CN112920559B - 一种抗菌高强生物降解塑料袋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌高强生物降解塑料袋及其制备方法，涉及塑料袋制备技术领域，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸110‑190份，PBAT 320‑420份，抗菌二氧化硅颗粒130‑150份，扩链剂10‑50份，稳定剂20‑25份，硅烷偶联剂2‑6份；本发明采用聚乳酸和PBAT作为基体，具有优异的可降解性能，环保，对环境无污染无负担；并且采用抗菌二氧化硅颗粒作为添加剂，不但增加了塑料袋整体的力学性能，承重能力更强，同时也增加赋予了塑料袋优异的抗菌能力，防止了塑料袋的霉变等给使用者带来危害。

Description

一种抗菌高强生物降解塑料袋及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料袋制备技术领域，尤其涉及一种抗菌高强生物降解塑料袋及其制备方法。

背景技术

当今社会中，塑料袋给人们的生活带来了极大的便利，是日常生活中最为频繁使用的产品之一，因此，塑料袋使用量极大，而普通塑料袋是一次性用品，往往使用一次之后就需要进行更换，同时这些塑料袋也无法进行降解，因此容易造成垃圾堆积的情况，埋在地下后，无疑给生活环境带来的极大的污染。因此，可降解塑料袋应运而生，可降解塑料袋由于其在自然环境中能够分解，较为环保，因此被更多的环保人士所提倡，然而，现有的可降解塑料袋多采用淀粉等可降解采用制作。

例如，一种在中国专利文献上公开的“型可降解塑料袋及其制备方法”，其公告号CN106543485A，其公开了一种新型可降解塑料袋及其制备方法，包括以下重量份的原料：木薯淀粉60-70份、聚乙烯醇30-40份、剑麻纤维15-20份、苎麻纤维10-15份、香蕉纤维7-15份、起云剂30-40份、交联剂0.2-0.5份、仙人掌0.1-0.2份、迷迭香0.2-0.4份、银杏0.2-0.3份、豆蔻0.1-0.2份以及竹叶0.3-0.4份。该发明通过木薯淀粉和植物纤维制备得到可降解塑料袋，但是采用淀粉等原料制备的塑料袋往往拉伸强度较差，同时容易发霉滋生霉菌，并且植物纤维或多或少还会残留农药，容易对人体产生危害。

发明内容

本发明是为了克服目前现有的可降解塑料采用淀粉等原料制备的塑料袋往往拉伸强度较差，同时容易发霉滋生霉菌，并且植物纤维或多或少还会残留农药，容易对人体产生危害等问题，提出了一种抗菌高强生物降解塑料袋及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸110-190份，PBAT 320-420份，抗菌二氧化硅颗粒130-150份，扩链剂10-50份，稳定剂20-25份，硅烷偶联剂2-6份。

本发明采用聚乳酸和PBAT作为基体，具有优异的可降解性能，环保，对环境无污染无负担；并且采用抗菌二氧化硅颗粒作为添加剂，不但增加了塑料袋整体的力学性能，承重能力更强，同时也增加赋予了塑料袋优异的抗菌能力，防止了塑料袋的霉变等给使用者带来危害，同时，在本发明中，通过硅烷偶联剂和扩链剂进行接枝包覆后，使得抗菌二氧化硅颗粒与聚乳酸和PBAT基体之间的结合牢固度更高。

作为优选，所述扩链剂包括环氧聚合型扩链剂、噁唑啉扩链剂、异氰酸酯类扩链剂、马来酸酐接枝型扩链剂中的一种或多种。

作为优选，所述稳定剂包括海藻酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种或多种。

作为优选，所述偶联剂包括KH550、KH560、KH570中的一种或多种。

作为优选，所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将50-80份水、10-15份正己烷和30-40份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入3-5份十八烷基三甲基溴化铵、3-8份正硅酸乙酯和1-3份20-25wt％的氨水，混合均匀后在40-70℃下保温反应8-15h，随后离心，将沉淀置于500-650℃下煅烧2-5h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将10-15份羟乙基丙烯酰胺、12-18份丙烯酸羟丙酯和3-5份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于120-150份N,N-二甲基甲酰胺中，在惰性气体氛围保护下，加入3-5份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.5-1份偶氮二异丁腈，在70-80℃下搅拌预聚反应后，加入4-8份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌进行聚合反应，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入0.5-1份己二酰肼，并采用酸液将pH调节至5.5-6.5，反应2-4h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(4)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于10-13wt％的次氯酸钠溶液中1-2h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒。

