【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境友好材料，具体涉及一种木质素基碳量子点抗菌保鲜膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、保鲜膜能够延长易腐烂食品的保质期防止食品污染减少食品浪费，从而在日常生活和工业生产中得到广泛应用。然而，传统的保鲜膜，如聚乙烯 (pe) 和聚丙烯 (pp)，均为不可生物降解的聚合物，这些不可生物降解的保鲜袋与餐厨垃圾混合后，会对有机餐厨垃圾的堆肥和资源化产生不利影响，含不可生物降解保鲜腊的堆肥进入农田后会引起土壤板结和塑料袋白色污染。相比之下，可生物降解保鲜膜在自然条件下能够被微生物完全分解成水、二氧化碳/甲烷、矿物质等，可与餐厨垃圾一起进行堆肥处理，从源头降低塑料环境污染。因此，推行生物降解保鲜膜是缓解环境压力、解决一次性塑料白色污染的有效途径。
2、目前生物降解保鲜膜普遍不具备抗菌性能，在防止细菌污染方面的效果有限。抗菌保鲜膜是一类具备抑菌和杀菌性能的新型包装材料，通过将抗菌成分涂层或包埋到膜内，使其在使用过程中缓慢释放抗菌成分，从而抑制微生物生长繁殖，解决细菌污染和食品安全问题。抗菌材料按成分类别可分为无机、有机合成和天然植物材料。无机金属类抗菌材料，如载银、锌抗菌粉存在易氧化变色及成本高等问题。有机胍类聚合物具有高效广谱抗菌、低毒性的特点，但其水溶性高，使用时容易流失，应用在塑料制品中难以满足持久抗菌的需要。天然类抗菌剂因安全无毒，生物相容性好等特点，逐步成为抗菌活性包装中深受欢迎的抗菌剂。但由于抗菌性弱，不能满足应用要求，需要对其化学改性以提高其抗菌性。
3、木质素是自然界中最丰富的芳香族聚合
技术实现思路
1、本专利技术的首要目的是制备一种木质素基碳量子点抗菌剂并将其应用于生物降解食品保鲜膜。以木质素为前驱体采用水热法制得的木质素基碳量子点，经环氧改性并接枝胍类聚合物制得含有环氧基和胍基的木质素基碳量子点抗菌剂，胍基和木质素基碳量子点协同抗菌，显著提高了木质素基碳量子点的抗菌性能。
2、本专利技术另一目的是解决胍类聚合物使用时容易流失的问题，利用胍类聚合物结构上的氨基与环氧化木质素基碳量子点的环氧基反应，使胍类聚合物接枝在木质素碳量子点上，解决了胍类聚合物遇水容易流失，抗菌不持久的问题。
3、本专利技术的另一目的是提高木质素与生物降解树脂的相容性，由于木质素基碳量子点小尺寸效应和疏水特性，表现较好的分散性，与生物降解树脂的相容性好。同时含有环氧基的木质素基碳量子点抗菌剂在与生物降解树脂熔融共混过程中，环氧基能与生物降解材料的端羧基和端羟基等官能团发生反应，形成共价接枝聚合物，有效地增强了其彼此之间的界面相容性，进一步提高木质素基碳量子点抗菌剂与生物降解树脂的相容性。
4、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
5、一种木质素基碳量子点抗菌保鲜膜的制备方法，包括以下步骤：
6、（1）制备木质素基碳量子点：将木质素溶解于蒸馏水中，超声后磁力搅拌，在水热反应釜中200～230℃下反应6～12h，离心、透析、冷冻干燥，得到木质素基碳量子点。
7、（2）环氧化木质素基碳量子点：将步骤（1）制备的木质素基碳量子点分散在体积比为1 : 1的水/丙酮的混合溶剂，调节ph至10，加入催化剂和环氧化合物，在60 ~ 80℃下反应2 ~ 6h，减压蒸馏、洗涤、冷冻干燥得到环氧化木质素基碳量子点。
8、（3）接枝胍类聚合物：将步骤（2）制备的环氧化木质素基碳量子点分散在ph为10 ~12的氢氧化钠溶液中，升温至50 ~ 70℃，随后加入胍类聚合物，反应1 ~ 4h，冷却、洗涤、过滤、冷冻干燥得到木质素基碳量子点抗菌剂。
9、（4）制备生物降解抗菌保鲜膜： 按重量份计，称取80～100份生物降解树脂、0.2～2份木质素基碳量子点抗菌剂、5～10份碳酸钙粉和0.2～1份扩链剂，在混料机中混合5～10min，然后用双螺杆挤出机造粒，得到抗菌改性料，随后用吹膜机制成生物降解抗菌保鲜膜。
10、上述制备方法中，制备木质素基碳量子点的原料木质素来源广泛、价格低廉、可生物降解、具备抗菌性能的，经环氧改性并接枝胍类聚合物，提高了木质素基碳量子点的抗菌性，并解决了胍类抗菌剂使用时容易流失的问题，含环氧基的木质素基碳量子点有助于提高了其与生物降解树脂的相容性。
11、所述步骤（1）的木质素为碱木质素、木质素磺酸盐、酶解木质素、有机木质素、磨木木质素的至少一种。
12、所述步骤（2）的环氧化合物为环氧大豆油、环氧氯丙烷、乙二醇二缩水甘油醚的的至少一种。
13、所述步骤（2）的催化剂选自四甲基氯化铵、四丁基溴化铵、三苯基膦中的一种。
