本發(fā)明涉及一種可降解的納米抑菌薄膜的制備方法，屬于食品包裝材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，食品安全已經(jīng)成為公眾關(guān)注的焦點。除了食品鏈中的有害物質(zhì)帶來的食品安全問題之外，食品包裝導(dǎo)致的食品安全問題也日益引起重視。為了進(jìn)一步提高食品包裝的安全和品質(zhì)，我們必須從包裝材料本身尋求突破，來逾越包裝技術(shù)遇到的屏障。為了節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)新型的可生物降解材料是食品包裝的必由之路。

從材料上分，現(xiàn)有的食品包裝有普通塑料包裝(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)，以及新型可降解包裝(可降解聚合物，聚乳酸等)?？缮锝到飧叻肿涌山到饩酆衔?pva)安全無毒，具有優(yōu)異的氣體阻隔性、拉伸強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，是良好的包裝材料，但是單純的pva包裝材料并不具有抑菌作用，且其耐水性較差，限制了其在食品包裝中的應(yīng)用。納米包裝材料主要是指運用納米技術(shù)，通過對包裝材料進(jìn)行納米合成、納米添加、納米改性，使其具有某一特性或功能的一類包裝材料。納米材料由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，如大比表面、小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)、量子效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)，因而表現(xiàn)出許多不同于傳統(tǒng)材料的獨特性能：較高的機(jī)械性能(強(qiáng)韌性，耐磨性和可塑性)、優(yōu)異的物理化學(xué)性能(高阻隔性、光澤和透明度、抗磁防爆特性)、較好的生物活性(抑菌性、固定化酶、生物傳感)。納米tio2安全無毒，已被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于食品、藥品、化妝品、以及與食品直接接觸的物體表面，除了納米材料的共性以外，納米tio2所具有的超親水性在應(yīng)用于包裝時具有自清潔和防霧效果。因此，將納米tio2與可生物降解的pva交聯(lián)復(fù)合，不僅使包裝材料具有抑菌性能，而且能夠改善pva的耐水性和力學(xué)性能。此外為了使tio2在聚合物基質(zhì)中更好的分散，將tio2與硅烷偶聯(lián)改性，此方法引入的si-o鍵對co2和o2具有吸附、溶解、擴(kuò)散、釋放作用，以上特性，恰好是對可生物降解高分子材料性能缺陷的彌補(bǔ)，使其用于食品包裝成為可能。

然而，現(xiàn)有報道中還未見有可降解pva/納米si-tio2包裝材料的任何報道，也未見其在抑菌方面的任何報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種可降解納米抑菌包裝材料及其制備方法，與市面上現(xiàn)有的普通塑料包裝(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)和傳統(tǒng)可降解包裝相比，可降解pva/納米si-tio2包裝材料具有制備工藝簡單、抑菌顯著、機(jī)械性優(yōu)、滲透性小、操作安全、高效無毒、綠色環(huán)保、易于推廣等優(yōu)點。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種可降解的納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

制備納米si-tio2；

將納米si-tio2、分散劑加入可降解聚合物水溶液中，混合均勻，脫氣后得到制膜液；

將所述制膜液進(jìn)行流延成膜，得到所述可降解的納米抑菌薄膜；

其中，所述納米si-tio2的制備方法為：將納米tio2與硅烷偶聯(lián)劑分散在丙酮中，在超聲的條件下進(jìn)行偶聯(lián)，經(jīng)過濾、水洗、真空干燥、研磨后制備成納米si-tio2。

作為優(yōu)選方案，所述納米si-tio2的粒徑為60～100nm。

作為優(yōu)選方案，所述超聲的功率為500～700w。超聲功率過小，則會影響二氧化鈦在pva中的溶解，同時延長超聲時間，功率過大則會造成能耗過大。

作為優(yōu)選方案，所述納米si-tio2和分散劑的總質(zhì)量與可降解聚合物的質(zhì)量比為(1～5)：100。

作為優(yōu)選方案，所述硅烷偶聯(lián)劑為氨丙基三乙氧基硅烷，所述分散劑為聚乙二醇；所述可降解聚合物選自聚乙烯醇、聚維酮、淀粉、聚乳酸中的至少一種。

作為優(yōu)選方案，所述聚乙二醇的平均分子量為400，聚乙烯醇為1797型，指的是聚合度為1700，醇解度為97％的聚乙烯醇。

作為優(yōu)選方案，所述納米tio2與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為100:(5～20)，納米tio2與丙酮的質(zhì)量體積比為1g：100ml。

作為優(yōu)選方案，所述可降解聚合物水溶液的制備方法為：

將3g可降解聚合物粉末加入97ml水中，在95℃下進(jìn)行攪拌，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可降解聚合物水溶液。

作為優(yōu)選方案，所述流延成膜的溫度為25℃，相對濕度為50％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明工藝步驟簡單、包裝材料的抑菌(大腸桿菌和金黃色葡萄球菌)效果顯著；