现有技术中，可以通过添加二氧化硅粒子和抗菌剂来赋予材料优异的力学性能及抗菌性能，但是，发明人在试验过程中发现，若直接将抗菌剂加入至聚乳酸和PBAT基体中进行共混，则非常容易出现发生抗菌剂溶出的现象，导致抗菌效果不理想。同时，现有技术中也有通过对二氧化硅粒子进行表面包覆的方式进行抗菌改性，但是，通过大量的实验后，发明人发现由于在塑料袋制备过程中，二氧化硅粒子和塑料基体需要通过双螺杆挤出机进行共混挤出造粒，一方面，进行抗菌聚合物包覆后的二氧化硅粒子分散性较差，另一方面，在高温及高剪切力的作用下，二氧化硅粒子表面包覆的聚合物层容易发生断链或者脱覆，导致抗菌效果同样不理想；而本发明制备得到的抗菌二氧化硅颗粒为核壳结构，其中，壳层为介孔二氧化硅，核层为具有三维网络结构的抗菌共聚物，在使用时，在挤出造粒时，在壳层内三维网络结构的抗菌共聚物不会受到剪切力的作用，能够防止抗菌共聚物因共混剪切力而发生脱覆，同时，通过壳层介孔二氧化硅的包覆，也能够防止核层抗菌共聚物从粒子中脱出，从而能够防止使用过程中抗菌聚合物的溶出。同时，在使用时，由于抗菌二氧化硅颗粒核层抗菌共聚物中具有亲水链段，能够在抗菌二氧化硅颗粒暴露部分形成很薄的水合层，抵抗细菌的粘附，同时，粘附的细菌可以通过抗菌共聚物中释放的氧化态氯正离子进行杀菌。

本发明制备得到的抗菌二氧化硅颗粒为核壳结构，其中，壳层为介孔二氧化硅，核层为具有三维网络结构的抗菌共聚物，在制备时，本发明首先通过模版法制备得到具有空腔的介孔二氧化硅，随后，以具有空腔的介孔二氧化硅作为载体进行抗菌共聚物的负载，在进行负载时，首先将羟乙基丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯和3-5份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺进行混合，加入3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲后采用引发剂偶氮二异丁腈引发预聚，预聚能够制备得到聚合度较低的分子链段，此时加入具有空腔的介孔二氧化硅后，聚合度较低的共聚物分子链段能够更容易的进入至介孔二氧化硅的空腔中，随后继续进行聚合反应，至聚合完成后，过滤干燥，制备得到了共聚物负载介孔二氧化硅颗粒，其中空腔内的共聚物包含有聚N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺链段，该链段赋予共聚物活性酮羰基，在将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒置于水中，在弱酸性催化下，活性酮羰基能够与己二酰肼上的酰肼基团发生交联反应，使得共聚物负载介孔二氧化硅颗粒空腔内的共聚物转变为三维网络结构，防止共聚物从介孔二氧化硅空腔内脱出，最后，通过浸渍次氯酸钠溶液将共聚物上的聚烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲进行氯化，赋予共聚物抗菌性能，制备得到了抗菌二氧化硅颗粒。

作为优选，步骤(2)中所述预聚反应时间为0.5-1h，所述聚合反应时间为3-5h。

本发明中，预聚时间较短，为0.5-1h，制备得到的预聚物聚合度较低，此时加入具有空腔的介孔二氧化硅，容易负载进入空腔内，随后再进行长时间的(3-5h)的聚合反应，制备得到聚合物。

