CN115073838B - 一种抑菌型塑料瓶盖及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及塑料领域，具体公开了一种抑菌型塑料瓶盖及其制作工艺，该抑菌性塑料瓶盖包括塑料基材和抗菌母粒，所述抗菌母粒由以下质量百分比的组分制备而成：聚乙烯醇40‑60%、2，5‑噻吩二羧酸20‑28%、乙烯‑醋酸乙烯共聚物9‑12%、偶联剂3‑6%、三乙醇胺0.5‑1%、植物复合抗菌剂5‑15%，所述植物复合抗菌剂中至少包含山茶油。本申请通过上述组分结合制得抗菌母粒，再将抗菌母粒与塑料基材混合，得到分散均匀、抑菌效果稳定、力学性能好、降解效果优异的塑料瓶盖。
Description
技术领域
本发明涉及塑料领域，尤其是涉及一种抑菌型塑料瓶盖及其制作工艺。
背景技术
塑料瓶盖是瓶子包装的常用封装形式，尤其在饮料，化工和医药领域的应用更为广泛。
塑料瓶盖一般以聚烯烃为主要原材料，经过注塑、热压等工艺加工成型。塑料瓶盖自身没有抗菌性，人们一般在塑料瓶盖加工过程中添加抗菌剂，使塑料瓶盖具有抑菌作用，以减少外界环境中菌体对瓶内物品的污染。
山茶油是一种常见的天然有机抗菌剂，其对人体无害且原料获取方便，但是山茶油与塑料的相容性较差，因此，将山茶油加入塑料瓶盖后，容易引起塑料瓶盖力学性能下降。
发明内容
为了克服山茶油加入后，塑料瓶盖力学性能下降的缺陷，本申请提供一种抑菌型塑料瓶盖及其制作工艺。
一种抑菌型塑料瓶盖，包括塑料基材和抗菌母粒，所述抗菌母粒由以下质量百分比的组分制备而成：
聚乙烯醇40-60％
2，5-噻吩二羧酸20-28％
乙烯-醋酸乙烯共聚物9-12％
偶联剂3-6％
三乙醇胺0.5-1％
植物复合抗菌剂5-15％
所述植物复合抗菌剂中至少包含山茶油。
本申请开发了一种以植物复合抗菌剂为抗菌原料的抗菌母粒，通过聚乙烯醇、2，5-噻吩二羧酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂、植物复合抗菌剂混合，制得抗菌母粒，再将抗菌母粒与塑料基材混合，得到分散均匀、抑菌效果稳定、力学性能好、降解效果优异的塑料瓶盖。这是因为与山茶油与抗菌母粒中其他组分相容性较佳，有效克服山茶油相容性不佳而不易溢出的缺陷，因此山茶油在本申请的抗菌母粒中不易迁移或者溢出。当塑料基材与抗菌母粒混合挤出过程中，聚乙烯醇与2，5-噻吩二羧酸在挤出温度下，经三乙醇胺促进快速反应，形成稳定的立体交联结构，能进一步阻碍山茶油的迁移同时不影响其抗菌效果发挥，并且还提高塑料瓶盖的耐冲击性能。此外，聚乙烯醇和植物复合抗菌剂自身具有良好的生物降解性，当抗菌母粒与塑料基材混合，因此抗菌母粒和塑料基材混合后，能在提高塑料瓶盖的力学性能同时提升其降解性，克服塑料基材自身降解较为困难的缺陷。
优选的，所述植物复合抗菌剂由山茶树油与马齿苋提取物和生姜提取物中的一种或者两种为原料制作而成。
优选的，所述山茶树油、马齿苋提取物和生姜提取物三者的质量比为10：(0.8-2)：(0.5-3)。
马齿苋提取物和生姜提取物与山茶树油混合作为制备植物复合抗菌剂的原料，有利于提高复合抗菌剂的抗菌性，同时在一定程度上阻碍山茶树氧化变质，有利于植物复合抗菌剂保持长久的抗菌效果。
优选的，所述植物复合抗菌剂的制备方法如下：按照质量份数计，将0.8-2份的马齿苋提取物和/或0.5-3份的生姜提取物混合，加入乙酸乙酯浸提，过滤，取滤液干燥，得到混合提取物，将混合提取物与10份山茶油混合，搅拌均匀，得到植物复合抗菌剂。
山茶油虽然具有优异的抗菌效果，但自身容易因氧化变质而使塑料瓶盖的抗菌效果下降。市售马齿苋提取物和生姜提取物均呈干粉桩，将马齿苋提取物与生姜提取物混合后进一步提取，有利于进一步去除杂质，并使得两者充分结合，两者混合后制得的混合提取物具有更好的稳定性，将混合提取物与山茶油混合，可以提高山茶油的稳定性而使山茶油不易氧化，同时，植物复合抗菌剂的抗菌效果提升效果明显，表明山茶油与混合提取物具有优异的协同抗菌效果。
