CN112029249A - 一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜及其制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂加入高速混料机中，在高速混料机中充分搅拌2‑3小时，转速为220‑250r/min，得到混合料；将步骤S1中得到的混合料向外排料一部分，得到混合料A，高速混料机中剩余的部分为混合料B，所述纳米复合材料由钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛组成，按重量份组成如下：钼酸银10‑20份，载银磷酸锆20‑30份，改性纳米二氧化钛30‑50份。本发明克服了现有技术的不足，设计合理，其制备方法简单，制备条件温和，易于工业化生产，可得广泛应用，具有较高的社会使用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及聚乳酸薄膜技术领域，尤其涉及一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜及其制备方法。
背景技术
随着人们生活节奏的加快，生活水平的提高，越来越多的塑料废弃物，特别是塑料包装材料和泡沫塑料成品，使得白色污染日益严重。不能自然降解的塑料垃圾，已对城市、农村、海洋、湖泊等构成不同程度的污染，成为世界性一大公害。聚乳酸由于其具有很好的生物相容性和生物降解性，越来越受到人们重视。并且聚乳酸良好的机械性能使其可以通过多种方式加工成薄膜，使得聚乳酸薄膜具有很多优良的性质，可以被广泛应用于许多领域。
目前，聚乳酸薄膜作为包装材料有其独特的优势，可以说，聚乳酸包装材料可以替代部分传统的包装材料，并且在很多方面更优于传统包装材料。聚乳酸材料由于其无毒性和良好的机械性能，适合加工成各种饮料、食品、高档化妆品等的外包装材料以及被压制成透明的纤维、容器、镜片等。并且，聚乳酸可与其他天然纤维混纺，其纤维织物透气性好，抗皱性强。在工农业生产领域聚乳酸材料具有很好的韧性，适合加工成高附加值的农用地膜；也可以应用于农林业中作播种织物、薄膜、防草袋、防虫防兽害盖布等；还可用作土壤、沙漠绿化保水材料、农药化肥缓释材料等。
高分子软包装材料在极大方便了人们生活的同时，带来了严重的环境污染问题，且广泛使用的包装材料大都依赖于石油等不可再生资源。因此，制备新型的生物质来源的可生物降解薄膜材料成为包装领域研究的热点。
于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜及其制备方法，以期达到更具有实用价值的目的。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，包括聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂，所述纳米复合材料由钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛组成，按重量份组成如下：钼酸银10-20份，载银磷酸锆20-30份，改性纳米二氧化钛30-50份。
优选的，所述改性纳米二氧化钛由如下方法制得：将纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂和引发剂加入反应釜进行反应，并经过超声波处理和磁力搅拌后，进行真空抽滤，最后在真空干燥机中进行干燥，并加入到研磨机中进行研磨处理，得到改性纳米二氧化钛。
优选的，所述钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛的质量比为2:5:7。
本发明还提出了一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂加入高速混料机中，在高速混料机中充分搅拌2-3小时，转速为220-250r/min，得到混合料；
步骤S2：将步骤S1中得到的混合料向外排料一部分，得到混合料A，高速混料机中剩余的部分为混合料B，并将混合料B继续混合搅拌1-2小时，转速为150-200r/min，此后再在180-220℃的反应釜内进行反应，并加入增塑剂反应2-4小时，得到反应物料C；
步骤S3：将步骤S2中的反应物料C投放至双螺杆挤压机进行熔融挤压，并在220℃-240℃之间进行挤塑、冷却后切粒拆分，得到粒料；
步骤S4：将步骤S3中得到的粒料与步骤S2中的混合料A加入到65-70℃高速混料机中混合15-20分钟，转速为100-150r/min，然后在单螺杆吹膜机中吹膜得到聚乳酸抗菌薄膜，最后定性收卷、包装即得。
