CN110256747A - 一种抗菌塑料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品包装安全技术领域，具体涉及一种抗菌塑料及其制备方法和应用，该抗菌塑料，包括塑料和抗菌剂，抗菌剂的重量百分比为0.05～5wt％，抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂。由于抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂，使得该抗菌塑料既具有优异的抗菌性能，并在有效抑制细菌生长的同时又有效控制抗菌剂向食品及食品模拟物的迁移，避免了抗菌剂在塑料表面的析出，这对于保证产品性能和保障消费者的安全有重要意义，可广泛应用于食品等领域。该抗菌塑料的制备方法，具有方法简单，生产成本低，并能够适用于大规模生产的特点。

Description

一种抗菌塑料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及食品包装安全技术领域，具体涉及一种抗菌塑料及其制备方法和应用。
背景技术
在各类产品的包装中，经常会使用塑料包装材料。所包装的产品在平常使用中难免会接触带菌的人体、物体，由此在塑料表面可能沾染和滋生多种致病菌。在塑料中添加一定量的抗菌剂，以起到抗菌和抑菌的作用，从而保持其自身及所包装产品的清洁。尤其是在食品级塑料包装领域，使食品接触材料避免滋生细菌，从而延长食品的货架期。
在商业生产中，会在塑料中添加抗菌剂以达到抗菌的目的。目前有相关专利关注抗菌剂对于塑料材料抗菌性能的提高，例如，专利号为CN108774356A，一种抗菌塑料的制备方法；专利号为CN107602898A，一种抗菌塑料及其制备方法；专利号为CN108189501A，一种抗菌保鲜食品包装塑料薄膜；现有技术中，抗菌塑料中添加的抗菌剂在不同温度和环境的影响下，塑料表面会析出物质，析出的物质会影响食品接触材料本身的表观和质量，并可能形成食品安全隐患。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种抗菌塑料，该抗菌塑料具有优异的抗菌性能，同时又能控制抗菌剂向食品的迁移，避免抗菌剂在塑料表面的析出。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种抗菌塑料的制备方法。
本发明的目的之三在于针对现有技术的不足，提供一种抗菌塑料的应用。
为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
提供一种抗菌塑料，包括塑料和抗菌剂，所述抗菌剂的重量百分比为0.05～5wt％，所述抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂；
所述纳米抗菌剂为纳米银、纳米铜、纳米氧化锌或纳米二氧化钛中的一种或任意两种以上的组合物；
所述无机抗菌剂为含银离子盐、含锌离子盐、含铜离子盐、含镁离子盐、含铁离子盐、含铝离子盐或含钛离子盐中的一种或任意两种以上的组合物。
所述抗菌剂的载体为沸石粉、贝壳粉、磷酸锆中的一种或任意两种以上的组合物。
所述抗菌塑料还包括助剂。
所述助剂为偶联剂、分散剂、紫外吸收剂、抗氧化剂、增塑剂或光稳定剂中的一种或任意两种以上的组合物。
所述塑料为聚烯烃塑料。
所述聚烯烃塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或聚乙烯醇中的一种或任意两种以上的组合物。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
提供一种抗菌塑料的制备方法，它包括以下步骤：将抗菌剂和塑料混合均匀，然后进行加热熔融，并挤出造粒，得到母粒，再将母粒利用注塑机注塑或吹膜机成膜，即制得所述抗菌塑料。
上述技术方案中，所述加热熔融的温度为220℃～260℃。
上述技术方案中，所述造粒的过程重复1～4次。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
提供一种抗菌塑料的应用，所述抗菌塑料应用于食品包装领域。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种抗菌塑料，由于抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂，使得该抗菌塑料既具有优异的抗菌性能，并在有效抑制细菌生长的同时又有效控制抗菌剂向食品及食品模拟物的迁移，避免了抗菌剂在塑料表面的析出，这对于保证产品性能和保障消费者的安全有重要意义，可广泛应用于食品等领域。
(2)本发明提供的一种抗菌塑料的制备方法，具有方法简单，生产成本低，并能够适用于大规模生产的特点。
