CN110483842A - 一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，包括如下步骤：第一步、制备壳聚糖溶液；第二步、制备淀粉液；第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液混合；第四步、接入乳酸菌；第五步、加入补强液；第六步、流延干燥成膜。本发明采用玉米淀粉作为复合膜膜体，具有生物可降解、安全无毒等性能，加入壳聚糖能改善复合膜的拉伸强度和断裂伸长率等性能；乳酸菌具有抑菌性，将其包埋在膜中，不会直接与药品接触但是能缓慢释放抑菌物质，发挥抑菌作用；同时，补强液的加入以及超声处理，能够增强无机纳米粒子与基体的相容性，提高复合膜的力学性能、阻隔性能和热稳定性，得到一种力学性能好、抑菌性能强、能够生物降解的复合膜，适用于药品包装。

Description

一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺

技术领域

本发明属于药品包装技术领域，具体地，涉及一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺。

背景技术

药品作为一种特殊的商品与人们的身体健康和生命息息相关，如何完好地保持药品的性能，其包装起着决定性的作用。药品包装是指为药品在运输、贮存、管理与使用过程中提供保护、分类、说明和辅助作用而选用的适宜材料、技术，以及所进行操作的总称。优良的药品包装不仅应当具有保护药品，防止或减少外界环境对药品的影响，提高药物稳定性，保证其在使用期限内外观完好、药效稳定的作用，还应具有方便识别、使用和促进销售的作用。市场上大部分的药品包装用复合膜采用三层材料复合而成，依次分别为聚酯层、铝箔层和聚乙烯层，各层通过胶粘剂相连接，所使用的胶粘剂大多是溶剂型的，而溶剂型的胶粘剂当中含有苯类化合物等有毒物质，导致环保不达标。

专利号为CN201811308420.0的中国专利公开了一种安全防护型药品包装复合膜及其加工工艺，该药品包装复合膜包括聚酯薄膜层、铝箔基体层和聚氯乙烯薄膜层，聚酯薄膜层与铝箔基体层之间设有胶水层，铝箔基体层与聚氯乙烯薄膜层之间设有热封胶层。制备过程中使用到的原料安全环保，成本低，该药品包装复合膜层次分明、美观、复合附着力大、复合紧密、质量稳定。但是制得的复合膜不具有抑菌性能，用该复合膜包装药品，在搬运药品的过程中，很可能因为挤压会对使复合膜内的药品损坏，同时一旦外表层破损，细菌很有可能进入复合膜内，从而会使复合膜内的药品受到污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，采用玉米淀粉作为复合膜膜体，具有生物可降解、安全无毒等性能，加入壳聚糖能改善复合膜的拉伸强度和断裂伸长率等性能，并且成膜后具有良好的阻隔性能、生物可降解性能以及抑菌性；乳酸菌具有抑菌性，将其包埋在膜中，不会直接与药品接触但是能缓慢释放抑菌物质，发挥抑菌作用；同时，补强液的加入以及超声处理，能够增强无机纳米粒子与基体的相容性，提高复合膜的力学性能、阻隔性能和热稳定性，得到一种力学性能好、抑菌性能强、能够生物降解的复合膜，既不会因为挤压轻易被损坏，而且具有较强的抑菌性能和阻隔性能，能够实现有效防护，适用于药品包装。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，包括如下步骤：

第一步、称取壳聚糖溶于质量分数为1％的醋酸溶液中，在温度为50℃条件下搅拌，使壳聚糖完全溶解，得到质量分数为2％的壳聚糖溶液；

第二步、称取玉米淀粉溶于蒸馏水中，然后加入甘油，在80℃下糊化30-35min至粘稠状，得到玉米淀粉质量分数为30％的淀粉液；

第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液按照体积比为1:1共混10min后，0.08MPa真空脱气30min，冷却至室温，得到初始膜液；

第四步、将活化的乳酸菌放在37℃恒温培养箱培养24h，于4℃低温条件下下5000r/min离心10min，用灭过菌的生理盐水洗涤三次，按1-1.5％的量加入到冷却的初始膜液中，用匀浆机以3000r/min匀浆25-30s；