作为优选，步骤(2)中所述惰性气体氛围为氮气氛围或氩气氛围。

作为优选，步骤(3)中所述酸液为10-15wt％的盐酸水溶液。

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

作为优选，步骤S4中所述双螺杆挤出温度为180-190℃。

因此，本发明具有如下有益效果：本发明采用聚乳酸和PBAT作为基体，具有优异的可降解性能，环保，对环境无污染无负担；并且采用抗菌二氧化硅颗粒作为添加剂，不但增加了塑料袋整体的力学性能，承重能力更强，同时也增加赋予了塑料袋优异的抗菌能力，防止了塑料袋的霉变等给使用者带来危害。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。

总实施例：一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸110-190份，PBAT 320-420份，抗菌二氧化硅颗粒130-150份，扩链剂10-50份，稳定剂20-25份，硅烷偶联剂2-6份；

所述扩链剂包括环氧聚合型扩链剂、噁唑啉扩链剂、异氰酸酯类扩链剂、马来酸酐接枝型扩链剂中的一种或多种；所述稳定剂包括海藻酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种或多种；所述偶联剂包括KH550、KH560、KH570中的一种或多种；

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将50-80份水、10-15份正己烷和30-40份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入3-5份十八烷基三甲基溴化铵、3-8份正硅酸乙酯和1-3份20-25wt％的氨水，混合均匀后在40-70℃下保温反应8-15h，随后离心，将沉淀置于500-650℃下煅烧2-5h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将10-15份羟乙基丙烯酰胺、12-18份丙烯酸羟丙酯和3-5份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于120-150份N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围或氩气氛围保护下，加入3-5份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.5-1份偶氮二异丁腈，在70-80℃下搅拌预聚反应0.5-1h后，加入4-8份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌聚合反应3-5h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入0.5-1份己二酰肼，并采用10-15wt％的盐酸水溶液将pH调节至5.5-6.5，反应2-4h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(4)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于10-13wt％的次氯酸钠溶液中1-2h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在180-190℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

实施例1：一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸180份，PBAT 360份，抗菌二氧化硅颗粒140份，环氧聚合型扩链剂30份，稳定剂海藻酸钠22份，KH550硅烷偶联剂4份；

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将7份水、12份正己烷和35份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入4份十八烷基三甲基溴化铵、6份正硅酸乙酯和2份22wt％的氨水，混合均匀后在55℃下保温反应11h，随后离心，将沉淀置于600℃下煅烧3h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将12份羟乙基丙烯酰胺、15份丙烯酸羟丙酯和4份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于130份N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，加入4份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.8份偶氮二异丁腈，在75℃下搅拌预聚反应0.7h后，加入6份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌聚合反应4h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入0.7份己二酰肼，并采用12wt％的盐酸水溶液将pH调节至6，反应3h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(4)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于11wt％的次氯酸钠溶液中1.5h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在185℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

实施例2：一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸110份，PBAT 320份，抗菌二氧化硅颗粒130份，噁唑啉扩链剂10份，稳定剂硬脂酸锌20份，KH560硅烷偶联剂2份；

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将50份水、10份正己烷和30份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入3份十八烷基三甲基溴化铵、3份正硅酸乙酯和1份20wt％的氨水，混合均匀后在40℃下保温反应15h，随后离心，将沉淀置于500℃下煅烧5h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将10份羟乙基丙烯酰胺、12份丙烯酸羟丙酯和3份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于120份N,N-二甲基甲酰胺中，在氩气氛围保护下，加入3份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.5份偶氮二异丁腈，在70℃下搅拌预聚反应1h后，加入4份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌聚合反应3h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入0.5份己二酰肼，并采用10wt％的盐酸水溶液将pH调节至5.5，反应2h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(4)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于10wt％的次氯酸钠溶液中1h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在180℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

实施例3：一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸190份，PBAT420份，抗菌二氧化硅颗粒150份，异氰酸酯类扩链剂50份，稳定剂硬脂酸钡25份，KH570硅烷偶联剂6份；

