抗菌保鲜薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗菌保鲜薄膜及其制备方法，将含金属改性超支化聚合物的制膜液进行搅拌、真空脱气和干燥制得抗菌保鲜薄膜。制得的抗菌保鲜薄膜中均匀分散有金属改性超支化聚合物；金属改性超支化聚合物为端基含羧基的超支化聚合物与金属离子交联形成的网络聚合物，其具有不溶不熔的特性，在80℃以下不溶于大多数有机溶剂，在室温至T范围内不熔融，T≥370℃；交联是通过端基含羧基的超支化聚合物分子内部的双键上的氧原子与金属离子通过配位键连接同时端基含羧基的超支化聚合物分子末端的酸根离子与金属离子通过离子键连接实现的。本发明专利技术的制备方法简单，相较于现有技术可添加更多量的金属改性超支化聚合物；制得产品抗菌性能和机械性能好。

【技术实现步骤摘要】
抗菌保鲜薄膜及其制备方法
本专利技术涉及保鲜膜材料领域，涉及一种抗菌保鲜薄膜及其制备方法。
技术介绍
保鲜膜是一种塑料包装制品，通常以乙烯为母粒通过聚合反应制得，主要用于微波炉食品加热、冰箱食物保存、生鲜及熟食包装等场合，在家庭生活、超市卖场、宾馆饭店及工业生产的食品包装领域都有广泛应用。根据所用材料及添加塑化剂不同，保鲜膜分为多种类型，可适用于不同的场合。采用保鲜膜包装蔬菜、水果等生鲜食品时，由于包装内部空气流通差、环境湿度大，容易引起包装内部的微生物生长繁殖，而且被包装的果蔬仍是一个生物有机体，进行着呼吸作用等新陈代谢活动，受微生物的影响极易发生腐烂。目前市面上的保鲜膜种类繁多，各种材质的保鲜膜应有尽有，但是质量参差不齐，甚至有的超市中还依然出售PVC保鲜膜，PVC保鲜膜有致癌作用，会给使用者的身体健康带来极大地危害，已经被命令禁止。此外，现有的保鲜膜不仅质量不佳，易被外力扯烂，而且抗菌性能一般，保鲜时效较短，仍有较大提升空间。因此，研究一种抗菌性能优异且力学性能佳的抗菌保鲜膜及其制备方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术中存在的力学性能及抗菌性能不佳的问题，提供一种抗菌性能优异且力学性能佳的抗菌保鲜膜及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：抗菌保鲜薄膜，抗菌保鲜薄膜中均匀分散有金属改性超支化聚合物；金属改性超支化聚合物为端基含羧基的超支化聚合物与金属离子交联形成的网络聚合物，其具有不溶不熔的特性，在80℃以下不溶于有机溶剂I，在室温至T范围内不熔融，T≥370℃，本专利技术的金属改性超支化聚合物的熔点高于绝大多数聚合物的熔融温度，在与聚合物熔融共混时不会发生熔融，因而不会造成共混物加工成型困难；所述交联是通过端基含羧基的超支化聚合物分子内部的双键上的氧原子与金属离子通过配位键连接同时端基含羧基的超支化聚合物分子末端的酸根离子与金属离子通过离子键连接实现的；金属离子可能以两种形式负载到超支化聚合物上：a，超支化聚合物溶胀后，球状表面的-COOH和/或离解去H+，与金属离子以离子键相链接，如下式所示：b，羰基或磷氧键上的氧与金属离子以配位键相连接，如下式所示：以上两种方式均存在，通常来说，配位键对不溶的贡献更大；所述有机溶剂I为芳香烃类溶剂、脂肪烃类溶剂、脂环烃类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、乙腈、吡啶、苯酚、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺，本专利技术的金属改性超支化聚合物不溶于绝大多数有机溶剂，此处仅是简单列举一些常用溶剂。作为优选的技术方案：如上所述的抗菌保鲜薄膜，采用万能拉力机依标准GB1040.3-200测得抗菌保鲜薄膜的纵向拉伸强度为4.4～4.9N/25cm，横向拉伸强度为2.1～2.5N/25cm，纵向断裂延伸率为328～340％，横向断裂延伸率为376～397％，以抗菌保鲜薄膜为试验样品，与抗菌保鲜薄膜的唯一区别是不含有金属改性超支化聚合物的样品为对比样品，在完全相同的测试条件下进行抗菌性能测试，即分别选用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌涂在试验样品与对比样品上，于37℃温度下培养两天，每天观察细菌生长情况，并进行菌落计数，结果发现对比样品在第二天菌落铺满试样，试验样品在第二天未观察到菌落。