优选的，所述聚乳酸由如下步骤制得：(1)在生物催化剂的作用下，从玉米中提取原料并采用传统方式进行发酵，并获得发酵液；(2)向发酵液中加入硫酸，充分搅拌后过滤，对滤液进行蒸发浓缩，并再次过滤，获得乳酸；(3)乳酸经过精制、脱水低聚、高温裂解，生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚合成高分子聚乳酸。
优选的，所述天然抗菌剂选用壳聚糖，所述壳聚糖是从天然蟹壳、虾壳和昆虫类的外壳中提取的甲壳质，经脱乙酰化精制而成。
优选的，所述单螺杆吹膜机的长径比为27：2，单螺杆吹膜机模头模口间隙为0.1-0.3mm，吹膜车间作业温度保持在31-35℃范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用天然抗菌剂制得抗菌薄膜，其中壳聚糖是从天然蟹壳、虾壳和昆虫类的外壳中提取的甲壳质，经脱乙酰化精制而成，能够起到良好的抗菌效果，同时环保无污染，且成本低廉易得；
2、本发明将纳米复合材料和天然抗菌剂进行协效复配，在保证生物可降解效果的同时，获得了良好的抗菌特性，向薄膜材料中复配添加两者，可以显著提高薄膜材料的抗菌性能。
综上，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，其制备方法简单，制备条件温和，易于工业化生产，可得广泛应用，具有较高的社会使用价值和应用前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提出的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，包括聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂，所述纳米复合材料由钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛组成，按重量份组成如下：钼酸银10份，载银磷酸锆20份，改性纳米二氧化钛30份。
其中，所述改性纳米二氧化钛由如下方法制得：将纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂和引发剂加入反应釜进行反应，并经过超声波处理和磁力搅拌后，进行真空抽滤，最后在真空干燥机中进行干燥，并加入到研磨机中进行研磨处理，得到改性纳米二氧化钛。
其中，所述钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛的质量比为2:5:7。
其制备方法包括以下步骤：
步骤S1：将聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂加入高速混料机中，在高速混料机中充分搅拌3小时，转速为250r/min，得到混合料；
步骤S2：将步骤S1中得到的混合料向外排料一部分，得到混合料A，高速混料机中剩余的部分为混合料B，并将混合料B继续混合搅拌2小时，转速为200r/min，此后再在220℃的反应釜内进行反应，并加入增塑剂反应4小时，得到反应物料C；
步骤S3：将步骤S2中的反应物料C投放至双螺杆挤压机进行熔融挤压，并在240℃高温下进行挤塑、冷却后切粒拆分，得到粒料；
步骤S4：将步骤S3中得到的粒料与步骤S2中的混合料A加入到70℃高速混料机中混合20分钟，转速为150r/min，然后在单螺杆吹膜机中吹膜得到聚乳酸抗菌薄膜，最后定性收卷、包装即得。
其中，所述聚乳酸由如下步骤制得：(1)在生物催化剂的作用下，从玉米中提取原料并采用传统方式进行发酵，并获得发酵液；(2)向发酵液中加入硫酸，充分搅拌后过滤，对滤液进行蒸发浓缩，并再次过滤，获得乳酸；(3)乳酸经过精制、脱水低聚、高温裂解，生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚合成高分子聚乳酸。
其中，所述天然抗菌剂选用壳聚糖，所述壳聚糖是从天然蟹壳、虾壳和昆虫类的外壳中提取的甲壳质，经脱乙酰化精制而成。
其中，所述单螺杆吹膜机的长径比为27：2，单螺杆吹膜机模头模口间隙为0.1-0.3mm，吹膜车间作业温度保持在31-35℃范围内。
实施例2
本发明提出的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，包括聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂，所述纳米复合材料由钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛组成，按重量份组成如下：钼酸银15份，载银磷酸锆25份，改性纳米二氧化钛40份。