第五步、按照体积比1:10将补强液加入膜液中，先室温搅拌20-30min，再将膜液超声分散20-30min，进行冷却脱气；

第六步、将膜液在PVC模具中成膜，45-50℃条件下干燥12h后揭膜，复水两天，制得复合膜。

进一步地，第二步中甘油的加入量为玉米淀粉质量的10-12％。

进一步地，第五步中超声参数：频率20kHz，功率150W。

进一步地，第五步中冷却脱气的具体步骤为：将分散好的膜液放置在3-4℃的低温环境中10-12h。

进一步地，所述补强液由如下步骤制成：

(1)称取3.5g二氧化钛，将其分散于130-140mL的浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液中，加入50-60mL质量分数为5％的硝酸锌溶液，超声脱气10min，然后倒入至聚四氟乙烯反应釜中，氮气吹扫5min后置于130℃烘箱中保持30h；

(2)反应结束后，将产物分散在浓度为0.2mol/L的HCl溶液中，磁力搅拌24h，过滤，用去离子水将其洗涤至中性，烘干，得到改性纳米管；

(3)将改性纳米管和纳米SiO₂按照质量之比为1:0.5-0.6混合后，加入到蒸馏水中，超声分散20-25min，形成质量分数为6％补强液。

本发明的有益效果：

本发明在膜液中加入了补强液，补强液中有效成分包括改性纳米管和纳米SiO₂颗粒，改性纳米管在制备过程中二氧化钛在碱性溶液中会形成HTiO₃ ^-·nH₂O(TiO₂+OH^-+nH₂O→HTiO₃ ^-·nH₂O)，在水热过程中高温高压条件下可与周围的Zn²⁺的沉淀分子(Zn(OH)₂)发生碰撞反应生成钛酸锌(ZnTiO₃)，生成的钛酸锌使得纳米管内部变得粗糙，能够负载纳米SiO₂颗粒；一方面，颗粒状的纳米SiO₂颗粒能够负载于改性纳米管上，在复合膜体系中起到了“钉锚效应”，能够增强复合膜的力学性能，另一方面，SiO₂由于粒子颗粒小，可以填充在改性纳米管之间的间隙中，可以减少复合膜中的空隙，使复合膜变得更加致密，使得水分、氧气等更加难以进入复合膜内部且穿透它，增强复合膜的阻隔性能；另外，未负载的纳米SiO₂颗粒与改性纳米管能够搭接形成更密实的填料增强网络，提高复合膜的强度；

另外，补强液以及将其加入膜液中均采用了超声波分散，能够使得改性纳米管和纳米SiO₂颗粒均匀地分散在玉复合膜中，能够改变水分子、氧气分子、二氧化碳分子在膜中的渗透路径，可以充分地发挥其特有的纳米特性，使复合膜的综合性能增强；并且超声波的空化作用使玉米淀粉中的支链淀粉降解，暴露出更多的活性基团，增加了取代基与淀粉大分子接触的机会，使改性纳米管和纳米SiO₂颗粒较好地与玉米淀粉结合，从而形成致密度高的立体网状结构，从而增强阻隔性能；经过超声波作用，使改性纳米管和纳米SiO₂分子与玉米淀粉分子之间形成较强的氢键，有利于改性纳米管和纳米SiO₂颗粒在玉米淀粉膜中的分散，能够使玉米淀粉膜和无机纳米粒子之间保持良好的相容性；再者，玉米淀粉分子与无机纳米粒子之间的强相互作用延迟能够分子链的运动，从而增强复合膜的热稳定性；

本发明采用玉米淀粉作为复合膜膜体，具有生物可降解、安全无毒等性能，加入壳聚糖能改善复合膜的拉伸强度和断裂伸长率等性能，并且成膜后具有良好的阻隔性能、生物可降解性能以及抑菌性；乳酸菌具有抑菌性，将其包埋在膜中，不会直接与药品接触但是能缓慢释放抑菌物质，发挥抑菌作用；同时，补强液的加入以及超声处理，能够增强无机纳米粒子与基体的相容性，提高复合膜的力学性能、阻隔性能和热稳定性，得到一种力学性能好、抑菌性能强、能够生物降解的复合膜，既不会因为挤压轻易被损坏，而且具有较强的抑菌性能和阻隔性能，能够实现有效防护，适用于药品包装。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，包括如下步骤：

