一种可全生物降解的智能控湿薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于功能薄膜领域，涉及一种可全生物降解的智能控湿薄膜及其制备方法和应用。所述可全生物降解的智能控湿薄膜包括基层和附加层，所述附加层位于基层一侧或两侧；其中，所述基层为多孔薄膜，其材质为合成可全生物降解高分子；所述附加层为致密薄膜，其材质含有聚乙烯醇和辅助组分以及任选的交联剂和/或抗菌剂；所述辅助组分为水溶性金属盐、酸溶性金属氧化物、纤维素及纤维素衍生物和多元醇中的至少一种。本发明专利技术的智能控湿薄膜具有智能控湿能力，并且具有氧气阻隔性能，可用于具有保鲜功能的果蔬盒及具有保鲜果蔬盒的冰箱。此外，该薄膜可全生物降解，避免了对环境造成污染。

A fully biodegradable intelligent humidity control film and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种可全生物降解的智能控湿薄膜及其制备方法和应用
本专利技术属于功能薄膜领域，更具体地，涉及一种可全生物降解的智能控湿薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
水果和蔬菜是人类重要的食品，是人们取得基本营养物(维生素、矿物质、复合碳水化合物等)的主要来源。随着人们生活水平的日益提高，对新鲜水果和蔬菜的保鲜度要求越来越高。果蔬在收获之后仍能继续进行呼吸和蒸腾等生命活动，在存储过程中会发生水分散失和营养物质的消耗。温度每升高10℃，果蔬呼吸强度就增加一倍。家庭果蔬保鲜方法是将果蔬放置在冰箱中冷藏，减缓果蔬呼吸。在果蔬中，水分是重要成分，影响着水果和蔬菜嫩度、鲜度和味道。周围湿度过低会导致果蔬水分丧失和失重，但湿度过高会使得果蔬表面水分凝结，使真菌生长，加速水果和蔬菜腐烂和变质。因此控制新鲜果蔬储存湿度是非常重要的，将有利于延长果蔬的保鲜时间。使用阻隔性薄膜，可防止由于氧气等气体的渗透，抑制新鲜果蔬呼吸作用，有利于延长果蔬的保鲜时间。市场上用于减少水分散失的果蔬盒上的几种功能性薄膜“感温透湿膜”、“硅滤膜”、“感湿透湿膜”的效果并不令人满意。感温透湿膜在高湿低温下膜表面容易结露；硅滤膜具有保湿功能，但透湿性无法随湿度而改变；感湿透湿膜是在纸基基材上施涂黏胶溶液，性能符合要求但是制备过程不环保，工艺复杂，且在加工工艺中有可能存在氯含量超标的问题。CN105986511A公开了在干湿强度较高的原纸上施涂亲水保水及成膜性好的天然高分子聚合物的技术，但成本比较高。CN104029449B公开了一种大透湿量涂层膜，基础层为膨体聚四氟乙烯膜层，涂层为含有汉麻杆芯超细微粉的聚氨基甲酸酯乳液共聚涂层，该膜用于汽车车灯壳体，但不具有智能控湿性能。CN103507339A公开了一种感湿透湿膜，该膜将再生纤维素保持在无纺布的基材中，但不具备阻隔气体性能。CN103107301A公开了一种无机涂层锂离子电池隔膜，包含多层结构，分别为多孔柔性底膜和涂覆于底膜两侧的涂层，涂层包含聚乙烯醇和沸石粒子，该涂层的辅助成分并没有金属盐成分，且复合膜不具备智能控湿的功能。CN1864829A公开了一种亲水-憎水双极复合膜及其制备方法，该膜具有双层结构，底层为多孔支撑层，上层为含氯化锂的亲水膜，该膜具有高透湿和对其它气体分子强阻挡作用，但是并不具备智能控湿性。WO2013066012A1公开了一种含有无机粒子的多孔膜和包含亲水和疏水物质聚合物粘结层，该膜用于提高锂电池隔膜的热稳定性，并不具备智能控湿性能。WO2012133805A1公开了一种透湿膜，其多孔基材优选聚四氟乙烯，价格贵，且该膜的高透湿性能不佳。US20030054155A1公开了一种防水透湿复合膜，疏水层为聚四氟乙烯，亲水层为聚氨酯，该膜具有高透湿性，但并不具备智能控湿性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种智能控湿薄膜，在低湿度的情况下保湿，在高湿度的情况下具有强排湿能力，并且具有氧气阻隔性能，此外，该薄膜可全生物降解，避免了对环境造成污染。