CN113372650A - 抗菌环保食品包装盒及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品包装技术领域，具体涉及一种抗菌环保食品包装盒及其制备工艺。本发明的抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：45‑65重量份聚丙烯、20‑30重量份木薯淀粉、5‑10重量份季戊四醇硬脂酸酯、3‑8重量份偶联剂、2‑5重量份抗氧化剂、3‑7重量份抗菌剂。本发明抗菌环保食品包装盒的制备工艺通过在原料中添加木薯淀粉来代替聚丙烯的使用，降低生产成本的同时，加速食品包装盒的降解，减少环境污染，实现绿色环保的目标；采用功能化纳米氧化锌作为抗菌剂，能够有效提高食品包装盒的抗菌性能，减少食品污染，延长食品货架期。

Description

抗菌环保食品包装盒及其制备工艺
技术领域
本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种抗菌环保食品包装盒及其制备工艺。
背景技术
食品包装是指为了在食品流通中保护产品、方便存储和运输、促进销售，而使用的容器、材料和辅助材料的总称。食品包装可以保护食品的外观质量和食品品质，选择合适的食品包装材料能够延长食品的保存期，防止食物被微生物污染，有利于提升食品的流通价值和食品品牌的竞争力，扩大食品自身的销售。随着我国经济水平的提高，食品包装行业得到快速发展，其中以盒装技术的应用最为广泛，大部分食品包装技术的发展都是以盒装技术为基础并融合自身特色。
食品包装盒直接与食物接触，对食品安全有着直接的影响。目前，食品包装盒所用的大部分是热塑性材料聚氯乙烯，它具有热稳定性高、耐寒性好等特点，但是其未能参与聚合反应残留的氯乙烯单体以及在120℃高温下释放出的氯乙烯单体容易迁移到食品中，对人体造成损害，而且聚氯乙烯降解产物溶出时会造成环境污染。因此，研发出一种抗菌环保食品包装盒具有重要意义。
申请号为201711466803.6的中国发明专利公开了一种环保型塑料食品包装盒及其制作方法，由聚乳酸、水解淀粉、植物纤维、硅藻土、纳米碳酸钙、碳酸氢钠、硫酸钡、硬脂酸钙、硼砂、季戊四醇、铝酸酯偶联剂、环氧大豆油、纳米银离子、蔗糖酯和琼脂制备而成；该申请中采用纳米银离子作为抗菌剂，使包装盒具有优异的抗菌效果。但是纳米银的安全性一直以来都是有争议的，而且银材料价格昂贵，银抗菌剂制造工艺复杂，含银的聚合物复合材料由于银的变色而发生颜色变化，严重限制了纳米银作为抗菌剂的应用。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种抗菌环保食品包装盒及其制备工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
抗菌环保食品包装盒，由下述原料组成：聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯、偶联剂、抗氧化剂、抗菌剂。
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：45-65重量份聚丙烯、20-30重量份木薯淀粉、5-10重量份季戊四醇硬脂酸酯、3-8重量份偶联剂、2-5重量份抗氧化剂、3-7重量份抗菌剂。
所述偶联剂为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氧基硅烷、四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的任意一种。
所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]中的任意一种。
所述抗菌剂为纳米银、纳米氧化锌、改性纳米氧化锌、功能化纳米氧化锌中的任意一种。
纳米氧化锌是一种无机抗菌剂，由于具有大的比表面积、良好的热稳定性、价廉易得、高温不变色、光催化活性高、抗菌性能好以及对生物体无毒无刺激等特点，已被公认为生物安全材料，在环境保护方面具有广阔的应用前景。但是由于纳米氧化锌的粒径小、比较面积大以及其表面含有大量的羟基，亲水疏油，从而作为添加剂加入聚合物基体中时容易形成尺寸较大的团聚体，而导致其无法发挥作用。
所述改性纳米氧化锌的制备方法如下：
将3-8重量份改性剂加到120-170重量份75-85wt％的乙醇水溶液中，在室温下以600-1000rpm的转速搅拌2-5min后加入90-120重量份纳米氧化锌，随后在75-85℃下以1200-1800rpm的转速搅拌60-120min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌。