本专利技术的抗菌保鲜薄膜的力学性能和抗菌性能优良。如上所述的抗菌保鲜薄膜，所述芳香烃类溶剂为苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丁基甲苯或乙烯基甲苯；所述脂肪烃类溶剂为正己烷、戊烷、己烷或辛烷；所述脂环烃类溶剂为环己烷、环己酮或甲苯环己酮；所述卤代烃类溶剂为氯苯、二氯苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯丙烷或二氯乙烷；所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇、苯甲醇、乙二醇或丙二醇；所述酯类溶剂为醋酸甲酯、醋酸乙酯或醋酸丙酯；所述酮类溶剂为丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、环己酮或甲苯环己酮；所述金属改性超支化聚合物在空气中的起始分解温度为300～400℃，所述金属改性超支化聚合物的粒径为150～500nm。如上所述的抗菌保鲜薄膜，所述端基含羧基的超支化聚合物中羧基的数量占端基总量的25％～100％，羧基的含量取决于端基含羧基的超支化聚合物的支化度，所述超支化聚合物的端基为羧基，或者还含有羟基等其他基团；羧基含量过低会导致交联形成的网络聚合物的交联点过少，空间网络不够稳定，不能形成不溶不熔的性质；所述端基含羧基的超支化聚合物的分子中含有酯基，所述端基含羧基的超支化聚合物的支化度为30～100％，所述端基含羧基的超支化聚合物的重均分子量为1100～50000g/mol。端基含羧基的超支化聚合物的支化度越高，形成的超支化聚合物越趋近于树枝状聚合物，即具有较高的对称性，在后续的反应中，形成的空间结构更加稳定，同时超支化聚合物的支化度越高，其分子量越大，较大的分子量意味着能够与更多的金属离子发生反应。如上所述的抗菌保鲜薄膜，所述金属离子为Co2+、Ni2+、Cu2+或Zn2+，所述金属离子由其对应的醋酸金属盐提供，所述金属改性超支化聚合物中金属离子的含量为5.5～12.5wt％。金属离子含量过低会导致制得的金属改性超支化聚合物的功能性较差，且会对其不溶不熔的特性造成影响。如上所述的抗菌保鲜薄膜，所述金属改性超支化聚合物的制备步骤为：(1)分别将端基含羧基的超支化聚合物和醋酸金属盐溶解在有机溶剂II和去离子水中得到浓度为0.7～1.25mol/L的端基含羧基的超支化聚合物溶液和浓度为0.7～1.25mol/L的金属离子溶液，所述有机溶剂II为氯仿、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺；(2)在搅拌和超声振荡条件下，将金属离子溶液滴加到端基含羧基的超支化聚合物溶液中进行反应，金属离子溶液滴入到端基含羧基的超支化聚合物溶液中后，会迅速与超支化结构的端基进行反应，在无超声振荡的情况下金属离子仅能与末端基团反应，即最终形成的金属改性超支化聚合物仅表层有一圈金属配位的不溶不熔层，内部未配位；所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌，搅拌的速率为200～500rpm，搅拌速度决定了形成的金属改性超支化聚合物的大小，超声振荡的功率为600～1200W，超声振荡的功率越高，得到的金属改性超支化聚合物结构越均匀，过低的功率会导致所得的金属改性超支化聚合物仅表层配位金属离子，内部未配位；所述滴加的速度为0.5～2滴/秒，每滴的体积是0.05～0.1mL，滴加结束后反应体系中端基含羧基的超支化聚合物与金属离子的摩尔比为1:0.64～46.69；金属离子的添加量过低不能形成足够的配位结构会导致形成的金属改性超支化聚合物不溶不熔的性质受影响；(3)对反应结束后的混合液进行后处理得到金属改性超支化聚合物，所述后处理是指过滤、洗涤和干燥，所述干燥是在真空条件下进行的，真空度为-0.1MPa，干燥时间为8～12h，干燥温度为25℃。