CN115972730A - 一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法，包括以下步骤：S1，制备纳米PET基材层；S11，将粘土矿物加入分散介质形成溶液；S12，将膨胀剂加入溶液形成粘土络合物；S13，将PET单体加入到粘土络合物中聚合形成纳米组分聚合物；S14，纳米组分聚合物成型；S2，制备抗菌层；S21，制备多孔材料；S22，在多孔材料中分布纳米粒子、成膜物质、添加剂；S3，将S1中的纳米PET基材层与S2中的抗菌层共同挤压成型为复合膜。本发明将光触媒与银系复合形成抗菌层，成本降低，克服了光催化抗菌材料在无光条件下无效的缺陷，综合抗菌能力得到了提升。
Description
技术领域
本发明涉及食品包装技术领域，尤其涉及一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法。
背景技术
聚酯薄膜是双向拉伸聚酯薄膜的简称，是以聚对苯二甲酸乙二醇酯切片为原料制备的一种双向拉伸薄膜，无色无味，并具有较高的拉伸强度，良好的光学性能，韧性好，热稳定性好等优点。聚酯薄膜已经在多个领域有了广泛的应用，比如在液晶显示器，汽车/建筑玻璃贴膜、建筑装潢贴膜、家用电器钢板复合膜、烟酒包装、药品包装或食品包装领域的使用。随着我国经济、社会的发展，聚酯薄膜的用量在逐年增长，聚酯薄膜产业在我国具有巨大的发展空间。
结晶PET膜是目前使用的具有代表性的耐热包装材料之一。其温度适用范围为-18～225C，适用于冷冻食品。耐热PET瓶常用于85～95℃条件下热灌装食品。目前，PET也用作微波炉容器加热或蒸煮杀菌的塑料包装材料。微波炉容器必须具备耐热性、保护性、微波透过性、断热性等条件。
随着人们环保意识的逐渐提高，对包装材料的要求越来越多，尤其是其薄型化、轻量化、节约资源、降低能源以及可回收再利用等方面的越来越受到关注。聚酯薄膜具有的优良品质正符合了此类要求，其在保持同样阻隔性能的前提下用量较少，燃烧是无毒气体排放，易于回收利用，具有良好的应用前景。
所谓纳米包装材料，就是用分散相尺寸为1～100rm的颗粒或晶体与其他包装材料复合或添加制成的具有纳米级结构单元的纳米复合包装材料。在食品包装领域，近几年来，国内外研究最多的纳米材料是聚合物基纳米复合材料(PNMC)，即将纳米材料以分子水平(10m数量级)或超微粒子的形式分散在柔性高分子聚合物中而形成的复合材料(常用的聚合物有PA、PE、PP.PC、PET等；常用的纳米材料有金属、金属氧化物、无机聚合物等三大类)。而目前应用于食品包装中的有：新型抗菌材料如尼龙66l纳米粘土、高强度与热稳定性的硅酸盐-环氧树脂纳米复合材料、纳米蒙脱石粉/PA类、纳米SD/PP类等。这些纳米复合材料在可塑性、阻隔性、稳定性、抗菌性、保鲜性方面比传统材料显示出更大的优越性，因而在食品包装业得到大规模的应用。
目前，国内外的抗菌包装膜分为光触媒系和银系两类，前者的光触媒材料在抗菌层在不同光源下起激活作用从而达到杀菌的作用，后者是在所添加的抗菌层中游离出Ag'，破坏细菌结构而发挥抑菌效果。但由于银为贵金属，价铬昂贵且易变色，而光触媒材料只有在紫外光下才有抗菌作用，耗能高，应用受到了极大的限制。
为此，我们提出一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法来解决上述问题。
发明内容
本发明意在提供一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法以解决现有技术光触媒系和银系分开起到抑菌抗菌作用、受到限制的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法，包括以下步骤：
S1，制备纳米PET基材层；
S11，将粘土矿物加入分散介质形成溶液；
S12，将膨胀剂加入溶液形成粘土络合物；
S13，将PET单体加入到粘土络合物中聚合形成纳米组分聚合物；
S14，纳米组分聚合物成型；
S2，制备抗菌层；
S21，制备多孔材料；
S22，在多孔材料中分布纳米粒子、成膜物质、添加剂；
S3，将S1中的纳米PET基材层与S2中的抗菌层共同挤压成型为复合膜。
优选地，S14为热成型或挤压成型或注塑吹塑。
优选地，所述纳米PET基材层的厚度为20-40μm，所述抗菌层的厚度为0.5-5μm。
优选地，所述S21包括以下步骤：
以GO为模板，在其表面水解TEOS以生长SiO2，得到GO/SiO2；
将GO/SiO2于空气中一步煅烧，得到介孔SiO2(m-SiO2)；
将m-SiO2粉末、NACl和Mg粉均匀混合，在Ar中煅烧，冷却去除MgO和残留的SiO2，得到二维多孔Si纳米片。
优选地，所述S22中的纳米粒子为氧化钛、纳米银、纳米锌其中的一种或多种，所述S22中的成膜物质为丙烯酸丁酯，所述S22中添加剂为分散剂、增稠剂。
优选地，所述S21中多孔材料的含量为抗菌层的5-30％，所述S22中纳米粒子的含量为抗菌层的5-20％，所述S22中成膜物质的含量为抗菌层的40-60％，所述S22中添加剂的含量为5-10％。