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将80份水、15份正己烷和40份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入5份十八烷基三甲基溴化铵、8份正硅酸乙酯和3份25wt％的氨水，混合均匀后在70℃下保温反应15h，随后离心，将沉淀置于650℃下煅烧2h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将15份羟乙基丙烯酰胺、18份丙烯酸羟丙酯和5份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于150份N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，加入5份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和1份偶氮二异丁腈，在80℃下搅拌预聚反应0.5h后，加入8份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌聚合反应5h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入1份己二酰肼，并采用15wt％的盐酸水溶液将pH调节至6.5，反应4h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(4)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于13wt％的次氯酸钠溶液中2h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在190℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

对比例1：

一种生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸180份，PBAT 360份，环氧聚合型扩链剂30份，稳定剂海藻酸钠22份；

一种生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂、扩链剂进行混合得到混料；

S2：将混料在185℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S3：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到生物降解塑料袋。

对比例2：

一种高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸180份，PBAT 360份，二氧化硅颗粒140份，环氧聚合型扩链剂30份，稳定剂海藻酸钠22份，KH550硅烷偶联剂4份；一种高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在185℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到高强生物降解塑料袋。

对比例3：

一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸180份，PBAT360份，二氧化硅颗粒140份，聚胍盐抗菌剂10份，环氧聚合型扩链剂30份，稳定剂海藻酸钠22份，KH550硅烷偶联剂4份；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性二氧化硅颗粒、稳定剂、聚胍盐抗菌剂进行混合得到混料；

S3：将混料在185℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

对比例4：

一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸180份，PBAT360份，抗菌二氧化硅颗粒140份，环氧聚合型扩链剂30份，稳定剂海藻酸钠22份，KH550硅烷偶联剂4份；

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将7份水、12份正己烷和35份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入4份十八烷基三甲基溴化铵、6份正硅酸乙酯和2份22wt％的氨水，混合均匀后在55℃下保温反应11h，随后离心，将沉淀置于600℃下煅烧3h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将12份羟乙基丙烯酰胺、15份丙烯酸羟丙酯和4份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于130份N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，加入4份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.8份偶氮二异丁腈，在75℃下搅拌聚合反应5h后，加入6份具有空腔的介孔二氧化硅搅拌1h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入0.7份己二酰肼，并采用12wt％的盐酸水溶液将pH调节至6，反应3h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(4)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于11wt％的次氯酸钠溶液中1.5h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在185℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

对比例5：

一种抗菌高强生物降解塑料袋，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸180份，PBAT360份，抗菌二氧化硅颗粒140份，环氧聚合型扩链剂30份，稳定剂海藻酸钠22份，KH550硅烷偶联剂4份；

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

(1)将7份水、12份正己烷和35份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入4份十八烷基三甲基溴化铵、6份正硅酸乙酯和2份22wt％的氨水，混合均匀后在55℃下保温反应11h，随后离心，将沉淀置于600℃下煅烧3h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

(2)将12份羟乙基丙烯酰胺、15份丙烯酸羟丙酯和4份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于130份N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，加入4份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.8份偶氮二异丁腈，在75℃下搅拌预聚反应0.7h后，加入6份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌聚合反应4h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

(3)将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于11wt％的次氯酸钠溶液中1.5h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒；

一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料在185℃下进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

将实施例及对比例制备得到的复合颗粒做成样条，进行拉伸性能的测试，测试标准按照GB/T 1040-1992《塑料拉伸性能试验方法》。

项目	拉伸强度/MPa
		实施例1	55.2
实施例2	54.8
		实施例3	55.6
对比例1	42.1
		对比例2	55.8
对比例3	53.5
		对比例4	54.2
对比例5	55.1

由上述数据可知，本发明制备得到的塑料袋用复合颗粒制成样条后具备优异的力学性能，对比例1与实施例1的区别在于，不添加抗菌二氧化硅颗粒，因此其拉伸强度较低，力学性能较差，对比例2-5由于添加了二氧化硅，因此同样具备优异的力学性能。