优选的，所述抗菌剂为功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3-8重量份改性剂加到120-170重量份75-85wt％的乙醇水溶液中，在室温下以600-1000rpm的转速搅拌2-5min后加入90-120重量份纳米氧化锌，随后在75-85℃下以1200-1800rpm的转速搅拌60-120min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将70-85重量份改性纳米氧化锌和3-9重量份功能化物质A加到120-170重量份无水乙醇中，超声分散25-40min，得到混合液X，然后将上述混合液X置于50-65℃油浴中，在氮气条件下以800-1200rpm的转速搅拌5-7h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于45-60℃烘箱中干燥18-30h，得到功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3-8重量份改性剂加到120-170重量份75-85wt％的乙醇水溶液中，在室温下以600-1000rpm的转速搅拌2-5min后加入90-120重量份纳米氧化锌，随后在75-85℃下以1200-1800rpm的转速搅拌60-120min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将70-85重量份改性纳米氧化锌加到120-170重量份无水乙醇中，超声分散25-40min，得到混合液Y；将3-9重量份功能化物质B、0.05-0.15重量份异丙苯过氧化氢和3-6重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到90-110重量份四氯化碳中，在50-65℃油浴中以1000-1500rpm的转速搅拌反应5-7h，然后加入上述混合液Y，继续保持反应5-7h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于45-60℃烘箱中干燥18-30h，得到功能化纳米纳米氧化锌。
进一步地，所述功能化纳米氧化锌的制备方法，还可以采用以下步骤：
S1、将3-8重量份改性剂加到120-170重量份75-85wt％的乙醇水溶液中，在室温下以600-1000rpm的转速搅拌2-5min后加入90-120重量份纳米氧化锌，随后在75-85℃下以1200-1800rpm的转速搅拌60-120min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将70-85重量份改性纳米氧化锌和3-9重量份功能化物质A加到120-170重量份无水乙醇中，超声分散25-40min，得到混合液X；
S3、将3-9重量份功能化物质B、0.05-0.15重量份异丙苯过氧化氢和3-6重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到100重量份四氯化碳中，在50-65℃油浴中以1000-1500rpm的转速搅拌反应5-7h，然后加入上述混合液X，在氮气条件下以800-1200rpm的转速继续保持反应5-7h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于45-60℃烘箱中干燥18-30h，得到功能化纳米氧化锌。
所述改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基硅烷三醇、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺中的一种或多种。
优选的，所述改性剂为3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷和双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺按照质量比(2-4):(1-3)的混合物。
采用3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷和双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺作为纳米氧化锌的改性剂，改性剂中的硅羟基与氨基含量同时增加，协同增效，使纳米氧化锌的性能得以提升。
所述功能化物质A为香草醛、肉桂醛、水杨醛中的任意一种。
所述功能化物质B为香芹酚、丁子香酚、百里香酚中的任意一种。
优选的，所述功能化物质A为肉桂醛；所述功能化物质B为百里香酚。
本发明先使用偶联剂对纳米氧化锌进行表面接枝改性，主要是由于偶联剂的硅羟基能够与纳米氧化锌表面的羟基发生脱水缩合反应，在纳米氧化锌的表面接枝氨基基团，然后利用接枝的氨基与天然有机抗菌剂-肉桂醛和/或百里香酚反应，对改性纳米氧化锌进行功能化，得到环保高效的有机杂化抗菌剂-功能化纳米氧化锌。
本发明先用偶联剂对纳米氧化锌进行改性，使纳米氧化锌表面的亲水性得到改善；当肉桂醛与改性纳米氧化锌反应后，得到的功能化纳米氧化锌的亲水性降低，是由于肉桂醛含有苯基，具有良好的疏水性；当百里香酚与改性纳米氧化锌反应后，得到的功能化纳米氧化锌的亲水性提高，是由于百里香酚中含有亲水性基团羟基。
材料的抗菌活性除了抗菌剂的含量影响外，还与有机抗菌剂的亲水性和疏水性有关，这主要是因为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的细胞壁结构不同。亲水性有机抗菌剂，很容易进入革兰氏阴性菌复杂细胞壁中的亲水孔蛋白，破坏细胞；相反，疏水性有机抗菌剂却很难穿透革兰氏阴性菌的细胞，而革兰氏阳性菌的细胞壁却允许疏水性有机抗菌剂轻松渗透并作用于细胞壁和细胞质。