第一步、称取壳聚糖溶于质量分数为1％的醋酸溶液中，在温度为50℃条件下搅拌，使壳聚糖完全溶解，得到质量分数为2％的壳聚糖溶液；

第二步、称取玉米淀粉溶于蒸馏水中，然后加入甘油，在80℃下糊化30-35min至粘稠状，得到玉米淀粉质量分数为30％的淀粉液；

甘油的加入量为玉米淀粉质量的10-12％；

第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液按照体积比为1:1共混10min后，0.08MPa真空脱气30min，冷却至室温，得到初始膜液；

第四步、将活化的乳酸菌放在37℃恒温培养箱培养24h，于4℃低温条件下下5000r/min离心10min，用灭过菌的生理盐水洗涤三次，按1-1.5％的量加入到冷却的初始膜液中，用匀浆机以3000r/min匀浆25-30s；

第五步、按照体积比1:10将补强液加入膜液中，先室温搅拌20-30min，再将膜液超声分散20-30min(频率20kHz，功率150W)，将分散好的膜液放置在3-4℃的低温环境中10-12h，冷却脱气；

第六步、将膜液在PVC模具中成膜，45-50℃干燥12h后揭膜，复水两天，制得复合膜；

所述补强液由如下步骤制成：

(1)称取3.5g二氧化钛，将其分散于130-140mL的浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液中，加入50-60mL质量分数为5％的硝酸锌溶液，超声脱气10min，然后倒入至聚四氟乙烯反应釜中，氮气吹扫5min后置于130℃烘箱中保持30h；

(2)反应结束后，将产物分散在浓度为0.2mol/L的HCl溶液中，磁力搅拌24h，过滤，用去离子水将其洗涤至中性，烘干，得到改性纳米管；

(3)将改性纳米管和纳米SiO₂按照质量之比为1:0.5-0.6混合后，加入到蒸馏水中，超声(频率20kHz，功率150W)分散20-25min，形成均匀的质量分数为6％补强液；

二氧化钛在碱性溶液中会形成HTiO₃ ^-·nH₂O(TiO₂+OH^-+nH₂O→HTiO₃ ^-·nH₂O)，在水热过程中高温高压条件下可与周围的Zn²⁺的沉淀分子(Zn(OH)₂)发生碰撞反应生成钛酸锌(ZnTiO₃)，生成的钛酸锌使得纳米管内部变得粗糙，能够负载纳米SiO₂颗粒，锌离子具有一定的抑菌性能，使得补强液也具有一定的抗菌能力；一方面，颗粒状的纳米SiO₂颗粒能够负载于改性纳米管上，在复合膜体系中起到了“钉锚效应”，能够增强复合膜的力学性能，另一方面，SiO₂由于粒子颗粒小，可以填充在改性纳米管之间的间隙中，可以减少复合膜中的空隙，使复合膜变得更加致密，使得水分、氧气等更加难以进入复合膜内部且穿透它，增强复合膜的阻隔性能；另外，未负载的纳米SiO₂颗粒与改性纳米管能够搭接形成更密实的填料增强网络，提高复合膜的强度；

另外，补强液以及将其加入膜液中均采用了超声波分散，能够使得改性纳米管和纳米SiO₂颗粒均匀地分散在玉复合膜中，能够改变水分子、氧气分子、二氧化碳分子在膜中的渗透路径，可以充分地发挥其特有的纳米特性，使复合膜的综合性能增强；并且超声波的空化作用使玉米淀粉中的支链淀粉降解，暴露出更多的活性基团，增加了取代基与淀粉大分子接触的机会，使改性纳米管和纳米SiO₂颗粒较好地与玉米淀粉结合，从而形成致密度高的立体网状结构，从而增强阻隔性能；经过超声波作用，使改性纳米管和纳米SiO₂分子与玉米淀粉分子之间形成较强的氢键，有利于改性纳米管和纳米SiO₂颗粒在玉米淀粉膜中的分散，能够使玉米淀粉膜和无机纳米粒子之间保持良好的相容性；再者，玉米淀粉分子与无机纳米粒子之间的强相互作用延迟能够分子链的运动，从而增强复合膜的热稳定性；