附图说明
图1是实施例5的抗菌剂经偶联剂改性后的分散情况对比图。
图2是实施例6的抗菌塑料片材对大肠杆菌的抗菌性随抗菌剂添加量变化情况图。
图3是实施例7中40℃时抗菌塑料片材中抗菌剂向食品模拟物3％乙酸的迁移图。
图4是实施例7中70℃时抗菌塑料片材中抗菌剂向食品模拟物3％乙酸的迁移图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1。
一种抗菌塑料，包括塑料和抗菌剂，该抗菌剂的重量百分比为0.05～5wt％，该抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂；纳米抗菌剂为纳米银、纳米铜、纳米氧化锌或纳米二氧化钛中的一种或任意两种以上的组合物；无机抗菌剂为含银离子盐、含锌离子盐、含铜离子盐、含镁离子盐、含铁离子盐、含铝离子盐或含钛离子盐中的一种或任意两种以上的组合物。
其中，抗菌剂的载体为沸石粉、贝壳粉、磷酸锆中的一种或任意两种以上的组合物。
其中，塑料为聚烯烃塑料。
其中，聚烯烃塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或聚乙烯醇中的一种或任意两种以上的组合物。
其中，抗菌塑料还包括助剂。
其中，助剂为偶联剂、分散剂、紫外吸收剂、抗氧化剂、增塑剂或光稳定剂中的一种或任意两种以上的组合物。
上述一种抗菌塑料的制备方法，它包括以下步骤：将抗菌剂和塑料混合均匀，然后进行加热熔融，并挤出造粒，得到母粒，再将母粒利用注塑机注塑或吹膜机成膜，即制得所述抗菌塑料。
其中，加热熔融的温度为220℃～260℃。
其中，造粒的过程重复1～4次。重复造粒有利于使抗菌剂和聚烯烃塑料充分混合均匀。
其中，抗菌塑料应用于食品包装领域。
实施例2。
一种抗菌塑料，包括塑料和抗菌剂，该抗菌剂的重量百分比为3wt％，该抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂；纳米抗菌剂为纳米银；无机抗菌剂为含银离子盐。
其中，抗菌剂的载体为沸石粉。
其中，塑料为聚烯烃塑料。
其中，聚烯烃塑料包括聚乙烯。
其中，抗菌塑料还包括助剂。
其中，助剂为偶联剂。
上述一种抗菌塑料的制备方法，它包括以下步骤：将抗菌剂和塑料混合均匀，然后进行加热熔融，并挤出造粒，得到母粒，再将母粒利用注塑机注塑或吹膜机成膜，即制得所述抗菌塑料。
其中，加热熔融的温度为240℃。
其中，造粒的过程重复2次。重复造粒有利于使抗菌剂和聚烯烃塑料充分混合均匀。
其中，抗菌塑料应用于食品包装领域。
实施例3。
一种抗菌塑料，包括塑料和抗菌剂，该抗菌剂的重量百分比为0.05wt％，该抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂；纳米抗菌剂为纳米氧化锌和纳米二氧化钛的组合物；无机抗菌剂为含锌离子盐、含铜离子盐和含镁离子盐的组合物。
其中，抗菌剂的载体为贝壳粉和磷酸锆的组合物。
其中，塑料为聚烯烃塑料。
其中，聚烯烃塑料包括聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的组合物。
其中，抗菌塑料还包括助剂。
其中，助剂为分散剂、紫外吸收剂和抗氧化剂的组合物。
上述一种抗菌塑料的制备方法，它包括以下步骤：将抗菌剂和塑料混合均匀，然后进行加热熔融，并挤出造粒，得到母粒，再将母粒利用注塑机注塑或吹膜机成膜，即制得所述抗菌塑料。
其中，加热熔融的温度为220℃。
其中，造粒的过程重复1次。重复造粒有利于使抗菌剂和聚烯烃塑料充分混合均匀。
其中，抗菌塑料应用于食品包装领域。
实施例4。
一种抗菌塑料，包括塑料和抗菌剂，该抗菌剂的重量百分比为5wt％，该抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂；纳米抗菌剂为纳米铜、纳米氧化锌和纳米二氧化钛的组合物；无机抗菌剂为含镁离子盐、含铁离子盐、含铝离子盐和含钛离子盐的组合物。
其中，抗菌剂的载体为沸石粉、贝壳粉和磷酸锆的组合物。
其中，塑料为聚烯烃塑料。
其中，聚烯烃塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸和聚乙烯醇的组合物。
其中，抗菌塑料还包括助剂。
其中，助剂为抗氧化剂、增塑剂和光稳定剂的组合物。
上述一种抗菌塑料的制备方法，它包括以下步骤：将抗菌剂和塑料混合均匀，然后进行加热熔融，并挤出造粒，得到母粒，再将母粒利用注塑机注塑或吹膜机成膜，即制得所述抗菌塑料。
其中，加热熔融的温度为260℃。其中，造粒的过程重复4次。重复造粒有利于使抗菌剂和聚烯烃塑料充分混合均匀。其中，抗菌塑料应用于食品包装领域。
实施例5。
