[发明专利]一种高效可见光防菌保鲜塑料包装材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工、半导体材料及生物领域，特别涉及一种防菌保鲜塑料包装材料及其制备方法。

背景技术

抗菌保鲜剂是指能够抑制细菌和霉菌繁殖，造成其难于生存的环境，而且效果可以持续较长时间的药剂，有有机、无机和复合(无机—有机)抗菌保鲜剂之分。但由于有机抗菌保鲜剂作用效果不佳，近年来，无机抗菌保鲜剂的研发及应用得到迅猛发展及普及。其中，二氧化钛基光催化抗菌保鲜剂因表现出杀灭细菌本身并使之分解成无毒害的小分子的性能而成为一种新发展的、具有广阔应用前景的抗菌保鲜剂。

纳米抗菌保鲜塑料是将无机纳米抗菌保鲜材料添加到塑料之中制成的复合材料,除了能使塑料制品保持原有应用性能之外,还具有优异的抗菌保鲜功能。与普通塑料相比,纳米抗菌保鲜塑料具有耐老化,耐高温,综合性能优良,抗菌保鲜性能稳定、长久等优点,扩大了塑料制品的应用范围,提高了其应用等级。

传统的二氧化钛纳米颗粒具有禁带宽度(锐钛矿和板钛矿3.2eV，金红石3.0eV)过宽、只能通过紫外光激发等问题，无法应用于塑料包装材料的抗菌保鲜。使用非金属和金属掺杂、有机染料、窄带半导体纳米微粒等敏化剂复合可以拓宽二氧化钛对光谱的吸收到可见光范围并提高其光吸收效率。但一方面对二氧化钛的掺杂及敏化改性也导致了新的复合中心的形成，从而影响其光催化活性；另一方面，改性二氧化钛普遍存在着化学稳定性差，容易失效的特点。另外，为了获得具有光催化活性较高的锐钛矿二氧化钛及其改性晶格，往往采用450℃的高温煅烧，其高温制备工艺显然难与塑料包装材料兼容。目前尚无稳定性好的具有高效可见光响应的光催化材料及防菌保鲜塑料材料。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高效可见光防菌保鲜塑料包装材料及其制备方法，其目的在于制备出一种稳定的高效可见光催化防菌保鲜塑料包装材料，以用于食品及果蔬等的抗菌保鲜。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种高效可见光防菌保鲜塑料包装材料，其特征在于：该材料为加入了g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒的聚乙烯包装材料，其中，g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒的含量为质量分数1％～5％，g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒的直径为5～10nm。

进一步地，所述g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒以单面附着或双面附着的方式加入聚乙烯包装材料中。

进一步地，所述g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒以内嵌的方式加入聚乙烯包装材料中。

一种高效可见光防菌保鲜塑料包装材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备g-氮化碳纳米颗粒：配置三聚氰胺水溶液，采用高压釜制备g-氮化碳纳米颗粒；

(2)制备g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒：将乙醇、水、硝酸、g-氮化碳颗粒混合后制得A液，将乙醇、钛酸四丁酯混合后制得B液，将B液逐滴加入A液中，同时搅拌，后将A液、B液的混合物加入到高压釜中进行反应，反应结束后自然冷却到室温，水洗，于烘箱中烘干，制得g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒；

(3)制备复合光催化溶剂：将g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒分散于去离子水中，制得复合光催化溶剂；

(4)二氧化硅溶胶的制备：将TEOS或MTEOS或MTS中的一种或几种二氧化硅前驱体物质、盐酸或硝酸中的一种、EtOH进行搅拌混合制备成二氧化硅溶胶；

(5)防菌保鲜塑料包装材料的涂覆制备：将塑料薄膜先用二氧化硅溶胶浸渍处理，后将处理后的塑料薄膜再次用复合光催化溶剂进行表面的涂覆处理，晾干即得到防菌保鲜塑料包装材料。

进一步地，所述步骤(4)中二氧化硅前驱体物质、盐酸或硝酸、EtOH的摩尔浓度比为(1～2)：1：(99～100)，搅拌温度为30～50℃，搅拌时间为20～60min。

进一步地，所述步骤(5)中二氧化硅溶胶浸渍处理时间为1～2min，复合光催化溶剂涂覆处理时间为8～10min，晾干温度为40～70℃。

一种高效可见光防菌保鲜塑料包装材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备g-氮化碳纳米颗粒：配置三聚氰胺水溶液，采用高压釜制备g-氮化碳纳米颗粒；

(2)制备g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒：将乙醇、水、硝酸、g-氮化碳颗粒混合后制得A液，将乙醇、钛酸四丁酯混合后制得B液，将B液逐滴加入A液中，同时搅拌，后将A液、B液的混合物加入到高压釜中进行反应，反应结束后自然冷却到室温，水洗，于烘箱中烘干，制得g-氮化碳/二氧化钛纳米颗粒；