将实施例和对比例制备得到的复合颗粒进行抗菌性能测试，测试参照QBT2519-2003和GB4789.2-2010，其中抽提为将复合颗粒制备成厚度为5mm的薄片置于索氏提取器上，在80℃下采用乙醇抽提48h。

项目	抗菌率(％)	抽提后抗菌率(％)
			实施例1	99.4	98.8
实施例2	99.1	98.6
			实施例3	99.2	98.9
对比例1	/	/
			对比例2	/	/
对比例3	98.7	61.2
			对比例4	94.4	93.9
对比例5	98.4	90.1

本发明制备得到的材料具有优异的抗菌效果，同时在抽提后依然保持较高的抗菌率，对比例1不添加抗菌二氧化硅颗粒，对比例2中二氧化硅颗粒不进行抗菌改性，因此不具备抗菌性能；对比例3与实施例1的区别在于，二氧化硅不进行抗菌改性，且直接添加抗菌剂，虽然初始抗菌性能较为优异，但在抽提后，抗菌性能较差；对比例4与实施例1的区别在于，在共聚物负载介孔二氧化硅颗粒制备时不进行预聚，聚合完之后再负载，因此对其负载率有影响，导致抗菌效果的下降；对比例5与实施例1的区别在于，不进行己二酰肼交联，因此在抽提后抗菌性能下降明显。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，以质量份计，包括以下组份：聚乳酸110-190份，PBAT 320-420份，抗菌二氧化硅颗粒130-150份，扩链剂10-50份，稳定剂20-25份，硅烷偶联剂2-6份;

所述抗菌二氧化硅颗粒包括以下制备步骤：

（1）将50-80份水、10-15份正己烷和30-40份乙醇混合得到混合溶液，随后在混合溶液中加入3-5份十八烷基三甲基溴化铵、3-8份正硅酸乙酯和1-3份20-25wt%的氨水，混合均匀后在40-70℃下保温反应8-15h，随后离心，将沉淀置于500-650℃下煅烧2-5h，制备得到具有空腔的介孔二氧化硅；

（2）将10-15份羟乙基丙烯酰胺、12-18份丙烯酸羟丙酯和3-5份N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)烯丙酰胺置于120-150份N,N-二甲基甲酰胺中，在惰性气体氛围保护下，加入3-5份3-烯丙基-5,5-二甲基己内酰脲和0.5-1份偶氮二异丁腈，在70-80℃下搅拌预聚反应0.5-1h后，加入4-8份具有空腔的介孔二氧化硅，继续保温搅拌进行聚合反应3-5h，随后过滤干燥，制备得到共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

（3）将共聚物负载介孔二氧化硅颗粒浸没于水中，加入0.5-1份己二酰肼，并采用酸液将pH调节至5.5-6.5，反应2-4h后离心干燥，制备得到交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒；

（4）将交联共聚物负载介孔二氧化硅颗粒分散于10-13wt%的次氯酸钠溶液中1-2h，随后离心洗涤干燥，制备得到抗菌二氧化硅颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，所述扩链剂包括环氧聚合型扩链剂、噁唑啉扩链剂、异氰酸酯类扩链剂、马来酸酐接枝型扩链剂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，所述稳定剂包括海藻酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，所述偶联剂包括KH550、KH560、KH570中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，步骤（2）中所述预聚反应时间为0.5-1h，所述聚合反应时间为3-5h。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，步骤（2）中所述惰性气体氛围为氮气氛围或氩气氛围。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋，其特征在于，步骤（3）中所述酸液为10-15wt%的盐酸水溶液。

8.一种如权利要求1-6之一所述的抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1：将抗菌二氧化硅颗粒、硅烷偶联剂、扩链剂混合，得到改性抗菌二氧化硅颗粒；

S2：将聚乳酸、PBAT、改性抗菌二氧化硅颗粒、稳定剂进行混合得到混料；

S3：将混料进行双螺杆挤出制备得到复合颗粒；

S4：将复合颗粒进行吹塑、包装，制备得到抗菌高强生物降解塑料袋。

9.根据权利要求8所述的一种抗菌高强生物降解塑料袋的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述双螺杆挤出温度为180-190℃。