一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜，由以上所述的方法制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将光触媒与银系复合形成抗菌层，成本降低，克服了光催化抗菌材料在无光条件下无效的缺陷，综合抗菌能力得到了提升。
具体实施方式
下面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。
一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜及其制造方法，包括以下步骤：
S1，制备纳米PET基材层；
高的透明度和光泽度：纳米粒子粒径在1～100nm之间，小于可见光的波长，对薄膜透明度影响较少。
高的阻隔性能和耐热性能:利用具有特殊性能的纳米材料和独特的加工工艺，使纳米材料呈纳米尺寸均匀分散PET基体中，在薄膜生产过程中通过拉伸取向，从而使PET薄膜呈现极优异的阻隔性能，O2、CO2、H2O透过率成倍下降，降低因O2、CO2、H2O包装而影响抗菌的情况，耐热性能也大幅度提高，可扩大PET的应用领域，大大延长被包装物的货架寿命，还可以用于需热灌装或消毒杀菌的场合。
S11，将粘土矿物加入分散介质形成溶液；
S12，将膨胀剂加入溶液形成粘土络合物；
S13，将PET单体加入到粘土络合物中聚合形成纳米组分聚合物；
S14，纳米组分聚合物成型；
S14为热成型或挤压成型或注塑吹塑。
纳米组分原料大多为粘土.具备层状硅酸盐结构。有阳离子交换电荷约100毫克当量100典型的如蒙脱土、皂化石，还有人工合成的蒙皂石。这种层状结构在一定的介质中或助剂存在的条件下，可以充分溶胀，不断分层碎裂形成络合体，层状结构有时在高温条件下可直接碎裂，得到粘土纳米粒子，这种由阳离子交换电荷的纳米粒子因同晶置换产生电荷缺损，形成一定的偶极矩，为中和电荷缺损，带正电的钠离子与聚合物上的负电荷功能基团，如痰基、羟基、胺基、酰胺基产生儿配作用，从而可以使纳米组分均匀稳定地分一布在聚合物基体中。
S2，制备抗菌层；
S21，制备多孔材料；
S21包括以下步骤：
以GO为模板，在其表面水解TEOS以生长SiO2，得到GO/SiO2；
将GO/SiO2于空气中一步煅烧，得到介孔SiO2(m-SiO2)；
将m-SiO2粉末、NACl和Mg粉均匀混合，在Ar中煅烧，冷却去除MgO和残留的SiO2，得到二维多孔Si纳米片。
S22，在多孔材料中分布纳米粒子、成膜物质、添加剂；
S22中的纳米粒子为氧化钛、纳米银、纳米锌其中的一种或多种，可采用任意两种相互组合形成抗菌物质，在长期使用本薄膜的过程中，氧化钛受紫外线照射而作用，银离子缓慢释放进行抗菌作用。
光触媒光催化氧化是以N型半导体的能带理论为基础，半导体材料具有与金属不同的不连续能带结构，一般由填满电子的低能价带和含有空穴的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(又称带隙)的光照射时，价带上的电子(eˉ)会被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的电子空穴(h+)并在电场的作用下分离迁移到表面。热力学理论表明，分布在表面的光生空穴因具有很强的吸电子能力，可将吸附在TiO2表面上的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基等。羟基自由基的氧化能力极强，可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，将其最终降解为H2O、CO2等无害的小分子物质，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体。
光触媒吸收自然光后具有强吸收电子的能力，即强氧化性，能有效催化分解有害有机、无机物质，也能消除细菌和病毒。例如，光触媒能将室内有害挥发性有机物甲醛、二氯苯、甲苯、二甲苯、TVOC等降解为无毒无害的小分子水和CO2。同时，也可以将细菌真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
纳米抗菌材料是将无机抗菌剂采用高科技的纳米技术处理，使其具有更为广泛、高效的抗菌杀菌功能，并且通过缓释作用，提高了抗菌长效性。
纳米抗菌材料的抗菌机理：
一是接触反应：即抗菌制品中的金属离子与细菌接触反应后，造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍。当微量的金属离子到达微生物细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，金属离子穿透细胞壁进入细胞内，并与巯基(-SH)反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂繁殖能力而死亡。金属离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。当菌体失去活性后，金属离子又会从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，因此其抗菌效果持久。
二是光催化反应：在光的作用下，金属离子能起到催化活性中心的作用，激活水和空气中的氧，产生羟基自由基和活性氧离子，活性氧离子具有很强的氧化能力，能在短时间内破坏细菌的繁殖能力而使细胞死亡，从而达到抗菌的目的。
