CN115651374B - 一种环保抗菌食品级包装袋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：40‑50份PBAT，20‑30份乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物，30‑40份复合凝胶和20‑30份纤维助剂。本发明一种环保抗菌食品级包装袋及其制备方法，制得的包装膜抑菌性好，且具有较高的降解率。
Description
技术领域
本发明涉及包装领域，具体涉及一种环保抗菌食品级包装袋及其制备方法。
背景技术
聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一种生物可降解脂肪族-芳香族共聚酯，它是由己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇为原料通过直接酯化或酯交换的方法合成。PBAT同PLA一样都是常见的生物可降解塑料，能在较短时间内降解，不会对环境造成危害。因为其玻璃化转变温度非常低，在室温下为橡胶态，因此PBAT的柔韧性非常好，而且PBAT抗撕裂强度高、易于加工、热稳定性好，被广泛用于包装袋、膜等领域。
但是出于的PBAT膜不具有抗菌性能，限制了PBAT包装袋在食品包装和运输等方面的实际应用，因此需要对PBAT进行膜抗菌改性，增强抗菌性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保抗菌食品级包装袋及其制备方法，制得的包装膜抑菌性好，且具有较高的降解率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：40-50份PBAT，20-30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，30-40份复合凝胶和20-30份纤维助剂。
一种环保抗菌食品级包装袋的制备方法，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶和纤维助剂；
S2:将PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、复合凝胶和纤维助剂混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
优选的，所述步骤S1中复合凝胶的制备方法包括：
将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12-24h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌12-24h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶。
优选的，所述N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液、聚乙烯醇和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4:5:2。
优选的，所述步骤S1中纤维助剂的制备方法包括：
对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液混合，于50-60℃下搅拌2-4h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；
将酸化竹纤维加入到季铵盐-高岭土溶液中，于50-60℃下搅拌4-6h，过滤，干燥，即得纤维助剂。
优选的，所述竹纤维与硫酸溶液的重量份比为1:3；所述酸化竹纤维与季铵盐-高岭土溶液的重量份比为1:4。
优选的，所述季铵盐-高岭土溶液的制备方法为：将季铵盐、高岭土与体积分数为50%的乙醇溶液混合，于30-40℃下搅拌4-6h，即得季铵盐-高岭土溶液。
优选的，所述季铵盐、高岭土与乙醇溶液得重量份比为1:2:5。
优选的，所述季铵盐为双十烷基二甲基氯化铵。
优选的，步骤S2中熔融混合的温度为160-180℃，挤出温度为160-180℃。
本发明复合凝胶通过聚乙烯醇提高了凝胶内纳米氧化锌的空间度，能够将分散的纳米氧化锌进行抓取和束缚，以交叉互锁的方式提高凝胶三维网络的紧致性，降低凝胶的空隙率，进而提高纳米氧化锌的抗菌性能以及组分的力学性能。
本发明纤维助剂是由竹纤维扦插高岭土层而成的多层结构，层间排列致密，层间比表面积大，能够有效负载季铵盐，将季铵盐吸附和扦插至多层结构和纤维线状组织上，同时酸化后的竹纤维具有更好的延展性，使得季铵盐通过范德华力能够有足够的空间填充纤维于高岭土之间的空隙，提高界面相容性，从而提高包装袋的力学性能和抗菌性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中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。另，特别说明，本发明原料和设备均可从市售所得，不再一一列举，其中，本发明原材料均可从市售获得，为本领域技术人员所熟知的。
实施例1：
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：50份PBAT，30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，40份复合凝胶和30份纤维助剂。
一种环保抗菌食品级包装袋的制备方法，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶：将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12-24h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌24h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶，其中N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液、聚乙烯醇和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4:5:2；
制备纤维助剂：对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液按照重量份比为1:3的比例混合，于60℃下搅拌4h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；将上述酸化竹纤维和季铵盐-高岭土溶液以重量份比为1:4的比例混合，于60℃下搅拌6h，过滤，干燥，即得纤维助剂；其中，季铵盐-高岭土溶液的制备方法为：将双十烷基二甲基氯化铵、高岭土与体积分数为50%的乙醇溶液按照重量份比为1:2:5的比例混合，于40℃下搅拌6h，即得季铵盐-高岭土溶液；
S2:将上述PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、复合凝胶和纤维助剂混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融混合的温度为180℃，挤出温度为180℃；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
实施例2：
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：40份PBAT，20份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，30份复合凝胶和20份纤维助剂。
一种环保抗菌食品级包装袋的制备方法，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶：将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌12h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶，其中N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液、聚乙烯醇和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4:5:2；
制备纤维助剂：对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液按照重量份比为1:3的比例混合，于50℃下搅拌2h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；将上述酸化竹纤维和季铵盐-高岭土溶液以重量份比为1:4的比例混合，于50℃下搅拌4h，过滤，干燥，即得纤维助剂；其中，季铵盐-高岭土溶液的制备方法为：将双十烷基二甲基氯化铵、高岭土与体积分数为50%的乙醇溶液按照重量份比为1:2:5的比例混合，于30℃下搅拌4h，即得季铵盐-高岭土溶液；
S2:将上述PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、复合凝胶和纤维助剂混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融混合的温度为160℃，挤出温度为160℃；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
实施例3：
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：45份PBAT，25份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，35份复合凝胶和25份纤维助剂。
一种环保抗菌食品级包装袋的制备方法，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶：将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌18h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌18h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶，其中N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液、聚乙烯醇和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4:5:2；
