抗菌聚乙烯膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯膜及其制备方法、抗菌产品和应用。该制备方法采用硼酸钠增强的石墨烯水凝胶对铜离子进行吸附，再经冷冻干燥，制备得到负载铜的石墨烯气凝胶，并作为金属抗菌剂添加于聚乙烯粒料中，共同在高速粉碎机中粉碎混合，经吹膜制得负载铜的石墨烯聚乙烯膜。本发明专利技术制备成本低、操作简单，制得的聚乙烯膜抗菌性强，对大肠杆菌及金黄葡萄球菌的抑菌率高达99％，部分可达99.9％，在日用品、食品、化妆品、医疗用品领域具有较好的应用前景。医疗用品领域具有较好的应用前景。医疗用品领域具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
抗菌聚乙烯膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，特别是涉及一种抗菌聚乙烯膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚乙烯膜大量应用于食品保鲜和包装领域，常与人体密切接触，其安全性与使用者的健康息息相关。具有抗菌性的聚乙烯膜能有效降低使用过程中细菌、病菌及病毒的繁殖与传播，具有极其广阔的应用前景。聚乙烯膜的抗菌性能一般来源于其中所添加的抗菌剂，市场上常用的无机抗菌剂主要分为金属型抗菌剂和可见光催化型抗菌剂，由于后者需光照才能发挥抗菌性能，日常中金属型抗菌剂的使用更为广泛。
[0003]金属型抗菌剂中常见有银系、锌系以及铜系抗菌剂。其中，银系抗菌剂成本较高，化学稳定性较差，易在紫外线下老化变色；锌系抗菌剂抗菌效果较差，难以满足抗菌要求。铜系抗菌剂兼具稳定性高和抗菌性好的优点，且成本较低，因而逐渐受到关注。
[0004]金属型抗菌剂中，金属离子以物理吸附的形式负载于多孔蜂窝状载体上，载体包括且不限于沸石、活性炭和壳聚糖等。因沸石本身具有抗菌效果，以沸石作为载体的抗菌剂使用较广。石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有极大的比表面积，可由氧化石墨烯经水热反应还原制得。沸石的比表面积为355m2/g～1000m2/g，而同样具有抗菌性能的石墨烯比表面积理论上可达2600m2/g，因此作为载体逐渐引起人们的关注。
[0005]专利CN201910435760.8公布了一种氧化石墨烯/聚乙烯抗菌膜及其制备方法，采用氧化石墨烯为载体负载Ag
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CuO型复合抗菌剂，再经镜面对压制得薄膜，该方案需引入银离子，生产成本较高，且制备中还需离心、真空干燥等步骤进行提纯和后处理，操作较为繁琐。专利CN201810562948.4公布了一种氧化石墨烯/聚乙烯保鲜膜，采用氧化石墨烯作为载体和抗菌剂，该方案需熔融吹膜、喷涂、拉伸等步骤，操作较为繁琐。
[0006]基于此，有必要开发一种成本低、抗菌性能强且制备工序简单的抗菌聚乙烯膜制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的包括提供一种成本低、抗菌性能强且制备工序简单的抗菌聚乙烯膜及其制备方法和应用。该目的可以通过以下的技术方案实现。
[0008]本专利技术第一方面提供一种抗菌聚乙烯膜的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S100：将氧化石墨烯与水混合，制备氧化石墨烯分散液；
[0010]S200：将所述氧化石墨烯分散液、乙二醇和硼酸钠混合，制备混合液A；
[0011]S300：将所述混合液A于100℃～120℃加热12h～20h，制备石墨烯水凝胶；
[0012]S400：将所述石墨烯水凝胶冷却至室温，在搅拌条件下于乙醇的水溶液中浸泡2h～5h，再在搅拌条件下于铜盐溶液中浸泡6h～10h，制备负载铜的石墨烯水凝胶；
[0013]S500：将所述负载铜的石墨烯水凝胶从所述铜盐溶液中取出，进行冷冻干燥，制备负载铜的石墨烯气凝胶；
[0014]S600：将0.05～0.3重量份的所述负载铜的石墨烯气凝胶与100重量份的低密度聚乙烯粒料混合、粉碎，制备Cu@GN聚乙烯混合料；
[0015]S700：将所述Cu@GN聚乙烯混合料于150℃～165℃吹膜，制备Cu@GN聚乙烯膜。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述抗菌聚乙烯膜的制备方法中：
[0017]所述步骤S100中，所述氧化石墨烯和水的质量比为(0.06～0.12):1；及/或，
[0018]所述步骤S200中，所述氧化石墨烯分散液、乙二醇和硼酸钠的质量比为100:(4～6):(1.5～2)；及/或，
[0019]所述步骤S400中，所述铜盐溶液中铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的至少一种；及/或，铜盐的浓度为50g/L～80g/L；及/或，
[0020]所述步骤S600中，所述负载铜的石墨烯气凝胶与所述低密度聚乙烯粒料的质量比为(0.0005～0.003):1。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述抗菌聚乙烯膜的制备方法中：