2、本發(fā)明的包裝材料具有機(jī)械性強(qiáng)、滲透性小等優(yōu)點；

3、本發(fā)明工藝操作安全、高效無毒、綠色環(huán)保、易于推廣等優(yōu)點。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

本實施例涉及一種可降解的納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

硅烷偶聯(lián)劑改性納米tio2：0.1g納米tio2(粒徑為100nm)與0.01g硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷，aps)加入至10ml丙酮溶液中，在超聲功率為600w的條件下超聲偶聯(lián)30分鐘，純水洗滌2次，過濾，真空干燥4h，干燥物研磨后即成改性納米tio2(si-tio2)。聚乙烯醇/納米si-tio2包裝材料的制備：3g聚乙烯醇(1797型)粉末加入97ml純水中，于95℃下加熱攪拌2小時，冷卻得到3％聚乙烯醇水溶液。將0.06g納米si-tio2和0.06g分散劑聚乙二醇400(peg400)加入上述聚乙烯醇(pva)水溶液中共混(si-tio2/pva＝2.00wt％)，在超聲功率為600w的條件下超聲30分鐘，經(jīng)真空度為-0.1mpa的真空脫氣裝置中脫氣30分鐘，采用流延法在尺寸為25cm×25cm的玻璃模具中成膜，成膜環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為50％，并平衡7天，即制備一種可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料。本實施例的可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料的抑菌性結(jié)果見表1，機(jī)械性能和滲透性能結(jié)果見表2。

實施例2

本實施例涉及一種可降解的納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

硅烷偶聯(lián)劑改性納米tio2：0.1g納米tio2(粒徑為100nm)與0.02g硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷，aps)加入至10ml丙酮溶液中，在超聲功率為500w的條件下超聲偶聯(lián)30分鐘，純水洗滌2次，過濾，真空干燥4h，干燥物研磨后即成改性納米tio2(si-tio2)。聚乙烯醇/納米si-tio2包裝材料的制備：3g聚乙烯醇(1797型)粉末加入97ml純水中，于95℃下加熱攪拌2小時，冷卻得到3％聚乙烯醇水溶液。將0.04g納米si-tio2和0.08g分散劑聚乙二醇400(peg400)加入上述聚乙烯醇(pva)水溶液中共混(si-tio2/pva＝2.67wt％)，在超聲功率為600w的條件下超聲30分鐘，經(jīng)真空度為-0.1mpa的真空脫氣裝置中脫氣30分鐘，采用流延法在尺寸為25cm×25cm的玻璃模具中成膜，成膜環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為50％，并平衡7天，即制備一種可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料。本實施例的可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料的抑菌性結(jié)果見表1，機(jī)械性能和滲透性能結(jié)果見表2。

實施例3

本實施例涉及一種可降解的納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

硅烷偶聯(lián)劑改性納米tio2：0.1g納米tio2(粒徑為100nm)與0.01g硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷，aps)加入至10ml丙酮溶液中，在超聲功率為600w的條件下超聲偶聯(lián)30分鐘，純水洗滌2次，過濾，真空干燥4h，干燥物研磨后即成改性納米tio2(si-tio2)。聚乙烯醇/納米si-tio2包裝材料的制備：3g聚乙烯醇(1797型)粉末加入97ml純水中，于95℃下加熱攪拌2小時，冷卻得到3％聚乙烯醇水溶液。將0.04g納米si-tio2和0.04g分散劑聚乙二醇400(peg400)加入上述聚乙烯醇(pva)水溶液中共混(si-tio2/pva＝1.33wt％)，在超聲功率為600w的條件下超聲30分鐘，經(jīng)真空度為-0.1mpa的真空脫氣裝置中脫氣30分鐘，采用流延法在尺寸為25cm×25cm的玻璃模具中成膜，成膜環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為50％，并平衡7天，即制備一種可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料。本實施例的可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料的抑菌性結(jié)果見表1，機(jī)械性能和滲透性能結(jié)果見表2。

表1

表1為可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料的對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率?？瞻资羌僷va材料，pva/納米si-tio2材料分別添加不同量的納米si-tio2，即si-tio2與pva的質(zhì)量比為1.33％，2.00％和2.67％。由表1可以看出，與空白相比，pva/納米si-tio2材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制效果均明顯，特別是si-tio2與pva的質(zhì)量比為2.00％時抑制率最高。

表2

表2為可降解的pva/納米si-tio2抑菌包裝材料的機(jī)械性能和滲透性能結(jié)果。空白是純pva材料，pva/納米si-tio2材料分別添加不同量的納米si-tio2，即si-tio2與pva的質(zhì)量比為1.33％，2.00％和2.67％。由表2可以看出，與空白相比，pva/納米si-tio2材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率增強(qiáng)，透濕性降低，特別是si-tio2與pva的質(zhì)量比2.67％時拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率最強(qiáng)，透濕性最低。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。