将2％钛酸酯偶联剂倒入50mL无水乙醇中，通过恒温磁力搅拌器搅拌5min(室温26℃)。将抗菌剂(载有含银离子盐和纳米二氧化钛)放置在60℃的真空干燥箱中干燥4.5h后，称量5g抗菌剂加入到偶联剂稀释液中。然后在磁力搅拌器上搅拌20min，超声分散20min(设定温度60℃)。接着，放入80℃恒温水浴锅内反应3h后，静置在通风橱内约12h，取出样品，在研钵中研细，干燥保存。抗菌剂改性前后的SEM对比图，请参见图1。
实施例6。
将抗菌剂(载有纳米银)与低密度聚乙烯(LDPE)混合均匀，抗菌剂质量百分含量分别为0.5％、1％和1.5％，将混合好的物料送入双螺旋挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，最后经模头挤出造粒。此造粒过程重复2次。
双螺旋挤出机参数设定：料筒1区到9区温度分别为：150℃、155℃、155℃、160℃、160℃、165℃、165℃、160℃、155℃；模头温度为155℃；螺杆转速150r/min。将造好的母粒送入注塑机中，采用注塑成型的方法得到相应的片材。注塑机1区～3区温度分别为280℃、280℃、275℃；射嘴温度为195℃。
将上述得到的片材对大肠杆菌进行抗菌性能测试，得到抗菌剂的含量对其抗菌性能的影响，见图2。
实施例7。
配置一种物料，无机抗菌剂(载有含锌离子盐)与低密度聚乙烯(LDPE)混合均匀，其中无机抗菌剂质量百分含量为1.5％。将混合好的物料送入双螺旋挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，最后经模头挤出造粒。此造粒过程重复两次。
其中，双螺旋挤出机参数设定：料筒1区到9区温度分别为：150℃、155℃、155℃、160℃、160℃、165℃、165℃、160℃、155℃；模头温度为155℃；螺杆转速150r/min。将造好的母粒送入注塑机，采用注塑成型的方法得到相应的片材。注塑机1区～3区温度分别为280℃，280，275℃；射嘴温度为195℃。
在40℃和70℃下研究片材内抗菌剂中的锌离子向3％乙酸中的迁移，结果表明，锌离子的迁移随时间增加并逐渐达到平衡，且没有超过欧盟法规规定的迁移限量5mg/Kg，其中锌离子的迁移结果见图3和图4。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种抗菌塑料，其特征在于：包括塑料和抗菌剂，所述抗菌剂的重量百分比为0.05～5wt％，所述抗菌剂包括纳米抗菌剂和无机抗菌剂；
所述纳米抗菌剂为纳米银、纳米铜、纳米氧化锌或纳米二氧化钛中的一种或任意两种以上的组合物；
所述无机抗菌剂为含银离子盐、含锌离子盐、含铜离子盐、含镁离子盐、含铁离子盐、含铝离子盐或含钛离子盐中的一种或任意两种以上的组合物。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料，其特征在于：所述抗菌剂的载体为沸石粉、贝壳粉、磷酸锆中的一种或任意两种以上的组合物。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料，其特征在于：所述抗菌塑料还包括助剂。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌塑料，其特征在于：所述助剂为偶联剂、分散剂、紫外吸收剂、抗氧化剂、增塑剂或光稳定剂中的一种或任意两种以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌塑料，其特征在于：所述塑料为聚烯烃塑料。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌塑料，其特征在于：所述聚烯烃塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸或聚乙烯醇中的一种或任意两种以上的组合物。
7.权利要求1至6任意一项所述的一种抗菌塑料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：将抗菌剂和塑料混合均匀，然后进行加热熔融，并挤出造粒，得到母粒，再将母粒利用注塑机注塑或吹膜机成膜，即制得所述抗菌塑料。
8.根据权利要求7所述的一种抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述加热熔融的温度为220℃～260℃。
9.根据权利要求7所述的一种抗菌塑料的制备方法，其特征在于：所述造粒的过程重复1～4次。
10.权利要求1至6任意一项所述的一种抗菌塑料的应用，其特征在于：所述抗菌塑料应用于食品包装领域。
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