优选的，加入乙酸乙酯后，在40-50℃浸提3-6h。
将马齿苋提取物和生姜提取物在40-50℃浸提3-6h，可以充分去除马齿苋提取物和生姜提取物中的杂质，使得混合提取物抑制山茶油的氧化效果更佳。
优选的，所述乙酸乙酯投入的质量份数为10-20份。
优选的，所述塑料基材为HDPE。
HDPE常用的塑料瓶盖基材，上述抗菌母粒与HDPE具有良好的相容性，能与HDPE充分混合分散，HDPE与抗菌母粒为原料制得的抑菌型塑料瓶盖具有良好的抗菌稳定性、力学性能和降解效果。
优选的，所述抗菌母粒的投入量占塑料基材的3-8％。
一种抑菌型塑料瓶盖的制作工艺，包括以下步骤：
步骤一，制备抗菌母料：将聚乙烯醇、3，5-噻吩二羧酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂、三乙醇胺、植物复合抗菌剂混合，挤出造粒，得到抗菌母料；
步骤二，制备抑菌型塑料瓶盖：分别称取塑料基材和抗菌母粒，按照塑料基材与抗菌母粒的质量比为100:3-8混合，接着投入注塑机中，并控制注塑温度为140-160℃，得到抑菌型塑料瓶盖。
上述抑菌型塑料瓶盖的制备方法简单，适合工业化生产。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请开发了一种以植物复合抗菌剂为抗菌原料的抗菌母粒，通过聚乙烯醇、2，5-噻吩二羧酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂、植物复合抗菌剂混合，制得抗菌母粒，再将抗菌母粒与塑料基材混合，得到分散均匀、抑菌效果稳定、力学性能好、降解效果优异的塑料瓶盖。
2、山茶油虽然具有优异的抗菌效果，但自身容易因氧化变质而使塑料瓶盖的抗菌效果下降，同时会出现瓶盖会出现溢脂现象。
3、HDPE常用的塑料瓶盖基材，上述抗菌母粒与HDPE具有良好的相容性，能与HDPE充分混合分散，HDPE与抗菌母粒为原料制得的抑菌型塑料瓶盖具有良好的抗菌稳定性、力学性能和降解效果。
具体实施方式
实施例1
一种抑菌型塑料瓶盖，由HDPE、抗菌母粒和三乙醇胺为原料制成，HDPE、抗菌母料和三乙醇胺的质量比为100：3：0.5，抗菌母粒由60kg双欣能源化工的聚乙烯醇(型号为PVA2488)、20kg2，5-噻吩二羧酸、12kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、3kg硅烷偶联剂KH550和5kg植物复合抗菌剂制备而成。
其中，植物复合抗菌剂的制备方法如下：将2kg马齿苋提取物和10kg乙酸乙酯混合，并在45℃浸提6h，采用过滤粒径为0.1μm的微滤膜过滤，取滤液干燥去除乙酸乙酯，得到混合提取物，将混合提取物与10kg山茶油混合，100r/min搅拌30min，得到植物复合抗菌剂。
一种抑菌型塑料瓶盖的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备抗菌母料：将60k双欣能源化工的聚乙烯醇(型号为PVA2488)、20kg2，5-噻吩二羧酸、12kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、3kg硅烷偶联剂KH550和5kg植物复合抗菌剂混合投入挤出机中，90℃下挤出造粒，得到抗菌母料；
步骤二，制备抑菌型塑料瓶盖：分别称取100kg塑料基材、3kg抗菌母粒和0.5kg三乙醇胺混合，接着投入注塑机中，并控制注塑温度为140℃，得到抑菌型塑料瓶盖。
实施例2
一种抑菌型塑料瓶盖，由HDPE、抗菌母粒和三乙醇胺为原料制成，HDPE、抗菌母料和三乙醇胺的质量比为100：5：1，抗菌母粒由50kg双欣能源化工的聚乙烯醇(型号为PVA2488)、26kg2，5-噻吩二羧酸、9kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、5kg硅烷偶联剂KH550和10kg植物复合抗菌剂制备而成。