本专利技术进一步提供所述该薄膜的制备方法，该方法工艺简单、成本低。本专利技术的第一方面提供一种可全生物降解的智能控湿薄膜，包括基层和附加层，所述附加层位于基层一侧或两侧；其中，所述基层为多孔薄膜，其材质为合成可全生物降解高分子，优选为聚乳酸、聚对丁二酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸-共-己二酸丁二醇酯中的至少一种，进一步优选为聚乳酸和/或聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯；所述附加层为致密薄膜，其材质含有聚乙烯醇和辅助组分以及任选的交联剂和/或抗菌剂；所述辅助组分为水溶性金属盐、酸溶性金属氧化物、纤维素及纤维素衍生物和多元醇中的至少一种，优选为水溶性金属盐和/或纤维素及纤维素衍生物。本专利技术中，为实现智能控湿，所述基层需为多孔薄膜，所述附加层需为致密薄膜。所述多孔薄膜和致密薄膜的概念和术语范畴为本领域技术人员公知。作为附加层的致密薄膜可通过将含有附加层组分的溶液涂布至基层表面并干燥的方式制得。根据本专利技术，所述智能控湿薄膜为多层，当智能控湿薄膜为两层时，所述附加层位于基层一侧，当智能控湿薄膜为三层时，所述附加层位于基层两侧，在需要的情况下，所述智能控湿薄膜也可以为超过三层的更多层，附加层和基层可以间隔布置。其中，所述基层优选为单层结构。本专利技术中，所述多孔薄膜的孔径优选为0.02-50微米，进一步优选为0.05-10微米，更优选为0.05-5微米，最优选为0.06-2微米；孔隙率优选为30％-80％，进一步优选为40％-70％；孔径在平均孔径正负一个数量级范围内的孔占全部孔的50％以上，优选占全部孔的80％以上。所述多孔薄膜可通过商购直接获得，也可以通过制备获得，制备多孔薄膜的方法为本领域技术人员公知，例如，将双向拉伸薄膜在薄膜拉伸机上进行拉伸，获得多孔薄膜。由于多孔薄膜的材质为合成可全生物降解高分子，因此，本专利技术的智能控湿薄膜具有可全生物降解性能。本领域任何能够形成多孔薄膜的合成可全生物降解高分子均可用于本专利技术。根据本专利技术，所述聚乙烯醇和辅助组分的相对含量以可形成致密薄膜为限，优选地，以附加层总重量为基准，所述聚乙烯醇的含量为50-99wt％，优选为66-98wt％，进一步优选为70-95wt％；所述辅助组分的含量为1-50wt％，优选为2-34wt％，进一步优选为5-30wt％。根据本专利技术，较高分子量和醇解度的聚乙烯醇更有利于形成致密薄膜，优选地，所述聚乙烯醇的重均分子量为10000-500000，进一步优选为20000-200000；醇解度优选为70％-100％，进一步优选为88％-99％。根据本专利技术，优选地，所述水溶性金属盐为硫酸盐、卤化盐和金属氢氧化物中的至少一种，优选为硫酸钠、硫酸钙晶须、氢氧化钠、氯化钙、氯化钠、氯化锂、溴化锂、氟化铯和氟化锂中的至少一种，进一步优选为硫酸钠、氯化钙和氯化锂中的至少一种。根据本专利技术，优选地，所述酸溶性金属氧化物优选为氧化铝、氧化钙和氧化镁中的至少一种。根据本专利技术，优选地，所述纤维素及纤维素衍生物为纳米纤维素、纤维素醚、纤维素酯和纤维素醚酯中的至少一种；优选为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；进一步优选为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种。根据本专利技术，优选地，所述多元醇为丙二醇、甘油、山梨醇和蔗糖中的至少一种。根据本专利技术，交联剂和抗菌剂为可选含有的组分，交联剂的加入可使智能控湿薄膜具有更好的氧气阻隔性能，抗菌剂的加入可使智能控湿薄膜具有抗菌性能。以所述附加层的总重量为基准，所述交联剂的含量可以为0-10wt％，优选为0.1-7wt％，进一步优选为2-6wt％；所述交联剂优选为甲醛、乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、马来酸、马来酸酐和硫酸中的至少一种；进一步优选为甲醛、戊二醛和硫酸中的至少一种，更优选为甲醛和硫酸，或者戊二醛和硫酸，复配使用的交联剂可进一步提高交联效率和交联效果，其中甲醛或戊二醛与硫酸的用量比可为2-5：1。