[发明专利]一种含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料的制备领域，具体涉及一种聚乙烯醇基纳米复合涂膜材料的制备方法，特别是一种含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料及其制备方法。

背景技术

随着人们对环境微生物的研究和认识水平的不断提高，在利用微生物有益性的同时，也十分警惕其作为病原菌的危害性。据报道，全世界1995年死亡5200万人，其中因细菌传染引起的死亡人数为1700万，约占1/3。这些传染病包括霍乱、肺炎、痢疾、结核等。1996年日本发生的病原性大肠杆菌O-157引起的全国范围内的食物中毒事件，曾一度引起全世界的恐慌。另外，微生物还会引起各种工业材料、化妆品、医药品等的分解、变质和腐败，从而使产品的寿命缩短。因此，控制和消灭有害细菌的生长和繁殖，在高科技发展的今天，仍然是一项与人类健康息息相关的研究课题。

人类感染细菌的途径之一就是通过入口的食物，而食品包装材料一般是与食品直接接触的，食物丰富的营养成分在高温的包装内部环境下就成为微生物滋生繁殖的营养源。因此，具有抗菌保鲜功能的食品包装材料的研制就显得非常重要。

纳米抗菌材料是一类具有抑菌性能的新型材料，由于材料本身赋予抗菌性，可以使微生物包括细菌、真菌、酵母菌、藻类以及病毒等的生长和繁殖保持较低的水平，而银离子是公认的抗菌性最强的抗菌性金属，因此研制一种含有银离子的纳米复合抗菌涂膜材料，对于提高人们的生活和健康水平具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料及其制备方法，其特点是利用纳米二氧化硅的特殊结构和性能对高分子材料进行改性，并结合银离子的抗菌性，得到一种抗菌性能连续，抗菌作用持久的综合性能更加优良的纳米复合抗菌涂膜材料，可以大大拓展其在包装材料、涂料等方面的应用。

本发明提出的一种含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料，所述涂膜材料包括：聚乙烯醇、硬脂酸、纳米二氧化硅、银离子和水，其原料的重量百分比和摩尔浓度为：

聚乙烯醇             1wt%~10wt%，

硬脂酸              0.1wt%~5wt%，

纳米二氧化硅        0.5wt%~8wt%，

银离子摩尔浓度  0.1mmol/L~0.7mmol/L                   ，

其余为水，其总重量满足100%。

本发明中，所述的聚乙烯醇为4 wt %~8 wt %，硬脂酸为0.5 wt %~3 wt %，纳米二氧化硅为0.5wt%~4wt%。银离子摩尔浓度为0.1mmol/L~0.7mmol/L，其余为水，其总重量满足100%。

本发明提出的一种含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）聚乙烯醇基纳米复合涂膜材料的制备

将聚乙烯醇浸泡在水中2~4小时以上使其充分吸水溶胀，将聚乙烯醇溶液在85℃~95℃彻底溶解，同时加入经过溶剂溶解的硬脂酸，恒温80℃~95℃磁力搅拌5分钟，再加入纳米材料二氧化硅，恒温80℃~95℃磁力搅拌15分钟，经过超声处理后，将上述溶液涂覆于光滑的玻璃板上，置于通风橱中，室温下溶液蒸发48~72小时，待膜自然揭落，将膜浸入1wt%~3wt%的氢氧化钠中浸泡1~2小时，除去残留的溶解，用蒸馏水反复冲洗至中性，自然干燥，获得聚乙烯醇基纳米复合涂膜材料。

（2）含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料的制备

将上述的聚乙烯醇基纳米复合涂膜材料浸入30~70ml浓度为0.1~0.7mmol/L的硝酸银溶液中，搅拌2~6小时，经去离子水清洗除去残留的银离子，室温干燥，获得含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料。

本发明中，步骤(1)中所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或乙二醇中的一种或多种组成。

本发明中，所述的恒温磁力搅拌的温度为85~95℃。

本发明中，超声处理时，控制功率为80 ~270W；超声处理时间为5~20分钟。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

利用纳米二氧化硅的特殊结构和性能对高分子材料进行改性，并结合银离子的抗菌性，得到一种抗菌性能连续，抗菌作用持久的综合性能更加优良的纳米复合抗菌涂膜材料。利用本发明技术制备的涂膜材料具有以下优点：

1、具有明显的阻水性，可延缓食品中水和油及其他成分的迁移和扩散；

2、具有可选择的透气性和抗渗透能力；

3、能阻止食品中风味物质的挥发；