其中，所述改性纳米二氧化钛由如下方法制得：将纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂和引发剂加入反应釜进行反应，并经过超声波处理和磁力搅拌后，进行真空抽滤，最后在真空干燥机中进行干燥，并加入到研磨机中进行研磨处理，得到改性纳米二氧化钛。
其中，所述钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛的质量比为2:5:7。
其制备方法包括以下步骤：
步骤S1：将聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂加入高速混料机中，在高速混料机中充分搅拌2.5小时，转速为235r/min，得到混合料；
步骤S2：将步骤S1中得到的混合料向外排料一部分，得到混合料A，高速混料机中剩余的部分为混合料B，并将混合料B继续混合搅拌1.5小时，转速为175r/min，此后再在200℃的反应釜内进行反应，并加入增塑剂反应3小时，得到反应物料C；
步骤S3：将步骤S2中的反应物料C投放至双螺杆挤压机进行熔融挤压，并在230℃高温下进行挤塑、冷却后切粒拆分，得到粒料；
步骤S4：将步骤S3中得到的粒料与步骤S2中的混合料A加入到68℃高速混料机中混合18分钟，转速为125r/min，然后在单螺杆吹膜机中吹膜得到聚乳酸抗菌薄膜，最后定性收卷、包装即得。
其中，所述聚乳酸由如下步骤制得：(1)在生物催化剂的作用下，从玉米中提取原料并采用传统方式进行发酵，获得发酵液；(2)向发酵液中加入硫酸，充分搅拌后过滤，对滤液进行蒸发浓缩，并再次过滤，获得乳酸；(3)乳酸经过精制、脱水低聚、高温裂解，生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚合成高分子聚乳酸。
其中，所述天然抗菌剂选用壳聚糖，所述壳聚糖是从天然蟹壳、虾壳和昆虫类的外壳中提取的甲壳质，经脱乙酰化精制而成。
其中，所述单螺杆吹膜机的长径比为27：2，单螺杆吹膜机模头模口间隙为0.1-0.3mm，吹膜车间作业温度保持在31-35℃范围内。
实施例3
本发明提出的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，包括聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂，所述纳米复合材料由钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛组成，按重量份组成如下：钼酸银20份，载银磷酸锆30份，改性纳米二氧化钛50份。
其中，所述改性纳米二氧化钛由如下方法制得：将纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂和引发剂加入反应釜进行反应，并经过超声波处理和磁力搅拌后，进行真空抽滤，最后在真空干燥机中进行干燥，并加入到研磨机中进行研磨处理，得到改性纳米二氧化钛。
其中，所述钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛的质量比为2:5:7。
其制备方法包括以下步骤：
步骤S1：将聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂加入高速混料机中，在高速混料机中充分搅拌2小时，转速为220r/min，得到混合料；
步骤S2：将步骤S1中得到的混合料向外排料一部分，得到混合料A，高速混料机中剩余的部分为混合料B，并将混合料B继续混合搅拌1小时，转速为150r/min，此后再在180℃的反应釜内进行反应，并加入增塑剂反应2小时，得到反应物料C；
步骤S3：将步骤S2中的反应物料C投放至双螺杆挤压机进行熔融挤压，并在220℃高温下进行挤塑、冷却后切粒拆分，得到粒料；
步骤S4：将步骤S3中得到的粒料与步骤S2中的混合料A加入到65℃高速混料机中混合15分钟，转速为100r/min，然后在单螺杆吹膜机中吹膜得到聚乳酸抗菌薄膜，最后定性收卷、包装即得。
其中，所述聚乳酸由如下步骤制得：(1)在生物催化剂的作用下，从玉米中提取原料并采用传统方式进行发酵，获得发酵液；(2)向发酵液中加入硫酸，充分搅拌后过滤，对滤液进行蒸发浓缩，并再次过滤，获得乳酸；(3)乳酸经过精制、脱水低聚、高温裂解，生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚合成高分子聚乳酸。
其中，所述天然抗菌剂选用壳聚糖，所述壳聚糖是从天然蟹壳、虾壳和昆虫类的外壳中提取的甲壳质，经脱乙酰化精制而成。