经过大量试验和研究，发明人将肉桂醛和百里香酚共同作为功能化物质接枝到改性纳米氧化锌表面，使二者接触细菌的概率相同，当革兰氏阳性菌接近时，接枝在纳米氧化锌表面的肉桂醛会渗入细胞内部，将其杀死；当革兰氏阴性菌靠近时，百里香酚起到杀菌作用。本发明将二者作为功能化物质用于纳米氧化锌的功能化改性，协同增效，有效提高了抗菌剂功能化纳米氧化锌在基体材料中的双重协同抗菌作用。
此外，纳米氧化锌也是一种无机填料，由于具有较高的表面活性在聚合物基体中时容易形成尺寸较大的团聚体，导致与基体间相容性较差，容易形成空洞脱离，造成力学性能低；但是经过改性后，纳米氧化锌表面的羟基会发生脱水缩合，氧化锌表面的化学环境发生变化，同时改性剂可以与有机高聚物发生物理缠绕或化学反应的基团，在基体材料间产生“分子桥”，提高纳米氧化锌在基体中的分散性以及与基体间的相容性，从而改善了材料的力学性能。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以250-400rpm的转速混合3-8min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混8-15min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为100-200rpm，挤出段工作温度为130-180℃。
本发明的有益效果：本发明抗菌环保食品包装盒及其制备工艺通过在原料中添加木薯淀粉来代替聚丙烯的使用，降低生产成本的同时，加速食品包装盒的降解，减少环境污染，实现绿色环保的目标；采用功能化纳米氧化锌作为抗菌剂，能够有效提高食品包装盒的抗菌性能，减少食品污染，延长食品货架期。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本申请中部分原料的介绍：
聚丙烯，牌号：F280M，购于中国石油化工股份有限公司茂名分公司。
四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯，CAS号：65460-52-8，活性物含量：70％，购于南京能德新材料技术有限公司。
木薯淀粉，采用市售食品级木薯淀粉，水分：10％，购于山东福旺嘉生物科技有限公司。
硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]，CAS号：41484-35-9，购于青岛杰得佳新材料科技有限公司。
纳米氧化锌，CAS号：1314-13-2，尺寸：30nm，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
异丙苯过氧化氢，CAS号：80-15-9，购于武汉富鑫远科技有限公司。
1,3-二溴-5,5-二甲基海因，CAS号：77-48-5，购于武汉拉那白医药化工有限公司。
3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷，CAS号：5089-72-5，密度：0.965g/cm3，购于杭州杰西卡化工有限公司。
双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，CAS号：13497-18-2，密度：0.9730g/cm3，购于天津三孚新材料科技有限公司。
肉桂醛，CAS号：104-55-2，购于广东恒添生物科技有限公司。
肉桂醛，是一种从肉桂、生姜等植物中提取的天然绿色有机抗菌剂。
百里香酚，CAS号：89-83-8，购于武汉华翔科洁生物技术有限公司。
百里香酚，是一种从百里香或唇形科植物中提取的天然存在的单萜酚，具有抗菌、抗炎和抗氧化活性。
实施例1
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为纳米氧化锌。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
实施例2
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为改性纳米氧化锌。
所述改性纳米氧化锌的制备方法如下：
将5重量份3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷加到150重量份80wt％的乙醇水溶液中，在室温下以800rpm的转速搅拌3min后加入100重量份纳米氧化锌，随后在80℃下以1500rpm的转速搅拌90min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
实施例3
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌，包括以下步骤：