其中，植物复合抗菌剂的制备方法如下：将3kg生姜提取物与20kg乙酸乙酯混合，并在50℃浸提5h，采用过滤粒径为0.1μm的微滤膜过滤，取滤液干燥去除乙酸乙酯，得到混合提取物，将混合提取物与10kg山茶油混合，100r/min搅拌50min，得到植物复合抗菌剂。
一种抑菌型塑料瓶盖的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备抗菌母料：将50kg双欣能源化工的聚乙烯醇(型号为PVA2488)、26kg2，5-噻吩二羧酸、9kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、5kg硅烷偶联剂KH550和10kg植物复合抗菌剂混合投入挤出机中，95℃下挤出造粒，得到抗菌母料；
步骤二，制备抑菌型塑料瓶盖：分别称取100kg塑料基材、5kg抗菌母粒和1kg三乙醇胺混合，接着投入注塑机中，并控制注塑温度为150℃，得到抑菌型塑料瓶盖。
实施例3
一种抑菌型塑料瓶盖，由HDPE、抗菌母粒和三乙醇胺为原料制成，HDPE、抗菌母料和三乙醇胺的质量比为100：8：1，抗菌母粒由40kg双欣能源化工的聚乙烯醇(型号为PVA2488)、28kg2，5-噻吩二羧酸、11kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、6kg硅烷偶联剂KH550和15kg植物复合抗菌剂制备而成。
其中，植物复合抗菌剂的制备方法如下：将2kg马齿苋提取物与13kg乙酸乙酯混合，并在55℃浸提4h，采用过滤粒径为0.1μm的微滤膜过滤，取滤液干燥去除乙酸乙酯，得到混合提取物，将混合提取物与10kg山茶油混合，100r/min搅拌50min，得到植物复合抗菌剂。
一种抑菌型塑料瓶盖的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备抗菌母料：将40kg双欣能源化工的聚乙烯醇(型号为PVA2488)、28kg2，5-噻吩二羧酸、11kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、6kg硅烷偶联剂KH550和15kg植物复合抗菌剂混合投入挤出机中，95℃下挤出造粒，得到抗菌母料；
步骤二，制备抑菌型塑料瓶盖：分别称取100kg塑料基材、8kg抗菌母粒、1kg三乙醇胺混合，接着投入注塑机中，并控制注塑温度为160℃，得到抑菌型塑料瓶盖。
实施例4
一种抑菌性塑料瓶盖的制备方法，与实施例3的区别在于，植物复合抗菌剂的制备方法如下，将0.8kg马齿苋提取物、0.5kg生姜提取物与13kg乙酸乙酯混合，并在55℃浸提4h，采用过滤粒径为0.1μm的微滤膜过滤，取滤液干燥去除乙酸乙酯，得到混合提取物，将混合提取物与10kg山茶油混合，100r/min搅拌50min，得到植物复合抗菌剂。
对比例1
一种抑菌性塑料瓶盖的制备方法，与实施例4的区别在于，步骤一中，采用聚乙烯醇等量替换植物复合抗菌剂。
对比例2
一种抑菌型塑料瓶盖的制备方法，与实施例4的区别在于：步骤二中，不加入三乙醇胺。
实验1
根据QB/T 2591-2003《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》对以上实施例以及对比例制备的抑菌型塑料瓶盖样品进行抗菌性测试。测试结束后，将测试后的样品在自然光照条件下，50℃保存三个月，再次测试上述样品的抗菌效果，计算抑菌型塑料瓶盖样品的抑菌变化率，并观察抑菌型塑料瓶盖样品的外观变化，实验结果汇总于表1。
实验2
