一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及包装材料领域内的一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，其利用环氧基与氨基修饰三氮唑上的氨基反应将三氮唑配体引入到环氧大豆油上，再借此配体配位固定抗菌金属离子，得到具有抗菌复合物三氮唑官能化环氧大豆油

【技术实现步骤摘要】
一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及包装材料领域，尤其涉及一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸由玉米等植物中提取的淀粉经过发酵获得的乳酸，再由丙交酯聚合而成的生物基聚合物。其具有优良的机械性能和物理性能、生物相容性和生物可降解性，在食品包装，纺织制造业等具有广阔的应用前景。然而，聚乳酸本身存在脆性大，抗菌性能差等缺点，不能直接作为薄膜包装材料使用。
[0003]在现有技术中，专利CN113185825A公开了一种抗撕裂、可降解的聚乳酸食品包装膜的制备方法，其以纳米二氧化硅粒子为核层，以均匀分布甲壳素纳米晶须的聚薄荷醇内酯弹性体为壳层，虽然在一定程度上提高了抗撕裂性能，但是制备过程复杂，不适于工业化生产，并且不具抗菌性能。专利CN113861642A公开了一种抗菌食品包装的PLA/PBF/POE
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g
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GMA/ZnO复合材料，其用硅烷偶联剂对纳米氧化锌进行改性后与聚乳酸混合；通过熔融共混法将PLA、PBF、POE
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GMA和母料均匀混合，制备PLA/PBF/POE
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GMA/ZnO复合材料，但引入的PBF和POE仍为石油基材料。专利CN113583411A公开了以聚乳酸、聚己内酯以及淀粉为原料制备而成，加入含二氧化钛的复合抗菌剂，但该方式中复合抗菌剂是通过物理共混与聚合物复合，分散性差，需加入分散剂解决纳米材料的分散不匀问题，并且即使如此，由于复合抗菌剂与聚合物的相容性差，后期极易析出，到时无法达到长效抗菌。
[0004]因此，开发一种具有长效抗菌性且韧性佳的可降解聚乳酸包装膜具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，制备获得的聚乳酸食品包装膜，稳定性更好，抗菌效果更持久，可有效避免抗菌复合物从薄膜向食品中的迁移；并且具有增韧效果，同时还可进一步提升抗菌金属离子与聚乳酸的相容性和结合牢度。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将环氧大豆油与氨基修饰三氮唑混合，加入自由基促进剂，加热熔融反应，得到三氮唑官能化环氧大豆油；环氧大豆油的环氧基相较于氨基修饰三氮唑的氨基过量；
[0008](2)将三氮唑官能化环氧大豆油溶解于有机溶剂中，加入含抗菌金属离子的溶液，搅拌反应，使三氮唑官能化环氧大豆油中的配体与抗菌金属离子配位，自组装聚合后得到含有抗菌金属配位聚合物的溶液，干燥，获得三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M；M为抗菌金属离子，其化学结构如下：
[0009][0010]其中，M为抗菌金属离子；
[0011](3)将聚乳酸切片与三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M
+
混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混，得到抗菌聚乳酸复合母粒；
[0012](4)将抗菌聚乳酸复合母粒采用单螺杆热熔挤出吹塑成膜，得到长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜。
[0013]本专利技术利用环氧大豆油分子上的环氧基与氨基修饰三氮唑上的氨基反应将三氮唑配体引入到环氧大豆油上，再借此配体配位固定抗菌金属离子，得到具有抗菌复合物三氮唑官能化环氧大豆油
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M
+
；此后再其与聚乳酸熔融共混制膜，得到长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜。由于抗菌金属离子与环氧大豆油能够形成较强的金属配位相互作用，当添加至聚乳酸后时，相较于常规的物理共混方式，本专利技术的抗菌稳定性更好，抗菌效果更持久，可有效避免抗菌复合物从薄膜向食品中的迁移。同时，本专利技术的三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M
+
