[发明专利]一种基于复合抗菌纳米材料的发泡膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于复合抗菌纳米材料的发泡膜的制备方法，按重量份计包括以下步骤：制备氧化铜/氧化石墨烯复合纳米材料改性聚乳酸步骤、制备预混物步骤、挤出造粒步骤和发泡成膜步骤。本发明基于复合抗菌纳米材料的发泡膜的制备方法通过氧化铜/氧化石墨烯以及硼烯纳米片等复合纳米材料改性聚乳酸，能够显著提升聚乳酸的亲水性、柔韧性、耐热性和断裂伸长性能，也能促使发泡膜形成多孔结构。改性聚乳酸一方面能够增加发泡膜的表面积及聚乳酸与淀粉的相容性，提升发泡膜的抗菌防腐效果和保水保湿效果；另一方面大大缩短发泡膜的降解周期。本发明还提供了一种基于复合抗菌纳米材料的发泡膜。

技术领域

本发明涉及抗菌材料技术领域，具体涉及一种基于复合抗菌纳米材料的发泡 膜，本发明还涉及该基于复合抗菌纳米材料的发泡膜的制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展进步以及人们对食品品质要求的提高，在食品加工领域 出现了食品包装这一产物。食品包装的目的是为了保护食品不受外界环境的侵 害，防止食品被环境中的物理、化学及微生物等因素污染，导致食品的货架期变 短，进而影响到食品本身的价值。综合性能、成本和耐用性等方面的考虑，塑料 成为食品包装应用的首选材料。在现今的市场上，用于食品包装的最常见的塑料 材料主要有聚乙烯材料(PE)、聚丙烯材料(PP)、聚氯乙烯材料(PVC)和聚对 苯二甲酸乙二醇酯材料(PET)和聚氨酯泡沫(PU)等。其中，聚氨酯泡沫、聚 丙烯发泡材料、聚丙乙烯发泡材料等具有轻巧、抗压、形貌多变、防水耐用和成 本低等诸多优点，广泛应用于快递物流和餐饮包装领域。但是，传统的发泡材料 由于难降解，产生大量的白色垃圾，对生态环境造成极大的威胁。

尽管“禁塑令”还未覆盖发泡塑料，但可降解塑料已经成为大势所趋，也是目 前研发的重点方向。聚乳酸材料作为当下最火热的新型绿色环保高分子材料之 一，与传统塑料包装材料相比，其来源天然取之不尽，且易于加工成型，在使用 过程中不会对食品产生毒性作用，再加上其力学性能良好，在食品运输和销售过 程中，能更好的防止撕裂，减少损害，降低成本。但是聚乳酸材料本身不具备抗 菌性，耐热性一般，相容性较差，且发泡倍率相对较低，在一定程度上限制了其 应用。因此，开发出一款抗菌性能好、相容性佳、耐热性能优、发泡倍率高的可 降解发泡膜，成为当下包装材料技术领域研发的重点与难点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于复合抗菌纳米材料的发泡膜的制备方法， 本发明还提供了基于复合抗菌纳米材料的发泡膜的制备方法制得的基于复合抗 菌纳米材料的发泡膜，以解决现有发泡膜存在的不具备抗菌性、难降解、耐热性 差、相容性差、发泡倍率低等缺陷

第一方面，本发明提供了一种基于复合抗菌纳米材料的发泡膜的制备方法， 按重量份计包括以下步骤：

制备复合纳米材料改性聚乳酸：提供浓度为0.5～5mg/mL的氧化铜/氧化石墨 烯复合纳米材料的丙酮分散液、浓度为0.05～0.5mg/mL的硼烯纳米片的异丙醇分 散液和浓度为20～100mg/mL的聚乳酸的二氯甲烷溶液，将所述聚乳酸的二氯甲 烷溶液和硼烯纳米片的异丙醇分散液边搅拌边滴加到氧化铜/氧化石墨烯复合纳 米材料的丙酮分散液中并水浴超声，再向氧化铜/氧化石墨烯复合纳米材料的丙酮 分散液中添加EDC和NHS，在保护性气体氛围下将混合体系转移至60～80℃条件 下搅拌反应4～8h，干燥得到复合纳米材料改性聚乳酸；

制备预混物:称取15～40份淀粉、0.2～2份成核剂以及10～30份N-甲基吡咯烷酮，将淀粉、成核剂和N-甲基吡咯烷酮在135～150℃下熔融共混10～30min，得 到预混物；

挤出造粒：称取100～200份复合纳米材料改性聚乳酸，将制得的预混物和复 合纳米材料改性聚乳酸混合并转移至双螺杆挤出机挤出造粒，得到改性聚乳酸颗 粒；

发泡成膜：将改性聚乳酸颗粒通过两级双螺杆挤出机依次挤出，且次级双螺 杆挤出机中注入气体发泡剂，气体发泡剂的注入速率为5～10L/h，得到基于复合 抗菌纳米材料的发泡膜；