[发明专利]一种透明性保湿抗菌可降解包装膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种透明性保湿抗菌可降解包装膜，其特征在于：所述透明性保湿抗菌可降解包装膜由可生物降解基材制备的内层活性保湿层、透明支撑层和外层阻隔保湿层组成，所述内层活性保湿层以改性的聚乙烯醇PVA为主体，包含由pH响应型介孔纳米载体搭载抗菌剂制备的智能抗菌复配体；所述透明支撑层的原料按质量份数配比为50~90份PLA粒子，10~50份mPPC粒子，5~20份乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)，0.5~2份扩链剂ADR-4368，0.1~1份抗氧剂1010；所述外层阻隔保湿层以100份改性的聚乙烯醇PVA为主体，用0.5~2份纳米二氧化硅SiO₂交联加强；所述透明性保湿抗菌可降解包装膜的制备方法，具体包括如下步骤：

第一步：称取纳米控释载体的原料：按质量份数配比将1~30份六水合硝酸锌Zn(NO₃)₂·6(H₂O)溶于30份无水乙醇中，制备为锌源溶液；

第二步：按质量份数配比将1~3份泊洛沙姆188(F68)加入30份无水乙醇中，使用超声波清洗器超声溶解，随后注入0.5~1.5份浓盐酸HCl和1~5份醋酸CH₃COOH，制备为模板剂溶液；

第三步：在搅拌状态下，将锌源溶液注入模板剂溶液中，剧烈搅拌30~90min，得到澄清且均匀的溶液；

第四步：混合物放入恒温恒湿箱中，在温度30~50℃，湿度40~80%条件下陈化和干燥12~24h，生成的凝胶转移至鼓风干燥烘箱中，在50~80℃条件下进一步聚合12~24h;

第五步：所制备的混合材料在400~600℃煅烧4~6h，加热速率为10℃/min，以获得介孔纳米氧化锌;

第六步：使用体积比例为90:10的蒸馏水和无水乙醇混合液洗涤沉淀3～5次，随后使用索氏提取器，以乙醇为提取剂，浸提4h～24h，洗去残余模板剂及副产物，80℃干燥12h得到介孔纳米氧化锌mZnO载体；

第七步：用红外光谱法或TGA法对模板剂及副产物的去除进行监测和确认；

第八步，抗菌剂的搭载：将1-2份上述介孔纳米氧化锌载体和1-5份麝香草酚加入50份1,2-丙二醇中超声分散，在常温下搅拌8~10h进行反应搭载；

第九步：随后使用离心机离心，沉淀产物用乙醇冲洗4~5次，洗去表面未搭载的麝香草酚；

第十步：最后将所得固体粉末放入真空干燥箱50℃干燥6h~12h，得到抗菌剂复合体mZnO-T；

第十一步，mPPC封端粒子的制备：PPC粒子在真空干燥箱中30℃干燥12h，脱去水分；

第十二步：随后将96-99份PPC与1-4份马来酸酐(MAH)混合，使用双螺杆挤出机进行熔融共混，腔体温控模块设置温度范围为145~165℃，螺杆转速为20~50r/min，挤出拉条造粒即得到马来酸酐封端的聚碳酸亚丙酯(PPC-MAH)，以下简称为mPPC；

第十三步，mPPC封端粒子在真空干燥箱中30℃~50℃干燥12h，脱去水分；

第十四步，支撑层改性共混粒子的制备：PLA粒子在真空干燥箱中60℃干燥12h；

第十五步：随后取50~90份PLA粒子，10~50份mPPC粒子，5~20份乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)，0.5~2份扩链剂ADR-4368，0.1~1份抗氧剂1010使用高速混料机充分混合均匀；

第十六步：使用双螺杆挤出机熔融共混造粒，设置前段温度为155℃~190℃，中段温度170℃~190℃，后段温度165℃~180℃，将混合料进行熔融挤出造粒，制备支撑层改性共混粒子；

第十七步，共混粒子30℃~60℃，24h烘干备用；

第十八步，透明可降解支撑层B的制备：使用单螺杆挤出流延膜机，将活性抗菌粒子加入挤出机料筒，设置温度160~190℃，螺杆转速20~35转/分钟，挤出机头温度170~185；冷却辊速度3~6米/分钟，牵引辊速度3~6米/分钟，收卷辊速度15~25转/分钟，收卷得到透明可降解支撑层材料；

第十九步，内层涂布溶胶A的制备：PVA基础液配制：称取10~40份聚乙烯醇，添加到80~100份蒸馏水中溶解，50℃下溶胀并不断搅拌2h，然后升温至80℃~95℃继续搅拌至PVA完全溶解得到PVA基础液；

第二十步：在PVA基础液中加入3~8份羟基丁二酸和2.5~6.5份草酸，保持上一步温度搅拌反应50~70min，随后温度降低至40℃~60℃，加入0.5~2.5份25%戊二醛水溶液，搅拌反应10~20min，调整pH为7~8，得到交联改性PVA基础液；

第二十一步：称取0.1-2份的抗菌剂复合体mZnO-T，加入20~50份蒸馏水，超声分散10~20min，室温下搅拌10~20min，随后缓慢注入交联改性PVA基础液进行混合，在80℃~95℃下持续搅拌2~6h完成内层抗菌涂布溶胶配制，使用超声清洗器，超声分散10~15min脱除气泡后密封保存备用；

第二十二步，外层涂布溶胶C的制备：PVA基础液配制：称取10~40份聚乙烯醇，添加到80~100份蒸馏水中溶解，50℃下溶胀并不断搅拌2h，然后升温至80℃~95℃继续搅拌至PVA完全溶解得到PVA基础液；

第二十三步：称取0.2~2份纳米二氧化硅SiO₂，0.01~0.8份十二烷基苯磺酸钠，加入2-8份蒸馏水和2~8份无水乙醇混合液中，在室温下搅拌30min，超声分散10min，随后继续搅拌20~40min制备纳米二氧化硅分散液，随后在搅拌状态下将分散液缓慢注入PVA基础液中，在80℃~95℃下持续搅拌至乙醇完全挥发，且SiO₂分散均匀，得到混合胶液，并将温度降低至40℃~60℃；

第二十四步：在混合胶液中加入2.5~6.5份草酸，随后逐滴加入0.5~6.5份25%戊二醛水溶液，搅拌反应10~60min，反应完成后调整pH至7，冷却至室温，使用超声清洗器，超声分散10~15min脱除气泡后密封保存备用；

第二十五步，复合膜的涂布成型：首先将内层涂布溶胶A利用涂布机均匀涂布在制备好的可降解支撑层薄膜上，涂布厚度设置为15-40μm，置于50℃真空干燥箱中保温干燥20min~60min；

第二十六步：随后将外层涂布溶胶C利用涂布机均匀涂布在制备好的可降解支撑层薄膜的另一面上，涂布厚度设置为15-40μm，置于50℃真空干燥箱中保温干燥20min~60min；

第二十七步：完成双面涂布后，置于50℃电热鼓风恒温干燥箱中熟化48h，制备得到透明性保湿抗菌可降解包装膜。