯材料。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述VAE乳液为DA101VAE乳液。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇为pva1799聚乙烯醇。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述微晶纤维素为WJ-103微晶纤维素。

7.一种抗菌可降解包装材料，其特征在于通过权利要求1-6任一项所述的抗菌可降解包装材料的制备方法得到。