专利快讯｜天勤塑业：一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法

CN113174075B 

一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法

申请人：临沂天勤塑业有限公司

公开(公告)日,授权日：2023-03-21

 

专利摘要

本发明公开了一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法，包括复合微球的制备、SiO2改性复合微球的制备、TiO2包覆SiO2改性复合微球的制备、改性聚乙烯醇的制备以及抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜的制备5个步骤，本发明提供的复合薄膜受到光照作用时，纳米二氧化钛受到激发，生成具有强氧化性的超氧自由基和羟基自由基，可以将细菌体内的有机物氧化成二氧化碳和水，从而赋予了聚乙烯醇塑料薄膜光催化抗菌的性能，同时壳聚糖海藻酸钠微球具有良好的抗菌性能，能起到协同杀菌的功能，此外，聚乙烯醇和纤维素都是可以被生物降解的高分子材料，不会对环境产生二次污染，是一种环境友好的环保型塑料。

 

背景技术

塑料薄膜是一种易加工、价格便宜且携带方便的包装材料，目前已经广泛应用于日常生产生活的工业品包装材料中，传统的聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜包装材料因质量轻、成本低，广受开发商们的喜爱，但是这些塑料薄膜包装材料不易被自然降解，因而丢弃在自然界中会导致大量的“白色污染”产生，从而对生态环境造成破坏，最终会导致农作物减产、牲畜死亡等恶劣后果，因此迫切的需要寻找可以代替传统聚乙烯、聚丙烯等塑料包装材料的绿色环保型塑料薄膜包装材料，来减少“白色污染”的产生，从而达到可持续发展的最终追求。

聚乙烯醇是一种易溶于水的高分子聚合物，具有良好的致密性、耐溶剂性、耐油性、气体阻透性等优点，因此在阻隔材料、抗静电材料和印染材料等众多领域应用广泛，且聚乙烯醇对人体无毒无害，与自然环境亲和性良好，可以作为代替传统聚乙烯、聚丙烯塑料薄膜的绿色环保塑料薄膜包装材料，然而聚乙烯醇塑料薄膜不具有抗菌性能，无法应用于保鲜薄膜等特殊塑料薄膜领域，因此需要对聚乙烯醇塑料薄膜进行改性。

专利文献CN109370184A公开了一种环保无菌包装膜，其原料按重量份包括：60-80份聚乳酸、50-70份聚乙烯醇、30-50份淀粉、12-25份聚氯乙烯、10-15份白炭黑、10-20份改性蒙脱土、5-9份二氧化钛、3-7份二氧化硅、10-16份甘油、2-4份甲基纤维素、1-2份海藻酸钙、80-200份水，该发明采用聚乳酸、聚乙烯醇、淀粉、聚氯乙烯等成分作为基料，通过添加聚乳酸和淀粉使得环保无菌包装膜可以生物降解，减少对环境的污染，而且还添加白炭黑、改性蒙脱土、二氧化钛、二氧化硅、甘油、甲基纤维素、海藻酸钙等原料，使得环保无菌包装膜具有良好的抗菌性能、机械性能以及耐水性能，但该环保无菌包装膜中的各原料分散性差，进而影响了其抗菌性能和机械性能。

 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法，解决传统的聚乙烯醇塑料薄膜的力学性能和抗菌性能较差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)复合微球的制备：将乳化剂加入液体石蜡中，恒温进行搅拌，然后向其中先滴加海藻酸钠和壳聚糖的混合液进行乳化，再滴加CaCl2和戊二醛的混合液，进行交联反应，反应完成后，将反应沉淀物进行洗涤、干燥，即得到复合微球；

(2)SiO2改性复合微球的制备：将正硅酸四乙酯、无水乙醇、去离子水和盐酸溶液混合均匀，向其中加入步骤(1)得到的复合微球，搅拌均匀，然后进行保温反应，反应完成后，将反应产物进行洗涤、干燥，即得到SiO2改性复合微球；

(3)TiO2包覆SiO2改性复合微球的制备：将钛酸丁酯滴加到无水乙醇中，然后向其中加入二乙醇胺，搅拌混合均匀，接着向其中加入步骤(2)得到的SiO2改性复合微球，再向其中逐滴加入乙醇水溶液，进行搅拌反应，反应完成后，将反应产物进行洗涤、干燥，即得到TiO2包覆SiO2改性复合微球；

(4)改性聚乙烯醇的制备：向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入聚乙烯醇、三乙烯二胺和步骤(3)得到的TiO2包覆SiO2改性复合微球，超声分散均匀后，在恒温下进行水浴反应，反应完成后，将反应产物进行洗涤、离心和干燥，即得到改性聚乙烯醇；

(5)抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜的制备：向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入纤维素、硝酸铈铵、芬顿试剂和步骤(4)得到的改性聚乙烯醇，在氮气氛围下进行反应，反应完成后，向其中加入增塑剂聚乙二醇，混合均匀，将其均匀涂覆在玻璃皿上，流涎成膜，干燥后即得到抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法，通过海藻酸钠和壳聚糖交联成为软胶吸附基质，并以二氧化硅为球型附着点位原位沉积纳米二氧化钛，在催化剂三乙烯二胺的催化作用下，二氧化钛中海藻酸钠和壳聚糖微球上的官能团与聚乙烯醇中的羟基发生交联反应，以化学键的连接方式，将纳米二氧化钛固定在聚乙烯醇基体中，大大改善了二氧化钛与聚乙烯醇的界面亲和性，有效地提高了二氧化钛的分散性，避免了其在聚乙烯醇基体中发生的团聚现象，从而使得纳米二氧化钛稳定的分散在聚乙烯醇基体中。

(2)本发明提供一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法，本发明以纤维素中的羟基与硝酸铈铵中的Ce4+发生氧化还原反应，使得纤维素中的羟基脱去氢，形成氧自由基，并与聚乙烯醇中的羟基发生脱氢缩合，形成醚键，将纤维素键合在二氧化钛改性聚乙二醇基体中，在增塑剂乙二醇的增塑作用下，最终得到了抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜。

(3)本发明提供一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法，当复合薄膜受到光照作用时，纳米二氧化钛受到激发，生成光生电子和空穴，光生电子与吸附在纳米二氧化钛表面的氧反应，空穴与吸附在纳米二氧化钛表面的水反应，从而生成具有强氧化性的超氧自由基和羟基自由基，可以将细菌体内的有机物氧化成二氧化碳和水，从而赋予了聚乙烯醇塑料薄膜光催化抗菌的性能，同时壳聚糖海藻酸钠微球具有良好的抗菌性能，能起到协同杀菌的功能。

(4)本发明提供一种抑菌抗拉伸聚乙烯醇塑料薄膜及其制备方法，本发明中纳米二氧化钛均匀分散在聚乙烯醇基体中形成稳定的化学交联点，有效地提高了复合塑料薄膜的致密性，当复合薄膜受到外力作用时，壳聚糖和海藻酸钠凝胶类似“拉链”结构，离子键交联类似拉链的连接头，尽管海藻酸盐大分子链被部分降解会损失一定的力学强度，但这种损伤能够通过重新拉链而被修复，从而提高了复合薄膜的力学性能，而且纤维素与聚乙烯醇的羟基进行反应，形成醚键，消耗了大部分羟基，提高了聚乙烯醇的耐水性，进一步增强了聚乙烯醇基塑料薄膜的综合性能，此外，聚乙烯醇和纤维素都是可以被生物降解的高分子材料，不会对环境产生二次污染，是一种环境友好的环保型塑料。

（数据来源：智慧芽）