S1、将5重量份3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷加到150重量份80wt％的乙醇水溶液中，在室温下以800rpm的转速搅拌3min后加入100重量份纳米氧化锌，随后在80℃下以1500rpm的转速搅拌90min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将80重量份改性纳米氧化锌和4重量份肉桂醛加到150重量份无水乙醇中，超声分散30min，得到混合液X，然后将上述混合液X置于60℃油浴中，在氮气条件下以1000rpm的转速搅拌6h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于50℃烘箱中干燥24h，得到功能化纳米氧化锌。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
实施例4
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5重量份3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷加到150重量份80wt％的乙醇水溶液中，在室温下以800rpm的转速搅拌3min后加入100重量份纳米氧化锌，随后在80℃下以1500rpm的转速搅拌90min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将80重量份改性纳米氧化锌加到150重量份无水乙醇中，超声分散30min，得到混合液Y；将4重量份百里香酚、0.1重量份异丙苯过氧化氢和4重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到100重量份四氯化碳中，在60℃油浴中以1200rpm的转速搅拌反应6h，然后加入上述混合液Y，继续保持反应6h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于50℃烘箱中干燥24h，得到功能化纳米氧化锌。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
实施例5
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5重量份3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷加到150重量份80wt％的乙醇水溶液中，在室温下以800rpm的转速搅拌3min后加入100重量份纳米氧化锌，随后在80℃下以1500rpm的转速搅拌90min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将80重量份改性纳米氧化锌和4重量份功能化物质A加到150重量份无水乙醇中，超声分散30min，得到混合液X；
S3、将4重量份功能化物质B、0.1重量份异丙苯过氧化氢和4重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到100重量份四氯化碳中，在60℃油浴中以1200rpm的转速搅拌反应6h，然后加入上述混合液X，在氮气条件下以1000rpm的转速继续保持反应6h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于50℃烘箱中干燥24h，得到功能化纳米氧化锌。
所述功能化物质A为肉桂醛；所述功能化物质B为百里香酚。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
实施例6
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5重量份双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺加到150重量份80wt％的乙醇水溶液中，在室温下以800rpm的转速搅拌3min后加入100重量份纳米氧化锌，随后在80℃下以1500rpm的转速搅拌90min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将80重量份改性纳米氧化锌和4重量份功能化物质A加到150重量份无水乙醇中，超声分散30min，得到混合液X；
S3、将4重量份功能化物质B、0.1重量份异丙苯过氧化氢和4重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到100重量份四氯化碳中，在60℃油浴中以1200rpm的转速搅拌反应6h，然后加入上述混合液X，在氮气条件下以1000rpm的转速继续保持反应6h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于50℃烘箱中干燥24h，得到功能化纳米氧化锌。
所述功能化物质A为肉桂醛；所述功能化物质B为百里香酚。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
实施例7
抗菌环保食品包装盒，由下述重量份原料组成：55重量份聚丙烯、25重量份木薯淀粉、7重量份季戊四醇硬脂酸酯、5重量份偶联剂、3重量份抗氧化剂、5重量份抗菌剂。
所述偶联剂为四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
所述抗氧化剂为硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
