[发明专利]一种可完全降解的生物质食品包装膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种可完全降解的生物质食品包装膜的制备方法，属于食品包装领域，特别涉及聚乳酸/聚乙二醇/纳米纤维素可完全降解薄膜的制备方法。制备时，选用型号4032D聚乳酸、分子量为6000的聚乙二醇和纳米纤维素为主要原料，通过单螺杆吹膜机，在165～170℃吹塑成型。通过调控聚乳酸、聚乙二醇、纳米纤维素的质量比，本发明制备出性能良好、可完全降解的食品包装膜。

技术领域

本发明属于食品包装领域，针对石油基塑料引发的环境问题和食品安全问题，本发明制备了一种可完全降解的生物质食品包装膜。

背景技术

食品包装直接与食品接触，其材料选择是否得当，关系到食品安全和人们的身体健康。目前，石油基塑料造成的环境污染日益严重，传统塑料包装引发的食品安全问题愈加突出，非降解食品包装材料造成的技术性贸易壁垒逐渐形成。因此，大力推进低碳、绿色的生物基可降解食品包装材料的研发、生产、应用是解决我国目前食品包装问题的必由之路。

目前开发的生物可降解塑料主要是聚酯类，包括聚羟基丁酸酯 (PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)等。其中，聚乳酸是目前使用量最大的可降解生物基材料。聚乳酸是一种无毒、无刺激性的合成类材料，具有良好的生物相容性、生物可降解性。然而聚乳酸耐热性、韧性差，熔体强度低，造成其在吹膜过程中加工行为的缺陷，该缺陷极大地限制了聚乳酸薄膜在包装领域的应用。

目前，针对聚乳酸薄膜的研究还处于初步阶段。例如申请号为 201910385732.X的专利申请公布了一种聚乳酸聚合物和纤维素-几丁质的多层共挤出薄膜，其内层、中间层和表层共挤出流延复合。申请号为201821899927.3的专利申请公布了一种利用流延聚丙烯薄膜与镀金属聚乳酸薄膜之间用淀粉胶粘剂粘连制备而成的食品包装袋。申请号为201510751575.1的专利申请公布了一种聚丙烯吹塑膜的制备方法。申请号为201910506005.4的专利申请公布了一种利用共挤吹膜机制备透明高强度PE膜的方法。

可以看出聚乳酸薄膜的制备大部分采用流延法，而吹塑成膜多以聚烯烃为基础树脂材料，而以聚乳酸等可降解高分子材料为基础树脂材料时，由于其黏度大、熔体强度低、吹膜稳定性差等各种因素，难以吹塑成型。针对聚乳酸难以吹膜加工的问题，本发明采用安全、无毒的聚乙二醇作为增塑剂，对聚乳酸进行增塑改性，使其能够吹塑成型。聚乙二醇(PEG)是一种具有良好的生物相容性及生物可降解性的增塑剂，能与聚乳酸之间形成良好的界面點结，并且是美国FDA批准可以直接或间接地用于食品的添加剂。但是聚乙二醇的添加导致复合膜抗拉强度的下降，利用纤维素增强原理，本技术通过添加纳米纤维素增加复合膜的抗拉强度。纳米纤维素(NCC)源于纤维素，直径在1～100nm之间。由于其纳米尺寸优势，以及高强度、高结晶度、高杨氏模量、高纯度等优异性能，加之纳米纤维素具有生物材料的质轻、良好的生物相容性、可生物降解性、可再生性等特性，使其在高性能复合材料中显示出巨大的应用前景。而且聚乙二醇可以包覆或者吸附在纳米纤维素表面，使纳米纤维素颗粒处于均匀分散的状态。聚乙二醇能够改善聚乳酸和纳米纤维素之间的相容性和界面點结性，从而提高复合膜的性能。

相比较石油基材料，由聚乳酸、聚乙二醇、纳米纤维素制备的复合膜具有可完全降解、安全、无毒的优势。与单独采用聚乳酸制备的材料相比，在保证无毒的前提下，只是通过添加一种增塑剂促使聚乳酸吹塑成型，制备工艺简单且扩展了聚乳酸的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可完全降解的生物质食品包装膜的制备方法，采用聚乳酸为基材，在保证复合膜可完全降解且安全无毒的基础上，添加增塑剂聚乙二醇使聚乳酸吹塑成型，添加纳米纤维素增强聚乳酸膜的抗拉强度

本发明的技术方案是：本发明的目的在于提供一种可完全降解的生物质食品包装膜的制备方法，包括以下步骤：