以所述附加层的总重量为基准，所述抗菌剂的含量可以为0-20wt％，优选为0.1-10wt％；所述抗菌剂优选为纳米氧化锌、氧化钛、纳米银、纳米铜、丝胶、季铵盐、羟苯甲酯、山本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可全生物降解的智能控湿薄膜，包括基层和附加层，所述附加层位于基层一侧或两侧；其中，所述基层为多孔薄膜，其材质为合成可全生物降解高分子，优选为聚乳酸、聚对丁二酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸‑共‑丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸‑共‑己二酸丁二醇酯中的至少一种，进一步优选为聚乳酸和/或聚对苯二甲酸‑共‑丁二酸丁二醇酯；所述附加层为致密薄膜，其材质含有聚乙烯醇和辅助组分以及任选的交联剂和/或抗菌剂；所述辅助组分为水溶性金属盐、酸溶性金属氧化物、纤维素及纤维素衍生物和多元醇中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种可全生物降解的智能控湿薄膜，包括基层和附加层，所述附加层位于基层一侧或两侧；其中，所述基层为多孔薄膜，其材质为合成可全生物降解高分子，优选为聚乳酸、聚对丁二酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸-共-己二酸丁二醇酯中的至少一种，进一步优选为聚乳酸和/或聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯；所述附加层为致密薄膜，其材质含有聚乙烯醇和辅助组分以及任选的交联剂和/或抗菌剂；所述辅助组分为水溶性金属盐、酸溶性金属氧化物、纤维素及纤维素衍生物和多元醇中的至少一种。2.根据权利要求1所述的智能控湿薄膜，其中，所述多孔薄膜的孔径为0.02-50微米，优选为0.05-10微米；孔隙率为30％-80％，优选为40％-70％；孔径在平均孔径正负一个数量级范围内的孔占全部孔的50％以上，优选占全部孔的80％以上。3.根据权利要求1所述的智能控湿薄膜，其中，以附加层总重量为基准，所述聚乙烯醇的含量为50-99wt％，优选为66-98wt％；所述辅助组分的含量为1-50wt％，优选为2-34wt％。4.根据权利要求1所述的智能控湿薄膜，其中，所述聚乙烯醇的重均分子量为10000-500000，优选为20000-200000；醇解度为70％-100％，优选为88％-99％。5.根据权利要求1所述的智能控湿薄膜，其中，所述水溶性金属盐为硫酸盐、卤化盐和金属氢氧化物中的至少一种，优选为硫酸钠、硫酸钙晶须、氢氧化钠、氯化钙、氯化钠、氯化锂、溴化锂、氟化铯和氟化锂中的至少一种，进一步优选为硫酸钠、氯化钙和氯化锂中的至少一种；所述酸溶性金属氧化物为氧化铝、氧化钙和氧化镁中的至少一种；所述纤维素及纤维素衍生物为纳米纤维素、纤维素醚、纤维素酯和纤维素醚酯中的至少一种；优选为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；进一步优选为羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种；所述多元醇为丙二醇、甘油、山梨醇和蔗糖中的至少一种。6.根据权利要求1-5中至少一项所述的智能控湿薄膜，其中，以所述附加层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑萃，张杨，唐毓婧，宋建会，张韬毅，任敏巧，李森，史颖，计文希，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11