所述抗菌剂为功能化纳米氧化锌。
所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3重量份3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷和2重量份双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺加到150重量份80wt％的乙醇水溶液中，在室温下以800rpm的转速搅拌3min后加入100重量份纳米氧化锌，随后在80℃下以1500rpm的转速搅拌90min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将80重量份改性纳米氧化锌和4重量份功能化物质A加到150重量份无水乙醇中，超声分散30min，得到混合液X；
S3、将4重量份功能化物质B、0.1重量份异丙苯过氧化氢和4重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到100重量份四氯化碳中，在60℃油浴中以1200rpm的转速搅拌反应6h，然后加入上述混合液X，在氮气条件下以1000rpm的转速继续保持反应6h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于50℃烘箱中干燥24h，得到功能化纳米氧化锌。
所述功能化物质A为肉桂醛；所述功能化物质B为百里香酚。
所述抗菌环保食品包装盒的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以300rpm的转速混合5min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混10min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
所述挤出工艺条件为：螺杆转速为150rpm，挤出段工作温度为150℃。
测试例1
将实施例1-5制备得到的造粒后的母料用注塑机注塑成型。
抗菌性能测试：试样规格50mm×50mm×4mm，检测方法参照国家标准GB/T 21510-2008《纳米无机材料抗菌性能检测方法》中的贴膜法进行，考察试样24小时的抗菌率，菌落总数的测定参照国家标准GB/T 4789.2-2016进行。具体测试条件根据浙江工业大学的王云斌硕士论文《负载型抗菌剂的制备及其在聚丙烯中的应用》中的3.3.1.1抗菌性能测试条件进行。检测用菌：大肠杆菌ATCC 25922，金黄色葡萄球菌ATCC 6538。
表1抗菌性能测试结果
Figure BDA0003147711540000121
Figure BDA0003147711540000131
以上结果可见，实施例2的抗菌性能明显优于实施例1，这可能是由于实施例2采用的抗菌剂对纳米氧化锌进行了改性，导致纳米氧化锌在基体中的分散性得到改善，纳米氧化锌自身的抗菌性能得以发挥，从而抗菌性能提高。实施例3的金黄色葡萄球菌的抗菌率较实施例4相比，更为优异，主要原因可能是功能化纳米氧化锌的表面接枝有疏水性的肉桂醛，其能够轻松渗透并作用于允许疏水性物质进入的革兰氏阳性菌的细胞壁及细胞内部，然后将革兰氏阳性菌杀死，从而有效提高了金黄色葡萄球菌的抗菌率。而实施例4的大肠杆菌抗菌率却优于实施例3，这可能是由于实施例4抗菌剂为表面接枝有百里酚的功能化纳米氧化锌，其能够很容易进入革兰氏阴性菌复杂的细胞壁中的亲水孔蛋白，破坏细胞结构，从而导致大肠杆菌抗菌率的提升。
实施例5将肉桂醛和百里香酚共同作为功能化物质接枝到改性纳米氧化锌表面，使二者接触细菌的概率相同，当革兰氏阳性菌接近时，接枝在纳米氧化锌表面的肉桂醛会渗入细胞内部，将其杀死；当革兰氏阴性菌靠近时，百里香酚起到杀菌作用。本发明将二者作为功能化物质用于纳米氧化锌的功能化改性，协同增效，有效提高了抗菌剂功能化纳米氧化锌在基体材料中的双重协同抗菌作用。
测试例2
力学性能测试：
拉伸性能：采用国家标准GB/T 1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》进行测试。将实施例1-7制备得到的造粒后的母料用注塑机注塑成型，采用Ⅰ型试样，试验温度为25℃，拉伸速度为50mm/min。
弯曲性能：采用国家标准GB/T 9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行测试。将实施例1-7制备得到的造粒后的母料用注塑机注塑成型，试样尺寸：80mm×10mm×4mm，试验温度为25℃，试验速度为2mm/min，定形变6mm。
表2力学性能测试结果
拉伸强度，MPa 弯曲模量，MPa
实施例1 39.5 1200.7
实施例2 40.3 1375.2
实施例3 47.9 1504.6
实施例4 48.1 1506.3
实施例5 50.4 1580.5
实施例6 50.2 1578.1
实施例7 52.6 1653.4