根据GB/T1040.1-2006《塑料拉伸性能的测定第1部分：总则》，对以上实施例以及对比例制备的抑菌型塑料瓶盖样品进行拉伸强度测试，实验结果汇总于表1。
实验3
根据HJBZ12-1997《可降解塑料包装制品》以上实施例以及对比例制备的抑菌型塑料瓶盖样品进行降解率测试，实验结果汇总于表1。
表1
表1中的数据中，实施例1-4制得的样品初始抑菌率均较高，证明实施例1-4制得的塑料瓶盖均表现出良好的抗菌性。
实施例1-3中，抗菌母粒加入的量增加，实施例1-3制得的塑料瓶盖样品的拉伸强度以及降解率均增强，表明抗菌母粒加入HDPE后，不但能提高塑料瓶盖的抗菌性，且抗菌母粒与HDPE的相容性较佳，抗菌母粒中的聚乙烯醇与2，5-噻吩二羧酸能均匀分散在以HDPE基材中，并在注塑过程中反应，形成交联结构，并与HDPE分子链紧密缠绕，抗菌母粒与HDPE的结合性进一步增强，且抗菌母粒中各组分的降解效果较佳，有利于促进HDPE中的碳链断裂降解，因此实施例1-3制备的塑料瓶盖的拉伸强度和降解率增强。
相较于实施例4，对比例1在抗菌母粒制备过程中，未加入植物复合抗菌剂，塑料瓶盖样品虽然没有检测出抗菌效果，但其拉伸强度在一定程度提升，表明植物复合抗菌剂加入会对塑料瓶盖样品的力学性能产生负面影响。对比例1的塑料瓶盖样品的降解率明显下降，表明植物复合抗菌剂的加入抗菌母粒后，在提升HDPE分子链的降解性具有明显效果。
对比例2的塑料瓶盖的制备方法中，未加入三乙胺，经过三个月的储存实验表明，塑料瓶盖样品的抗菌效果下降明显，外表有明显油脂溢出，不符合塑料瓶盖使用要求，且拉伸强度测试结果表明，抗菌母粒加入后，对比例2的塑料瓶盖的拉伸强度相较于实施例4的下降十分明显，证明本申请制备的抗菌母粒中各组分结合对于提高塑料母粒的整体效果十分突出。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种抑菌型塑料瓶盖，其特征在于：包括塑料基材和抗菌母粒，所述抗菌母粒由以下质量百分比的组分制备而成：
聚乙烯醇40-60%
2，5-噻吩二羧酸20-28%
乙烯-醋酸乙烯共聚物9-12%
偶联剂3-6%
三乙醇胺0.5-1%
植物复合抗菌剂5-15%
所述植物复合抗菌剂由山茶树油与马齿苋提取物和生姜提取物为原料制作而成；
所述山茶树油、马齿苋提取物和生姜提取物三者的质量比为10：（0.8-2）：（0.5-3）。
2.根据权利要求1所述的一种抑菌型塑料瓶盖，其特征在于：所述植物复合抗菌剂的制备方法如下：按照质量份数计，将0.8-2份的马齿苋提取物和/或0.5-3份的生姜提取物混合，加入乙酸乙酯浸提，过滤，取滤液干燥，得到混合提取物，将混合提取物与10份山茶树油混合，搅拌均匀，得到植物复合抗菌剂。
3.根据权利要求2所述的一种抑菌型塑料瓶盖，其特征在于：加入乙酸乙酯后，在40-50℃浸提3-6h。
4.根据权利要求2所述的一种抑菌型塑料瓶盖，其特征在于：所述乙酸乙酯投入的质量份数为10-20份。
5.根据权利要求1所述的一种抑菌型塑料瓶盖，其特征在于：所述塑料基材为HDPE。
6.根据权利要求1所述的一种抑菌型塑料瓶盖，其特征在于：所述塑料基材与抗菌母粒的质量比为100：3-8。
7.一种如权利要求1-6任一所述的抑菌型塑料瓶盖的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，制备抗菌母料：将聚乙烯醇、3，5-噻吩二羧酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂、三乙醇胺、植物复合抗菌剂混合，挤出造粒，得到抗菌母料；
步骤二，制备抑菌型塑料瓶盖：分别称取塑料基材和抗菌母粒，按照塑料基材与抗菌母粒的质量比为100:3-8混合，接着投入注塑机中，并控制注塑温度为140-160℃，得到抑菌型塑料瓶盖。
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