添加至聚乳酸后还具有增韧效果，环氧大豆油是一种环氧化植物油，其环氧基的数量取决于环氧化反应的程度和条件。一般情况下，环氧大豆油中每个油分子有3
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5个环氧基团，这些环氧基可以在化学反应中开环，与其他化合物发生反应，在与聚乳酸切片共混过程中三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M
+
剩余的环氧基可与聚乳酸末端羟基发生反应，进一步形成接枝共聚物，不仅能够解决聚乳酸材料脆性大的问题，从而得到透明长效抗菌的聚乳酸薄膜材料，并且还可进一步提升抗菌金属离子与聚乳酸的相容性，以及进一步提高抗菌离子的结合牢度。因此需要注意的是，环氧大豆油中的环氧基团需要相对于氨基修饰三氮唑的氨基过量，若氨基修饰三氮唑添加量过小，会导致最终薄膜抗菌耐久性差，或导致达到理想的抗菌耐久性需要的更多的复合抗菌剂。若氨基修饰三氮唑添加量过大，则无残留的环氧基团与聚乳酸反应，从无法进一步提高复合抗菌剂与聚乳酸体系的结合性。
[0014]作为优选，步骤(1)中，所述环氧大豆油与氨基修饰三氮唑的摩尔比为1:(1
‑
4)。
[0015]作为优选，步骤(1)中，所述自由基促进剂为N,N二甲基
‑1‑
十八烷基胺为环氧大豆油重量的0.1
‑
0.5％。
[0016]作为优选，步骤(1)中，所述加热熔融温度为90
‑
110℃，加热熔融反应，时间为5
‑
10h。
[0017]作为优选，步骤(1)中，所述氨基修饰三氮唑为4
‑
氨基
‑
4H
‑
1，2，4
‑
三氮唑或3
‑
氨基
‑
4H
‑
1，2，4
‑
三氮唑。
[0018]作为优选，步骤(2)中，所述抗菌金属离子为Cu
2+
、Ag
+
、Zn
2+
中的一种或多种。
[0019]作为优选，步骤(2)中，所述有机溶剂为二氯甲烷；所述含抗菌金属离子的溶液为含抗菌金属离子的甲醇溶液。
[0020]作为优选，步骤(3)中，所述三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M
+
的添加量为聚乳酸切片重量的3
‑
35％。
[0021]作为优选，步骤(3)中，所述的双螺杆挤出机的挤出温度为120
‑
150℃，螺杆转速为40
‑
80rpm。
[0022]作为优选，步骤(4)中，所述单螺杆热熔挤出吹塑成膜过程的挤出温度为120
‑
160℃，螺杆转速为30
‑
60rpm，薄膜厚度为60～100μm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0024](1)本专利技术利用环氧大豆油上的环氧基与氨基修饰三氮唑上的氨基反应将三氮唑配体引入到环氧大豆油上，再借此配体配位固定抗菌金属离子，得到具有抗菌复合物三氮唑官能化环氧大豆油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将环氧大豆油与氨基修饰三氮唑混合，加入自由基促进剂，加热熔融反应，得到三氮唑官能化环氧大豆油；环氧大豆油的环氧基相较于氨基修饰三氮唑的氨基过量；(2)将三氮唑官能化环氧大豆油溶解于有机溶剂中，加入含抗菌金属离子的溶液，搅拌反应，使三氮唑官能化环氧大豆油中的配体与抗菌金属离子配位，自组装聚合后得到含有抗菌金属配位聚合物的溶液，干燥，获得三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M
+
；M为抗菌金属离子；(3)将聚乳酸切片与三氮唑官能化环氧大豆油
‑
M
+
混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混，得到抗菌聚乳酸复合母粒；(4)将抗菌聚乳酸复合母粒采用单螺杆热熔挤出吹塑成膜，得到长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜。2.如权利要求1所述的长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述环氧大豆油与氨基修饰三氮唑的摩尔比为1:(1
‑
4)。3.如权利要求1或2所述的长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述自由基促进剂为N,N二甲基
‑1‑
十八烷基胺，用量为环氧大豆油重量的0.1
‑
0.5％。4.如权利要求1或2所述的长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述加热熔融温度为90
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110℃，反应时间为5
‑
10h。5.如权利要求1或2所述的长效抗菌可降解聚乳酸食品包装膜的制备方法，其特征在于：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建纲，曹文，刘雄，包建娜，陈文兴，
申请(专利权)人：扬州惠通生物新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：