另外，本发明在将纳米氧化锌等物质作为抗菌剂，同时纳米氧化锌也是一种无机填料，由于具有较高的表面活性在聚合物基体中时容易形成尺寸较大的团聚体，导致与基体间相容性较差，容易形成空洞脱离，造成力学性能低。但是经过本发明一系列的改性及功能化之后，纳米氧化锌表面的羟基会发生脱水缩合，氧化锌表面的化学环境发生变化，同时改性剂可以与有机高聚物发生物理缠绕或化学反应的基团，在基体材料间产生“分子桥”，提高纳米氧化锌在基体中的分散性以及与基体间的相容性，从而改善了材料的力学性能。

Claims (9)

1.抗菌环保食品包装盒，其特征在于，由下述原料组成：聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯、偶联剂、抗氧化剂、抗菌剂。
2.如权利要求1所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，由下述重量份原料组成：45-65重量份聚丙烯、20-30重量份木薯淀粉、5-10重量份季戊四醇硬脂酸酯、3-8重量份偶联剂、2-5重量份抗氧化剂、3-7重量份抗菌剂。
3.如权利要求1或2所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，所述偶联剂为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氧基硅烷、四异丙氧基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的任意一种。
4.如权利要求1或2所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]中的任意一种。
5.如权利要求1或2所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，所述抗菌剂为纳米银、纳米氧化锌、改性纳米氧化锌、功能化纳米氧化锌中的任意一种。
6.如权利要求5所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3-8重量份改性剂加到120-170重量份75-85wt％的乙醇水溶液中，在室温下以600-1000rpm的转速搅拌2-5min后加入90-120重量份纳米氧化锌，随后在75-85℃下以1200-1800rpm的转速搅拌60-120min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将70-85重量份改性纳米氧化锌和3-9重量份功能化物质A加到120-170重量份无水乙醇中，超声分散25-40min，得到混合液X，然后将上述混合液X置于50-65℃油浴中，在氮气条件下以800-1200rpm的转速搅拌5-7h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于45-60℃烘箱中干燥18-30h，得到功能化纳米氧化锌；所述功能化物质A为香草醛、肉桂醛、水杨醛中的任意一种。
7.如权利要求5所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，所述功能化纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3-8重量份改性剂加到120-170重量份75-85wt％的乙醇水溶液中，在室温下以600-1000rpm的转速搅拌2-5min后加入90-120重量份纳米氧化锌，随后在75-85℃下以1200-1800rpm的转速搅拌60-120min，反应结束后离心，将沉淀物干燥，得到改性纳米氧化锌；
S2、将70-85重量份改性纳米氧化锌加到120-170重量份无水乙醇中，超声分散25-40min，得到混合液Y；将3-9重量份功能化物质B、0.05-0.15重量份异丙苯过氧化氢和3-6重量份1,3-二溴-5,5-二甲基海因加到90-110重量份四氯化碳中，在50-65℃油浴中以1000-1500rpm的转速搅拌反应5-7h，然后加入上述混合液Y，继续保持反应5-7h，结束后离心，并将沉淀物洗涤，置于45-60℃烘箱中干燥18-30h，得到功能化纳米氧化锌；所述功能化物质B为香芹酚、丁子香酚、百里香酚中的任意一种。
8.如权利要求6或7所述的抗菌环保食品包装盒，其特征在于，所述改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙胺)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基硅烷三醇中的任意一种。
9.如权利要求1-8中任一项所述的抗菌环保食品包装盒的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取聚丙烯、木薯淀粉、季戊四醇硬脂酸酯和偶联剂在高混机中以250-400rpm的转速混合3-8min，然后加入抗氧化剂和抗菌剂共混8-15min，得到混合物；
(2)将步骤(1)制备的混合物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，将造粒后的母料采用环保食品包装盒成型机成型，得到所述抗菌环保食品包装盒。
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