一种超疏水抗菌复合膜及其制备方法技术

一种超疏水抗菌复合膜及其制备方法，该复合膜的原料按重量份计包括：可溶性大豆多糖1～5份、硝酸银0.001～1份、明胶0.5～3份、甘油0.5～2份、蜂蜡0.1～3份、黏土0.1～2份。本发明专利技术的复合膜利用可溶性大豆多糖、明胶和蜂蜡作为主要成分，一方面提高了复合膜的力学性能、自由基去除能力，降低复合膜的水溶性，复合膜耐水性强，另一方面，可溶性大豆多糖、明胶均能够起到稳定银纳米粒子的作用，大幅减少银纳米粒子的团聚，从而使银纳米粒子均匀地分散在复合膜的表面和内部，此外蜂蜡还能够控制银纳米粒子的释放，增强长效抗菌，进而显著地提高了复合膜的抗菌能力。合膜的抗菌能力。合膜的抗菌能力。

Superhydrophobic antibacterial composite membrane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水抗菌复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解包装材料领域，具体涉及一种超疏水抗菌复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]包装材料在生活中属于易耗品，过量的使用导致大量包装材料被随意丢弃，在回收利用上存在很大的困难。塑料中有些原料对生物和环境都是有害的，即便进行掩埋处理，降解时间也需要数十甚至数百年，导致了严重的环境污染问题，对环境造成了很大的负担。
[0003]生物可降解活性包装由于其多功能性和环境友好性，作为石油基衍生聚合物的替代品，正逐渐引起人们的注意。生物可降解复合膜可以由生物大分子制备，包括蛋白质、多糖和脂质或这些材料的组合。从自然资源中提取的生物大分子由于其成本低、可用性强、生物可降解性好和可再生等优点，被认为是制备可降解复合膜的潜在替代品，引起了人们的关注。随着现代社会生活质量的提高，为了延长食品的保质期，提高食品安全性，保持包装食品的质量，许多抗菌活性包装系统得到了研究。
[0004]传统的生物可降解包装材料的生物大分子因为环境友好容易滋生细菌，并且对水的阻隔性较差，稳定性较差，这些问题严重地限制了生物可降解包装材料的广泛应用。因此，迫切需要提高生物可降解包装材料的抗菌性能、耐水性能、阻隔性能等性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种超疏水抗菌复合膜，其通过将可溶性大豆多糖、明胶、蜂蜡以特定比例混合作为复合膜的主要成分，不仅提高了复合膜的力学性能和自由基去除能力、降低复合膜的水溶性，而且利用大豆多糖、明胶减少银纳米粒子的团聚，使得银纳米粒子均匀地分散于复合膜的表面和内部，有效地提高了复合膜的抗菌性能，进而抑制肉类表面细菌的生长。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种超疏水抗菌复合膜，其原料按重量份计包括：可溶性大豆多糖1～5份、硝酸银0.001～1份、明胶0.5～3份、甘油0.5～2份、蜂蜡0.1～3份、黏土0.1～2份。
[0008]本技术方案中，复合膜的原料包括硝酸银，利用可溶性大豆多糖中含有的还原性的羟基，在加热的条件下与银离子发生氧化还原反应合成银纳米粒子。在反应过程中，可溶性大豆多糖不仅具有还原性，还对银纳米粒子具有一定的稳定作用，使得制备的银纳米粒子性能优异。银纳米粒子在复合膜中主要起抗菌作用，能够有效抑制食品上和包装内细菌的生长，降低外界细菌对食品的侵蚀。银纳米粒子的抗菌性与尺寸大小有很大的相关性，在一个或多个优选的实施例中，形成的银纳米粒子的平均粒径小于10nm。此外，银纳米粒子、明胶和黏土还能够提高复合膜的热稳定性和抗紫外线的能力。
[0009]本技术方案中，复合膜以可溶性大豆多糖、明胶和蜂蜡作为主要成分，利用可溶性大豆多糖和明胶的相互作用，可以显著地提高复合膜的力学性能和自由基去除能力，降低
复合膜的水溶性，并且在加入了一定比例的蜂蜡后，能够进一步提高复合膜整体的耐水性。不仅如此，更重要的是，可溶性大豆多糖、明胶中存在大量的羧基和羟基，能够起到稳定形成的银纳米粒子的作用，大幅减少银纳米粒子团聚，从而更加均匀地分散在复合膜的表面和内部，使得复合膜的抗菌能力进一步提高，同时，蜂蜡还能够影响银纳米粒子的释放速率，增加释放时间，增强长效抗菌的性能。
[0010]本技术方案中，原料中明胶的含量优选为0.5～3份，若体系中明胶含量低于0.5份，复合膜的力学性能较差，耐水性低，而当明胶含量大于3份时，体系易形成胶状物质，不利于复合膜成型。原料中蜂蜡的含量优选为0.1～3份，蜂蜡在室温下不溶于水，体系中蜂蜡量过大容易导致蜂蜡漂浮于混合物表面，过小的蜂蜡量不利于提高复合膜的耐水性。本技术方案中，为了进一步减少蜂蜡的团聚和析出，在原料体系中还加入有0.1～2份的黏土，黏土不仅能够起到蜂蜡的分散剂的作用，而且还可进一步提升复合膜的力学性能，但在确保分散作用的前提下，黏土的含量不宜超过2份，否则复合膜硬度较高，易破碎、不易成膜。