S22中的成膜物质为丙烯酸丁酯，S22中添加剂为分散剂、增稠剂。主要用于制作纤维、橡胶、塑料的高分子单体。有机工业用于制造黏合剂、乳化剂和用作有机合成中间体。造纸工业用于制造纸张增强剂。涂料工业用于制造丙烯酸酯涂料。分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性。增稠剂可以提高物系黏度，使物系保持均匀稳定的悬浮状态或乳浊状态，或形成凝胶；大多数增稠剂兼具乳化作用。
S21中多孔材料的含量为抗菌层的5-30％，S22中纳米粒子的含量为抗菌层的5-20％，S22中成膜物质的含量为抗菌层的40-60％，S22中添加剂的含量为5-10％。
纳米组分聚合物材料是将无机超细颗粒(粒径为毫微米级)在聚合物基中均匀分布，极细颗粒如此之小，有效地填充于聚合物大分子的间隙，整个纳米组分聚合物成为具有无机材料和聚合物材料充分结合互补的微观构造。
而高阻隔性的形成是由于聚合物基体与二维多孔Si纳米片的有了良好结合有了平面取向作用，于是抗菌层表现出良好的尺寸稳定性和很好的气体阻隔性。
S3，将S1中的纳米PET基材层与S2中的抗菌层共同挤压成型为复合膜。
纳米PET基材层的厚度为20-40μm，所述抗菌层的厚度为0.5-5μm。
一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜，由以上方法制备而成。
本发明将光触媒与银系复合形成抗菌层，成本降低，克服了光催化抗菌材料在无光条件下无效的缺陷，综合抗菌能力得到了提升。
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)
1.一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，制备纳米PET基材层；
S11，将粘土矿物加入分散介质形成溶液；
S12，将膨胀剂加入溶液形成粘土络合物；
S13，将PET单体加入到粘土络合物中聚合形成纳米组分聚合物；
S14，纳米组分聚合物成型；
S2，制备抗菌层；
S21，制备多孔材料；
S22，在多孔材料中分布纳米粒子、成膜物质、添加剂；
S3，将S1中的纳米PET基材层与S2中的抗菌层共同挤压成型为复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜的制造方法，其特征在于：S14为热成型或挤压成型或注塑吹塑。
3.根据权利要求1所述的一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜的制造方法，其特征在于：所述纳米PET基材层的厚度为20-40μm，所述抗菌层的厚度为0.5-5μm。
4.根据权利要求1所述的一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜的制造方法，其特征在于：所述S21包括以下步骤：
以GO为模板，在其表面水解TEOS以生长SiO2，得到GO/SiO2；
将GO/SiO2于空气中一步煅烧，得到介孔SiO2(m-SiO2)；
将m-SiO2粉末、NACl和Mg粉均匀混合，在Ar中煅烧，冷却去除MgO和残留的SiO2，得到二维多孔Si纳米片。
5.根据权利要求4所述的一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜的制造方法，其特征在于：所述S22中的纳米粒子为氧化钛、纳米银、纳米锌其中的一种或多种，所述S22中的成膜物质为丙烯酸丁酯，所述S22中添加剂为分散剂、增稠剂。
6.根据权利要求1所述的一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜的制造方法，其特征在于：所述S21中多孔材料的含量为抗菌层的5-30％，所述S22中纳米粒子的含量为抗菌层的5-20％，所述S22中成膜物质的含量为抗菌层的40-60％，所述S22中添加剂的含量为5-10％。
7.一种食品包装用抗菌热封聚酯薄膜，其特征在于：由权利要求1-6任意一项所述的方法制备而成。
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|---|---|---|---|---|
| CN117400613A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 江苏康辉新材料科技有限公司 | 一种具有缓释性能的高阻隔抗菌bopet薄膜及其制备方法 |
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2022
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| CN117400613B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-04-05 | 江苏康辉新材料科技有限公司 | 一种具有缓释性能的高阻隔抗菌bopet薄膜及其制备方法 |
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