[发明专利]一种高效抗菌聚乙烯薄膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效抗菌聚乙烯薄膜及其制造方法，属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们的健康意识正逐步增强，对自身生活环境的要求也越来越高，对食品药品等包装材料的安全卫生提出了更高的要求。作为在食品、药品及农产品包装领域有着广泛应用的聚乙烯（PE）薄膜，由于聚乙烯本身不具有抗菌性，当用作食品、药品等包装材料时，在保存食品药品的特定温度、湿度条件下，聚乙烯薄膜表面容易滋生对人体健康有害的细菌等微生物，微生物的滋生和繁衍会污染保存的食品或药品，使其变质、发霉甚至腐烂。因此，开发具有抗菌性能的新型聚乙烯包装材料，对人们的身体健康和环保事业有着十分重要的现实意义。

银系抗菌剂是目前最常用的抗菌剂，如中国专利CN 101824177A发明了一种含有玻璃载体银离子抗菌剂的PE（聚乙烯）保鲜膜，CN 202418939U公开了一种载银活性炭层的超高分子量聚乙烯抗菌管。由于银存在着成本高、容易氧化变色使抗菌能力下降等问题，在一定程度上限制了其应用。二氧化钛（TiO₂）因具有无毒、无味、无刺激性，稳定性强等特点，近年来作为一种新型的抗菌材料备受人们关注。然而由于纳米TiO₂的杀菌性能主要是利用太阳光、照明灯中的紫外光激发使电子发生跃迁，其对光利用率不高，特别是在光缺乏的环境中，其抗菌作用较弱，因此需要对其进行改性及优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效抗菌聚乙烯薄膜及其制造方法，其中抗菌粒子分散均匀，制得的抗菌薄膜成型性好，抗菌效果广谱高效，能更好地满足食品、药品等对包装材料的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高效抗菌聚乙烯薄膜，由下列重量百分比计的原料组成：

其中所述的聚乙烯为低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯，或是它们的组合物，其熔体流动速率（190℃×2.16kg）为3～40g/10min。

所述的复合抗菌粒子是以锐钛矿型纳米二氧化钛（TiO₂）粒子为基质，掺杂10%纳米氧化锌（ZnO），采用球磨法使两者混合均匀而得到。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种组合。

所述的分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸和硬脂酸锌中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅助抗氧剂。

上述高效抗菌聚乙烯薄膜的制造方法如下：

(5)将聚乙烯、复合抗菌粒子、偶联剂、分散剂和抗氧剂放入高速混料机中进行第一次混料，混料时间为5～10分钟；

(6)混匀后加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒得到抗菌母粒，其工艺为：一区160～170℃，二区170～180℃，三区180～190℃，四区175～185℃，整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa；

(7)将聚乙烯与抗菌母粒放入高速混料机中进行第二次混料，混料时间为10～15分钟；

(8)混匀后置于吹塑成型机中吹制得到抗菌聚乙烯薄膜，其中料筒温度为165～175℃。

为了提高聚乙烯薄膜的抗菌性能，本发明的技术方案是先对纳米TiO₂粒子进行ZnO掺杂处理，降低TiO₂电子跃迁的禁带宽度，使其吸收光波发生红移，从而提高在阳光或照明光下的光催化活性。通过偶联剂和分散剂的使用及抗菌母粒的制备，提高抗菌粒子在基体树脂中的分散程度，实现薄膜的易成型性和高效的抗菌性能。

本发明的优点是：

1、本发明通过对纳米TiO₂粒子进行掺杂ZnO处理，提高了TiO₂粒子在光缺乏环境中的抗菌能力，在较弱的可见光作用下就具有很强的抗菌作用，达到广谱高效的抗菌效果。

2、通过偶联剂和分散剂的使用及抗菌母粒的制备，大大提高了抗菌粒子在基体树脂中的分散程度，有效降低了聚乙烯材料在吹塑成型过程中出现的破孔现象，最终实现薄膜的易成型性和高效的抗菌性能。

3、本发明提出的高效抗菌聚乙烯薄膜在食品、药品等包装领域有着广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：