[0011]本技术方案中还添加有0.5～2份的甘油，甘油能够增加复合膜的柔韧性和结合作用，但甘油重量份低于0.5份时，复合膜较脆、易破碎，而甘油重量份大于2份时复合膜的黏度较大，不利于表征和试剂实用。
[0012]通过上述原料组分及对应的含量，复合膜利用可溶性大豆多糖、明胶和蜂蜡作为主要成分，一方面提高了复合膜的力学性能、自由基去除能力，降低复合膜的水溶性，复合膜耐水性强，另一方面，可溶性大豆多糖、明胶能够起到稳定银纳米粒子的作用，大幅减少银纳米粒子的团聚，从而使银纳米粒子均匀地分散在复合膜的表面和内部，进而显著地提高了复合膜的抗菌能力，同时蜂蜡还能够影响银纳米粒子的释放速率，增加释放时间，增强长效抗菌的性能；不仅如此，复合膜中还添加有黏土和甘油，其中，黏土不仅能够减少蜂蜡的团聚和析出，还能够提高复合膜热稳定性和抗紫外线的能力，而甘油有利于提高复合膜的柔韧性和结合作用。
[0013]进一步地，所述可溶性大豆多糖与所述明胶的质量比为1:1～2:1。体系中明胶的含量决定了复合膜的力学性能、耐水性，同时也影响着银纳米粒子在复合膜中的均匀分布，影响了复合膜最终的抗菌能力。通过实验发现，可溶性大豆多糖与明胶的质量比优选为1:1～2:1，进一步优选地，可溶性大豆多糖与明胶的质量比优选为1:1～1.5:1。
[0014]进一步地，所述可溶性大豆多糖与所述蜂蜡的质量比为1.5:1～2.5:1。体系中蜂蜡的含量不仅能够影响复合膜的耐水性，还能够影响银纳米粒子的释放速率，增加释放时间，增强长效抗菌的性能。通过实验发现，可溶性大豆多糖与所述蜂蜡的质量比为1.5:1～2.5:1，进一步优选地，可溶性大豆多糖与所述蜂蜡的质量比为2:1～2.5:1。
[0015]进一步地，所述可溶性大豆多糖、明胶、蜂蜡的质量比为2:1.5:1。
[0016]进一步地，所述复合膜表面设置有超疏水结构，所述超疏水结构通过模板在复合膜表面复形制成。自然界中许多生物的表面都有特殊的结构，例如荷叶，表面存在大量的微纳米结构，具有超疏水性，能够有效的排斥水和污泥的污染。本技术方案中，期望在可持续且抗菌性好的复合膜上进一步制备超疏水表面，因此，以具有超疏水结构的生物部位，例如荷叶作为模板，用聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其配套的固化剂制备的模板复形，将荷叶表面的形貌进行完整的复制，然后固化的聚二甲基硅氧烷作为模板制备了具有相似荷叶结构的复合膜，进而显著地提高复合膜表面的疏水性能，增强对水分的排斥作用和阻隔作用。在一
个或多个实施例中，形成超疏水结构的生物部位还可以是水稻叶、玫瑰花瓣、蝴蝶翅膀、沙漠甲虫。
[0017]进一步地，按重量份计，所述复合膜表面均匀涂覆有棕榈蜡0.005～0.1份。通过在复合膜表面修饰棕榈蜡，表面的微纳米结构更加的复杂，进一步提高复合膜表面的超疏水性能。
[0018]本专利技术的另一个目的在于提供前述任一种超疏水抗菌复合膜的制备方法，该制备工艺条件温和、工艺步骤短、生产成本低，制备得到的复合膜具备优良的力学性能、耐水性能和抗菌能力。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水抗菌复合膜，其特征在于，其原料按重量份计包括：可溶性大豆多糖1～5份、硝酸银0.001～1份、明胶0.5～3份、甘油0.5～2份、蜂蜡0.1～3份、黏土0.1～2份。2.根据权利要求1所述的一种超疏水抗菌复合膜，其特征在于，所述可溶性大豆多糖与所述明胶的质量比为1:1～2:1。3.根据权利要求1所述的一种超疏水抗菌复合膜，其特征在于，所述可溶性大豆多糖与所述蜂蜡的质量比为1.5:1～2.5:1。4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种超疏水抗菌复合膜，其特征在于，所述可溶性大豆多糖、明胶、蜂蜡的质量比为2:1.5:1。5.根据权利要求4所述的一种超疏水抗菌复合膜，其特征在于，所述复合膜表面设置有超疏水结构，所述超疏水结构通过模板在复合膜表面复形制成。6.根据权利要求4所述的一种超疏水抗菌复合膜，其特征在于，按重量份计，所述复合膜表面均匀涂覆有棕榈蜡0.005～0.1份。7.一种用于制备权利要求1～6中任一项所述的超疏水抗菌复合膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：配制银...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁春梅，马正欣，秦萌，李建树，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：