【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及食品包装材料领域，具体涉及一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、纳米纤维素是一种具有可设计性、可降解、纳米效应的生物质原料，在食品活性包装材料领域具有巨大的应用价值。其中，经2，2，6，6-四甲基哌啶氮氧化处理后获得的纳米纤维素在水体系中具有优异的分散性和稳定性。该纳米纤维素制备的膜透明度高、实用性好，但是存在着无抗菌活性、柔韧性差的缺点，不能满足活性包装实际场景的要求，其应用受到了限制。
2、近年来，纳米铜表现出强的抗菌性、环境安全性高、价格低廉，且具有较强的吸附杀菌能力，以其为抗菌剂的活性抗菌材料的开发成为了研究热点。但裸露的纳米铜颗粒易被氧化、稳定性差，且以往纳米铜的化学合成方法中使用的还原剂安全性低，用于食品、医药等领域时具有安全隐患。ti3c2tx二维纳米材料由于其高比表面积、独特的光热光动力特性以及表面丰富的官能团结构，在抗菌领域引起了广泛关注。然而，ti3c2tx在潮湿环境中的不稳定性严重限制了其制备、储存和应用。为了解决这一问题，研究者们尝试了各种方法，如将其储存在惰性气体中、加入抗氧化剂或防腐剂、进行表面改性以构造稳定的微结构等。这些方法为ti3c2tx构建有效的保护层，对提高其稳定性、延长其使用寿命有巨大潜力，但以上方法不可避免地需要使用危险有毒试剂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种食品包装用多功能复合膜，具体为绿色安全、可降解且高阻隔
2、本专利技术的目的还在于提供所述的一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜的制备方法。该制备方法采用采用木质素为还原剂和稳定剂制备纳米铜，ti3c2tx二维纳米片为模板固定纳米铜，制备得到ti3c2tx固定化木质素纳米铜复合抗菌剂；然后以氧化纳米纤维素为成膜基质，氨基化锂皂石为增强剂，甘油为塑化剂，与ti3c2tx固定化木质素纳米铜复合抗菌剂混合，制备得到纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜。
3、本专利技术的目的还在于提供所述的一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜的应用。
4、本专利技术的目的通过如下技术方案实现。
5、一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜，所述的复合膜的制备步骤如下：
6、(1)搅拌条件下，将硝酸铜粉末加入ti3c2tx溶液中混合均匀得到混合液，将木质素溶液缓慢加入到上述混合液中，反应结束后，得到ti3c2tx@纳米铜抗菌剂；
7、(2)在搅拌的条件下，向锂皂石溶液中加入(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷溶液，进行硅烷化反应，得到氨基化锂皂石纳米填充剂；
8、(3)在搅拌条件下，向氧化纳米纤维素溶液中依次加入甘油、步骤(1)所述ti3c2tx@纳米铜抗菌剂和步骤(2)所述氨基化锂皂石纳米填充剂，混合均匀，干燥成膜，得到所述纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜。
9、上述制备方法中，步骤(1)的混合液中硝酸铜浓度为0.001～0.1mol/l，ti3c2tx溶液的浓度为0.1～2g/l；
10、所述木质素溶液浓度为1～20mmol/l；
11、所述木质素溶液与混合液的体积比为1：1～1：20。
12、上述制备方法中，步骤(1)的反应温度为20-40℃，反应时间为0.5-4h。
13、上述制备方法中，所述锂皂石溶液的浓度为0.5-10g/l；所述(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷的加入量占锂皂石质量的5-40％；所述反应温度为45℃-65℃，反应时间为10-24h。
14、上述制备方法中，步骤(3)中，所述氧化纳米纤维素溶液的质量分数为0.05-1.5％。
15、上述制备方法中，步骤(3)中，所述甘油相对于氧化纳米纤维素的质量分数为10-30％；所述ti3c2tx@纳米铜抗菌剂相对于氧化纳米纤维素的质量分数为0.1-10％；所述氨基化锂皂石纳米填充剂相对于氧化纳米纤维素的质量分数为0.1-2％；所述干燥成膜的温度为30-60℃。
16、本专利技术技术方案中，所述的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜在食品、医药等活性包装中的应用。由上述的制备方法制得的一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜，具有优异的强度(弹性模量高于2gpa)，高阻隔性能(氧气透过率低于0.1cm3/m2·24h·0.1mpa)。
17、本专利技术技术方案中，所述的一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜应用于食品包装、卫生用品等包装材料中。