[0022]所述步骤S100中，所述氧化石墨烯和水的质量比为0.08:1；及/或，
[0023]所述步骤S200中，所述氧化石墨烯分散液、乙二醇和硼酸钠的质量比为100:(4～6):1.5；及/或，
[0024]所述步骤S400中，所述铜盐溶液中铜盐为氯化铜；及/或，铜盐的浓度为80g/L；及/或，
[0025]所述步骤S600中，所述负载铜的石墨烯气凝胶与所述聚乙烯粒料的质量比为0.003:1。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述抗菌聚乙烯膜的制备方法所述步骤S100包括：将所述氧化石墨烯与水混合，搅拌，超声分散30min～60min，制备所述氧化石墨烯分散液。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述抗菌聚乙烯膜的制备方法所述步骤S500中，所述冷冻干燥的温度为
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70℃～
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50℃。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述抗菌聚乙烯膜的制备方法所述步骤S600中，所述粉碎的转速为20000r/min～30000r/min，粉碎时间为2min～5min。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述抗菌聚乙烯膜的制备方法所述步骤S700中，所述150℃～165℃吹膜后还进行收卷、剪切。
[0030]本专利技术第二方面提供了一种抗菌聚乙烯膜，根据第一方面所述的抗菌聚乙烯膜的制备方法制备得到。
[0031]本专利技术第三方面提供了一种抗菌产品，包括第二方面所述的抗菌聚乙烯膜。
[0032]本专利技术第四方面提供了第二方面所述的抗菌聚乙烯膜或第三方面所述的抗菌产品在日用品、食品、化妆品以及医疗用品领域中的应用。
[0033]通过采用硼酸钠增强的石墨烯水凝胶吸附铜离子和高速共粉碎并吹膜的技术手段，以负载铜的石墨烯(Cu@GN)为抗菌剂：以氧化石墨烯分散液、乙二醇、硼酸钠为原料通过水热反应制备石墨烯水凝胶，再在醇水溶液中进行清洗，并加入到铜盐溶液进行铜负载，制备负载铜的石墨烯水凝胶，再经冷冻干燥制备负载铜的石墨烯气凝胶；将制得的抗菌剂与聚乙烯粒料混合后进行高速粉碎，吹膜，制得抗菌聚乙烯膜(Cu@GN聚乙烯膜)。
[0034]石墨烯是一种结构呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，与传统的载体材料相比，石墨烯具有更大的比表面积和强度。同时，石墨烯本身也能起到抗菌的作用，其表面锋利的边缘能够切割细胞膜，破坏细菌的细胞结构，像一把“纳米刀”一样杀灭细菌。石墨烯与金属离子的协同作用，能大大增强抗菌剂的整体抗菌效果。
[0035]选用石墨烯作为载体，因其比表面积大，能附着更多的铜颗粒；而且石墨烯本身也能起到抗菌的作用，与金属离子产生协同抗菌效果。
[0036]选用铜作为抗菌金属，在保持长效抗菌性的同时，还降低了原料成本，克服了银离子作为抗菌金属容易产生老化失活的问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌聚乙烯膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：将氧化石墨烯与水混合，制备氧化石墨烯分散液；S200：将所述氧化石墨烯分散液、乙二醇和硼酸钠混合，制备混合液A；S300：将所述混合液A于100℃～120℃加热12h～20h，制备石墨烯水凝胶；S400：将所述石墨烯水凝胶冷却至室温，在搅拌条件下于乙醇的水溶液中浸泡2h～5h，再在搅拌条件下于铜盐溶液中浸泡6h～10h，制备负载铜的石墨烯水凝胶；S500：将所述负载铜的石墨烯水凝胶从所述铜盐溶液中取出，进行冷冻干燥，制备负载铜的石墨烯气凝胶；S600：将0.05～0.3重量份的所述负载铜的石墨烯气凝胶与100重量份的低密度聚乙烯粒料混合、粉碎，制备Cu@GN聚乙烯混合料；S700：将所述Cu@GN聚乙烯混合料于150℃～165℃吹膜，制备Cu@GN聚乙烯膜。2.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中，所述氧化石墨烯和水的质量比为(0.06～0.12):1；及/或，所述步骤S200中，所述氧化石墨烯分散液、乙二醇和硼酸钠的质量比为100:(4～6):(1.5～2)；及/或，所述步骤S400中，所述铜盐溶液中铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的至少一种；及/或，铜盐的浓度为50g/L～80g/L；及/或，所述步骤S600中，所述负载铜的石墨烯气凝胶与所述低密度聚乙烯粒料的质量比为(0.0005～0.003):1。3.如权利要求1所述的抗菌聚乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁佳丰，郭建强，李岳，罗圭纳，李炯利，王刚，王旭东，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：