醋酸金属盐溶液滴加进端基含羧基的超支化聚合物溶液中后，金属离子同时受到醋酸金属盐电离形成的醋酸根离子的静电吸引力以及超支化聚合物的端羧基的静电吸引力，由于这两种静电吸引力近似，金属离子不会迅速将超支化聚合物表面的羧基全部反应，金属离子在整个过程中是缓慢释放的，能够深入到超支化聚合物分子的内部，与超支化聚合物内部的双键上的氧原子建立更加稳定的配位键，因而制得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抗菌保鲜薄膜，其特征是：抗菌保鲜薄膜中均匀分散有金属改性超支化聚合物；金属改性超支化聚合物为端基含羧基的超支化聚合物与金属离子交联形成的网络聚合物，其具有不溶不熔的特性，在80℃以下不溶于有机溶剂I，在室温至T范围内不熔融，T≥370℃；所述交联是通过端基含羧基的超支化聚合物分子内部的双键上的氧原子与金属离子通过配位键连接同时端基含羧基的超支化聚合物分子末端的酸根离子与金属离子通过离子键连接实现的；所述有机溶剂I为芳香烃类溶剂、脂肪烃类溶剂、脂环烃类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、乙腈、吡啶、苯酚、N,N‑二甲基甲酰胺或N,N‑二甲基乙酰胺。

【技术特征摘要】
1.抗菌保鲜薄膜，其特征是：抗菌保鲜薄膜中均匀分散有金属改性超支化聚合物；金属改性超支化聚合物为端基含羧基的超支化聚合物与金属离子交联形成的网络聚合物，其具有不溶不熔的特性，在80℃以下不溶于有机溶剂I，在室温至T范围内不熔融，T≥370℃；所述交联是通过端基含羧基的超支化聚合物分子内部的双键上的氧原子与金属离子通过配位键连接同时端基含羧基的超支化聚合物分子末端的酸根离子与金属离子通过离子键连接实现的；所述有机溶剂I为芳香烃类溶剂、脂肪烃类溶剂、脂环烃类溶剂、卤代烃类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、乙腈、吡啶、苯酚、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。2.根据权利要求1所述的抗菌保鲜薄膜，其特征在于，依标准GB1040.3-200测得抗菌保鲜薄膜的纵向拉伸强度为4.4～4.9N/25cm，横向拉伸强度为2.1～2.5N/25cm，纵向断裂延伸率为328～340％，横向断裂延伸率为376～397％。3.根据权利要求1所述的抗菌保鲜薄膜，其特征在于，所述芳香烃类溶剂为苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丁基甲苯或乙烯基甲苯；所述脂肪烃类溶剂为正己烷、戊烷、己烷或辛烷；所述脂环烃类溶剂为环己烷、环己酮或甲苯环己酮；所述卤代烃类溶剂为氯苯、二氯苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯丙烷或二氯乙烷；所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇、苯甲醇、乙二醇或丙二醇；所述酯类溶剂为醋酸甲酯、醋酸乙酯或醋酸丙酯；所述酮类溶剂为丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、环己酮或甲苯环己酮；所述金属改性超支化聚合物在空气中的起始分解温度为300～400℃，所述金属改性超支化聚合物的粒径为150～500nm。4.根据权利要求3所述的抗菌保鲜薄膜，其特征在于，所述端基含羧基的超支化聚合物中羧基的数量占端基总量的25％～100％，所述端基含羧基的超支化聚合物的分子中含有酯基，所述端基含羧基的超支化聚合物的支化度为30～100％，所述端基含羧基的超支化聚合物的重均分子量为1100～50000g/mol。5.根据权利要求4所述的抗菌保鲜薄膜，其特征在于，所述金属离子为Co2+、Ni2+、Cu2+或Zn2+，所述金属离子由其对应的醋酸金属盐提供，所述金属改性超支化聚合物中金属离子的含量为5.5～12.5wt％。6.根据权利要求5所述的抗菌保鲜薄膜，其特征在于，所述金属改性超支化聚合物的制备步骤为：(1)分别将端基含羧基的超支化聚合物和醋酸金属盐溶解在有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宾，纪晓寰，朱美芳，吉亚丽，肖露露，陈龙，胡余宗，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31