14、所述步骤（3）的胍类聚合物为聚胺丙基双胍、聚亚己基双胍、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍盐酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐、聚六亚甲基胍硬脂酸盐的至少一种。
15、所述步骤（3）的环氧化木质素基碳量子点、胍类聚合物加入量之比为1:(1～3)。
16、所述步骤（4）的扩链剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯、adr-4368、adr-4370、adr-4400、adr-4468的至少一种。
17、所述步骤（4）的生物降解树脂为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（pbat）、聚乳酸（pla）、聚丁二酸丁二醇酯（pbs）、聚ε-己内酯（pcl）的至少一种。
18、所述步骤（4）的挤出造粒机的工作参数为，双螺杆挤出机温度前7区温度为140～160℃，模口温度145～155℃，螺杆转速为400～600本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种木质素基碳量子点抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的木质素为碱木质素、木质素磺酸盐、酶解木质素、有机木质素、磨木木质素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的环氧化合物为环氧大豆油、环氧氯丙烷、乙二醇二缩水甘油醚的至少一种：所述的催化剂为四甲基氯化铵、四丁基溴化铵、三苯基膦中的一种。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的胍类聚合物为聚胺丙基双胍、聚亚己基双胍、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍盐酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐、聚六亚甲基胍硬脂酸盐的至少一种；环氧化木质素基碳量子点与胍类聚合物的摩尔比为1:1～3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的扩链剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯、ADR-4368、ADR-4370、ADR-4400、ADR-4468的至少一种；所述的生物降解树脂为聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中造粒的工作参数为：双螺杆挤出机温度前7区温度为140～160℃，模口温度145～155℃，螺杆转速为400～600 rpm/min；吹膜机的温度125～140℃。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的方法制得的木质素基碳量子点抗菌保鲜膜。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的方法制得的木质素基碳量子点抗菌保鲜膜在食品保鲜膜中的应用，其特征在于：抗菌保鲜膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在97%以上。
...【技术特征摘要】
1.一种木质素基碳量子点抗菌保鲜膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的木质素为碱木质素、木质素磺酸盐、酶解木质素、有机木质素、磨木木质素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的环氧化合物为环氧大豆油、环氧氯丙烷、乙二醇二缩水甘油醚的至少一种：所述的催化剂为四甲基氯化铵、四丁基溴化铵、三苯基膦中的一种。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的胍类聚合物为聚胺丙基双胍、聚亚己基双胍、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍盐酸盐、聚六亚甲基胍丙酸盐、聚六亚甲基胍硬脂酸盐的至少一种；环氧化木质素基碳量子点与胍类聚合物的摩尔比为1:1～3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（...
【专利技术属性】
技术研发人员：林春香，孙文涛，许平凡，庄奕华，罗耀发，章培昆，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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