采用玉米淀粉作为复合膜膜体，具有生物可降解、安全无毒等性能，加入壳聚糖能改善淀粉膜的拉伸强度和断裂伸长率等性能，并且成膜后具有良好的阻隔性能、选择透过性能、生物可降解性能以及抑菌性；乳酸菌具有抑菌性，生长于碳水化物中，将其包埋在膜中，不会直接与药品接触但是能缓慢释放抑菌物质，发挥抑菌作用。

实施例1

一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，包括如下步骤：

第一步、称取壳聚糖溶于质量分数为1％的醋酸溶液中，在温度为50℃条件下搅拌，使壳聚糖完全溶解，得到质量分数为2％的壳聚糖溶液；

第二步、称取玉米淀粉溶于蒸馏水中，然后加入甘油，在80℃下糊化30min至粘稠状，得到玉米淀粉质量分数为30％的淀粉液；

甘油的加入量为玉米淀粉质量的10％；

第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液按照体积比为1:1共混10min后，0.08MPa真空脱气30min，冷却至室温，得到初始膜液；

第四步、将活化的乳酸菌放在37℃恒温培养箱培养24h，于4℃低温条件下下5000r/min离心10min，用灭过菌的生理盐水洗涤三次，按1％的量加入到冷却的初始膜液中，用匀浆机以3000r/min匀浆25s；

第五步、按照体积比1:10将补强液加入膜液中，先室温搅拌20-30min，再将膜液超声分散20-30min，将分散好的膜液放置在3℃的低温环境中10h，冷却脱气；

第六步、将膜液在PVC模具中成膜，45℃干燥12h后揭膜，复水两天，制得复合膜。

实施例2

一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，包括如下步骤：

第一步、称取壳聚糖溶于质量分数为1％的醋酸溶液中，在温度为50℃条件下搅拌，使壳聚糖完全溶解，得到质量分数为2％的壳聚糖溶液；

第二步、称取玉米淀粉溶于蒸馏水中，然后加入甘油，在80℃下糊化33min至粘稠状，得到玉米淀粉质量分数为30％的淀粉液；

甘油的加入量为玉米淀粉质量的11％；

第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液按照体积比为1:1共混10min后，0.08MPa真空脱气30min，冷却至室温，得到初始膜液；

第四步、将活化的乳酸菌放在37℃恒温培养箱培养24h，于4℃低温条件下下5000r/min离心10min，用灭过菌的生理盐水洗涤三次，按1.2％的量加入到冷却的初始膜液中，用匀浆机以3000r/min匀浆28s；

第五步、按照体积比1:10将补强液加入膜液中，先室温搅拌25min，再将膜液超声分散25min，将分散好的膜液放置在4℃的低温环境中11h，冷却脱气；

第六步、将膜液在PVC模具中成膜，48℃干燥12h后揭膜，复水两天，制得复合膜。

实施例3

一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，包括如下步骤：

第一步、称取壳聚糖溶于质量分数为1％的醋酸溶液中，在温度为50℃条件下搅拌，使壳聚糖完全溶解，得到质量分数为2％的壳聚糖溶液；

第二步、称取玉米淀粉溶于蒸馏水中，然后加入甘油，在80℃下糊化35min至粘稠状，得到玉米淀粉质量分数为30％的淀粉液；

甘油的加入量为玉米淀粉质量的12％；

第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液按照体积比为1:1共混10min后，0.08MPa真空脱气30min，冷却至室温，得到初始膜液；

第四步、将活化的乳酸菌放在37℃恒温培养箱培养24h，于4℃低温条件下下5000r/min离心10min，用灭过菌的生理盐水洗涤三次，按1.5％的量加入到冷却的初始膜液中，用匀浆机以3000r/min匀浆30s；