其中，所述单螺杆吹膜机的长径比为27：2，单螺杆吹膜机模头模口间隙为0.1-0.3mm，吹膜车间作业温度保持在31-35℃范围内。
对比例1
将实施例2中的天然抗菌剂去除，其他条件同实施例2。
对比例2
将实施例2中的纳米复合材料去除，其他条件同实施例2。
按照实施例1-3以及对比例1-2中的制备方法制备薄膜，并选取市面上普通薄膜为对比例3，均进行抗菌实验，将薄膜用75％的乙醇进行擦拭处理，并在培养皿中加入浓度为10×105cfu/mL，接种量为1.0±0.1mL的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，并常温状态下存放24-48小时，每组测试五个试样，并求得平均值，详情见表1：
由表1可知，相对于对比例1-3，本发明实施例1-3所制备的抗菌薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌效果，在薄膜的制备过程中加入纳米复合材料和天然抗菌剂，抗菌效果明显，且细菌在24至48小时内的恢复值小于未添加纳米复合材料或天然抗菌剂的薄膜。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将聚乳酸、纳米复合材料和天然抗菌剂加入高速混料机中，在高速混料机中充分搅拌2-3小时，转速为220-250r/min，得到混合料；
步骤S2：将步骤S1中得到的混合料向外排料一部分，得到混合料A，高速混料机中剩余的部分为混合料B，并将混合料B继续混合搅拌1-2小时，转速为150-200r/min，此后再在180-220℃的反应釜内进行反应，并加入增塑剂反应2-4小时，得到反应物料C；
步骤S3：将步骤S2中的反应物料C投放至双螺杆挤压机进行熔融挤压，并在220℃-240℃之间进行挤塑、冷却后切粒拆分，得到粒料；
步骤S4：将步骤S3中得到的粒料与步骤S2中的混合料A加入到65-70℃高速混料机中混合15-20分钟，转速为100-150r/min，然后在单螺杆吹膜机中吹膜得到聚乳酸抗菌薄膜，最后定性收卷、包装即得。
2.根据权利要求1所述的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸由如下步骤制得：(1)在生物催化剂的作用下，从玉米中提取原料并采用传统方式进行发酵，并获得发酵液；(2)向发酵液中加入硫酸，充分搅拌后过滤，对滤液进行蒸发浓缩，并再次过滤，获得乳酸；(3)乳酸经过精制、脱水低聚、高温裂解，生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚合成高分子聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，所述天然抗菌剂选用壳聚糖，所述壳聚糖是从天然蟹壳、虾壳和昆虫类的外壳中提取的甲壳质，经脱乙酰化精制而成。
4.根据权利要求1所述的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，所述单螺杆吹膜机的长径比为27：2，单螺杆吹膜机模头模口间隙为0.1-0.3mm，吹膜车间作业温度保持在31-35℃范围内。
5.一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，采用权利要求1中所述的制备方法获得，其特征在于，所述纳米复合材料由钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛组成，按重量份组成如下：钼酸银10-20份，载银磷酸锆20-30份，改性纳米二氧化钛30-50份。
6.根据权利要求5所述的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛由如下方法制得：将纳米二氧化钛、钛酸酯偶联剂和引发剂加入反应釜进行反应，并经过超声波处理和磁力搅拌后，进行真空抽滤，最后在真空干燥机中进行干燥，并加入到研磨机中进行研磨处理，得到改性纳米二氧化钛。
7.根据权利要求5所述的一种生物可降解型聚乳酸抗菌薄膜，其特征在于，所述钼酸银、载银磷酸锆和改性纳米二氧化钛的质量比为2:5:7。
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| CN113604015A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-05 | 同曦集团有限公司 | 一种光触媒聚乳酸抗菌母粒及其制备方法和应用 |
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