18、本专利技术提供的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜的制备方法，通过不同二维纳米片构建复合膜的网络结构，并以木质素绿色还原纳米铜和稳定ti3c2tx，具有柔韧性好、高阻隔、可控抗菌特性。
19、本专利技术利用纳米铜作为抗菌剂，抗菌效果佳、范围广，解决纳米纤维素包装膜无抗菌活性的问题；以ti3c2tx纳米片固定纳米铜并利用其光热特性控制铜抗菌因子的释放达到可控抗菌的效果；利用木质素绿色还原铜离子制备纳米铜并以其三维链缠绕包埋纳米铜解决ti3c2tx及铜纳米粒子稳定性问题；氧化纳米纤维素呈负电性且其分子链为一维线性结构，利用氨基化锂皂石与纳米纤维素的静电作用、ti3c2tx@木质素纳米铜与纳米纤维素氢键和螯合作用、以及一维线性结构与二维面结构的交织作用，增强纳米纤维素复合膜柔韧性、阻隔性能；使复合膜具有可控、高效抗菌性，高阻隔性，优异柔韧性，扩大纳米纤维素在可降解包装领域的应用。
20、所述的一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜应用于食品智能包装、卫生用品等包装材料中。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
22、(1)本专利技术提供的制备方法，采用的ti3c2tx是大单片层结构，含丰富负电荷和大表面积；采用的锂皂石是小片层结构，安全性好，吸附性好；
23、(2)本专利技术提供的制备方法，利用木质素在ti3c2tx表面绿色还原并固定纳米铜，以多羟基基团和物理缠绕调控铜纳米粒子和ti3c2tx纳米片的稳定性；利用ti3c2tx光热、光催化特性控制铜等抗菌因子的释放达到可控抗菌的效果；
24、(3)本专利技术提供的制备方法，利用“砖-沙石”思路，将二维大片层ti3c2tx和小片层锂皂石相结合，协同与一维纳米纤维素交替相间作用，巧妙地形成多维交织结构，调节气体等分子扩散路径，改善膜阻隔性；
25、(4)本专利技术制备方法设计巧妙，便于操作，原料来源广，有利于大规模工业化生产。
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1.一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/Ti3C2Tx@纳米铜复合膜，其特征在于，所述的复合膜的制备步骤如下：
2.根据权利要求1所述的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/Ti3C2Tx@纳米铜复合膜，其特征在于，步骤(1)的混合液中硝酸铜浓度为0.001～0.1mol/L，Ti3C2Tx溶液的浓度为0.1～2g/L；
3.根据权利要求1所述的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/Ti3C2Tx@纳米铜复合膜，其特征在于，步骤(1)的反应温度为20-40℃，反应时间为0.5-4h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述锂皂石溶液的浓度为0.5-10g/L；所述(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷的加入量占锂皂石质量的5-40％；所述反应温度为45℃-65℃，反应时间为10-24h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氧化纳米纤维素溶液的质量分数为0.05-1.5％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述甘油相对于氧化纳米纤维素的质量分数为10-
7.权利要求1制备得到的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/Ti3C2Tx@纳米铜复合膜在食品、医药等活性包装中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜，其特征在于，所述的复合膜的制备步骤如下：
2.根据权利要求1所述的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜，其特征在于，步骤(1)的混合液中硝酸铜浓度为0.001～0.1mol/l，ti3c2tx溶液的浓度为0.1～2g/l；
3.根据权利要求1所述的智能可控抗菌的纳米纤维素-锂皂石/ti3c2tx@纳米铜复合膜，其特征在于，步骤(1)的反应温度为20-40℃，反应时间为0.5-4h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述锂皂石溶液的浓度为0.5-10g/l；所述(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴正国，王晓童，罗博丹，金鹏，郑永华，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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