制备纤维助剂：对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液按照重量份比为1:3的比例混合，于55℃下搅拌3h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；将上述酸化竹纤维和季铵盐-高岭土溶液以重量份比为1:4的比例混合，于55℃下搅拌5h，过滤，干燥，即得纤维助剂；其中，季铵盐-高岭土溶液的制备方法为：将双十烷基二甲基氯化铵、高岭土与体积分数为50%的乙醇溶液按照重量份比为1:2:5的比例混合，于35℃下搅拌5h，即得季铵盐-高岭土溶液；
S2:将上述PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、复合凝胶和纤维助剂混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融混合的温度为170℃，挤出温度为170℃；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
对比例1：
对比例1与实施例1的组分基本相同，不同的是，复合凝胶不使用聚乙烯醇，具体为：
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：50份PBAT，30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，40份复合凝胶和30份纤维助剂。
一种环保抗菌食品级包装袋的制备方法，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶：将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12-24h后，加入纳米氧化锌，继续搅拌24h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶，其中N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4: 2；
制备纤维助剂：对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液按照重量份比为1:3的比例混合，于60℃下搅拌4h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；将上述酸化竹纤维和季铵盐-高岭土溶液以重量份比为1:4的比例混合，于60℃下搅拌6h，过滤，干燥，即得纤维助剂；其中，季铵盐-高岭土溶液的制备方法为：将双十烷基二甲基氯化铵、高岭土与体积分数为50%的乙醇溶液按照重量份比为1:2:5的比例混合，于40℃下搅拌6h，即得季铵盐-高岭土溶液；
S2:将上述PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、复合凝胶和纤维助剂混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融混合的温度为180℃，挤出温度为180℃；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
一种环保抗菌食品级包装袋，包括以下重量份的原料：50份PBAT，30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，40份复合凝胶和30份纤维助剂。
对比例2：
对比例2与实施例1的组分基本相同，不同的是，不使用纤维助剂，具体为：
一种环保抗菌食品级包装袋的制备方法，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶：将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12-24h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌24h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶，其中N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液、聚乙烯醇和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4:5:2；
S2:将上述PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和复合凝胶混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融混合的温度为180℃，挤出温度为180℃；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
对本发明实施例1至实施例3、对比例1、对比例2和市售苏州达万塑胶电子有限公司的抗菌膜，进行性能测试，测试结果如表1所示。
力学性能测试：按照GB/T1040 .1-2006的方法进行测试。
降解性能测试：采用埋土法进行测试，将干燥至恒重的包装袋的重量(M1)样品埋入装有土的容器中，经过一段时间的降解后，取出土埋样品，清理干净后干燥至恒重(M2)，根据计算公式算出降解率：降解率＝(M1-M2)/M1×100％。
抗菌性能测试：参照GB/T31402-2015进行抗菌性能测试。
从上表可以看出，实施例1-3所得包装袋降解率高，抑菌率好，且具有良好的拉伸强度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种环保抗菌食品级包装袋，其特征在于：包括以下重量份的原料：40-50份PBAT，20-30份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，30-40份复合凝胶和20-30份纤维助剂；
所述复合凝胶的制备方法包括：将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12-24h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌12-24h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶；
所述纤维助剂的制备方法包括：对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液混合，于50-60℃下搅拌2-4h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；
将酸化竹纤维加入到季铵盐-高岭土溶液中，于50-60℃下搅拌4-6h，过滤，干燥，即得纤维助剂。
2.一种如权利要求1所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:制备复合凝胶和纤维助剂；
S2:将PBAT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、复合凝胶和纤维助剂混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒；
S3:将步骤S2所得造粒经吹膜机吹膜，再薄膜收卷，即得环保抗菌食品级包装袋。
3.如权利要求2所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中复合凝胶的制备方法包括：
将N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和体积分数为75%的四甲基乙二胺溶液混合，搅拌12-24h后，加入聚乙烯醇和纳米氧化锌，继续搅拌12-24h，过滤，干燥，即得所述复合凝胶。
4.如权利要求3所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于，所述N-异丙基丙烯酰胺单体、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺溶液、聚乙烯醇和纳米氧化锌的重量份比为2:1:3:4:5:2。
5.如权利要求2所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中纤维助剂的制备方法包括：
对竹纤维与体积分数为75%的硫酸溶液混合，于50-60℃下搅拌2-4h，过滤，干燥，得酸化竹纤维；
将酸化竹纤维加入到季铵盐-高岭土溶液中，于50-60℃下搅拌4-6h，过滤，干燥，即得纤维助剂。
6.如权利要求5所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于，所述竹纤维与硫酸溶液的重量份比为1:3；所述酸化竹纤维与季铵盐-高岭土溶液的重量份比为1:4。
7.如权利要求6所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于，所述季铵盐-高岭土溶液的制备方法为：将季铵盐、高岭土与体积分数为50%的乙醇溶液混合，于30-40℃下搅拌4-6h，即得季铵盐-高岭土溶液。
8.如权利要求7所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于：所述季铵盐、高岭土与乙醇溶液的重量份比为1:2:5。
9.如权利要求8所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于：所述季铵盐为双十烷基二甲基氯化铵。
10.如权利要求2所述的环保抗菌食品级包装袋的制备方法，其特征在于：步骤S2中熔融混合的温度为160-180℃，挤出温度为160-180℃。
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