第五步、按照体积比1:10将补强液加入膜液中，先室温搅拌30min，再将膜液超声分散30min，将分散好的膜液放置在4℃的低温环境中12h，冷却脱气；

第六步、将膜液在PVC模具中成膜，50℃干燥12h后揭膜，复水两天，制得复合膜。

对比例1

在实施例1中不加入补强液。

对比例2

在实施例1的第五步中不进行超声分散步骤。

对比例3

在实施例1中不加入乳酸菌。

对实施例1-3和对比例1-3制得的复合膜做如下性能测试：

膜的抗拉强度和断裂伸长率的测定按GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的测定)进行测定；采用琼脂涂布平板法定量测试试样1d的抗菌效果，测量菌落数量计算抑菌率(％)；

可知，实施例1-3制得的复合膜的拉伸强度为4.4-4.6MPa，断裂伸长率为33.6-33.7％，说明本发明制得的复合膜的力学性能好，相较于对比例1和对比例2，说明补强液(含有的有效成分为改性纳米管和纳米SiO₂颗粒)的加入能够显著提高复合膜的力学性能，同时，经过超声分散处理，不仅能够提高补强液中无机纳米粒子在薄膜基体中的分散性，而且能够提高无机纳米粒子与薄膜基体的相容性，形成致密度高的立体网状结构，提高复合膜的力学性能，使得复合膜经过挤压不容易破损，进而防护所包装的药品；关于抑菌率，由表可知实施例1-3制得的复合膜对大肠杆菌的抑菌率为89-92％，对金黄色葡萄球均的抑菌率为87-88％，说明本发明制得的复合膜具有良好的抑菌性能，结合对比例3，说明乳酸菌具有抑菌性能，将其包埋在复合膜中，不会直接与药品接触但是能缓慢释放抑菌物质，发挥抑菌作用，提高复合膜的抑菌性能。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、称取壳聚糖溶于质量分数为1％的醋酸溶液中，在温度为50℃条件下搅拌，使壳聚糖完全溶解，得到质量分数为2％的壳聚糖溶液；

第二步、称取玉米淀粉溶于蒸馏水中，然后加入甘油，在80℃下糊化30-35min至粘稠状，得到玉米淀粉质量分数为30％的淀粉液；

第三步、将壳聚糖溶液和淀粉液按照体积比为1:1共混10min后，0.08MPa真空脱气30min，冷却至室温，得到初始膜液；

第四步、将活化的乳酸菌放在37℃恒温培养箱培养24h，于4℃低温条件下下5000r/min离心10min，用灭过菌的生理盐水洗涤三次，按1-1.5％的量加入到冷却的初始膜液中，用匀浆机以3000r/min匀浆25-30s；

第五步、按照体积比1:10将补强液加入膜液中，先室温搅拌20-30min，再将膜液超声分散20-30min，进行冷却脱气；

第六步、将膜液在PVC模具中成膜，45-50℃条件下干燥12h后揭膜，复水两天，制得复合膜。

2.根据权利要求1所述的一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，其特征在于，第二步中甘油的加入量为玉米淀粉质量的10-12％。

3.根据权利要求1所述的一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，其特征在于，第五步中超声参数：频率20kHz，功率150W。

4.根据权利要求1所述的一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，其特征在于，第五步中冷却脱气的具体步骤为：将分散好的膜液放置在3-4℃的低温环境中10-12h。

5.根据权利要求1所述的一种环保抗菌型药品包装复合膜的制备工艺，其特征在于，所述补强液由如下步骤制成：

(1)称取3.5g二氧化钛，将其分散于130-140mL的浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液中，加入50-60mL质量分数为5％的硝酸锌溶液，超声脱气10min，然后倒入至聚四氟乙烯反应釜中，氮气吹扫5min后置于130℃烘箱中保持30h；

(2)反应结束后，将产物分散在浓度为0.2mol/L的HCl溶液中，磁力搅拌24h，过滤，用去离子水将其洗涤至中性，烘干，得到改性纳米管；

(3)将改性纳米管和纳米SiO₂按照质量之比为1:0.5-0.6混合后，加入到蒸馏水中，超声分散20-25min，形成质量分数为6％补强液。