一种聚乳酸抗菌活性包装材料及其制备方法.pdf

1、10申请公布号CN104212136A43申请公布日20141217CN104212136A21申请号201410352621622申请日20140724C08L67/04200601C08L69/00200601C08L91/00200601B29C47/92200601B29C55/2820060171申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号72发明人覃宇悦王颂凡周志梅孙雪杨萍崔爱玲李荣江54发明名称一种聚乳酸抗菌活性包装材料及其制备方法57摘要本发明公开了一种聚乳酸抗菌活性包装材料及其制备方法，属于高分子技术领域。所述的抗菌活性包装材料包含有共混的基体树脂和天然

2、抗菌植物精油以基体树脂按100重量份计，天然抗菌植物精油为210重量份；其中，所述的基体树脂为聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯的共混物，其比例按重量比为聚乳酸聚三亚甲基碳酸酯（6090）（4010）；所述的天然抗菌植物精油包括丁香精油、肉桂精油、茴香精油、柠檬草精油、百里香精油或牛至精油。将组分加入双螺杆挤出机共混，经吹膜机制得新型聚乳酸抗菌活性包装材料。本发明制得的材料，具有一定的拉伸强度、断裂伸长率，生物完全降解，并具有优良的抗菌活性，可广泛地应用于包装领域。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN104212

3、136ACN104212136A1/1页21一种聚乳酸抗菌活性包装材料，其特征在于该聚乳酸抗菌活性包装材料由以下组分共混制备得到基体树脂100重量份、天然抗菌植物精油210重量份。2根据权利要求1所述的聚乳酸抗菌活性包装材料，其特征在于所述基体树脂为聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯的共混物，聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯的重量比为6491，其中，聚乳酸的重均分子量为1030万；聚三亚甲基碳酸酯的重均分子量为1020万。3根据权利要求1所述的聚乳酸抗菌活性包装材料，其特征在于所述抗菌植物精油为丁香精油、肉桂精油、茴香精油、柠檬草精油、百里香精油、牛至精油中的一种。4权利要求1所述的聚乳酸抗菌活性包装材料的制备

4、方法，其特征在于，具体包括以下步骤（1）将聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯烘干后至含水量小于002，备用；（2）将步骤（1）中得到的聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯混合均匀后从双螺杆挤出机的第一个料口进料，经过螺杆输送段进行输送，待聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯预热温度达到150后，从下一个料口加入抗菌植物精油；（3）冷却后用造粒机切成长度为020025CM的颗粒，5070真空干燥后，备用；（4）将造粒后的颗粒用吹膜机吹膜后得到聚乳酸抗菌活性包装材料。5根据权利要求4所述的聚乳酸抗菌活性包装材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述双螺杆挤出机采用多段控温的方式，第一加热区温度为150155，第二加热区温度为160

5、165，第三加热区温度为170175，第四加热区温度为160165，抗菌植物精油加入温度为160165。6根据权利要求4所述的聚乳酸抗菌活性包装材料的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述吹膜机的温度控制在160165，风冷温度为2025，吹胀比为2141，牵引比为51101，制得的聚乳酸抗菌活性包装材料厚度为20200M。权利要求书CN104212136A1/4页3一种聚乳酸抗菌活性包装材料及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种聚乳酸抗菌活性包装材料及其制备方法，属于高分子技术领域。背景技术0002当前，在国内外的食品加工行业中，绝大部分食品都是通过包装的形式流通市场的。目前，化学合成塑料

6、制品以其价格便宜、性质稳定、优良的阻隔性、耐热性等而被广泛应用于食品包装和保鲜。但是，塑料工业的迅猛发展和产品数量的大幅度增加已带来一些严重的问题一是大多数用于食品包装的材料都不能环境降解，导致了日益严重的环境污染问题；二是现行塑料制品的原料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等）是不可再生资源石油，其全世界储量大约在40年后将面临枯竭，以石油为原料的塑料工业也将面临原材料短缺的局面。0003现有技术中已经几种可生物降解材料，包括聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯和聚二氧杂环己酮等材料。聚乳酸是一种可生物降解的新型聚酯材料，它主要是以玉米、小麦、木薯等淀粉为原料，经过乳酸菌发酵后变成乳酸，再经聚合而成

7、。此外，聚乳酸具有光学活性、立体规整性好，一定的结晶度和较高的熔点，力学强度较好等优点。聚乳酸是一种热塑性聚合物，可以在传统的塑料机械中进行挤出、注塑、吹瓶、热成型以及熔融纺丝等成型加工，生产薄膜、片材、瓶子等热成型品和注塑产品。聚乳酸有非常好的机械性能，主要表现为刚而脆，但其脆性是目前限制聚乳酸在食品包装工业广泛应用的主要问题。聚三亚甲基碳酸酯的玻璃化转变温度和熔融温度远低于聚乳酸，具有优良的柔顺性、加工性、生物相容性及生物降解性，目前广泛应用于完全可生物降解环保材料和医用材料。聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯共混物可有效改善聚乳酸包装膜的机械性能。0004传统的高阻隔性能保鲜包装形式，虽然阻断了外

8、界环境对产品的影响，但无法延缓内部产品的生物化学变化。随着人们对食品安全性、感官性质和食品品质的不断提高，食品的活性包装应运而生。其中，抗菌包装膜是活性包装材料的一种，它主要以天然大分子物质为载体，添加一定的抗菌剂而制成的薄膜。植物精油是萃取植物特有的芳香物质，取自于草本植物以蒸馏、压榨方式提炼出来的。其中，丁香精油、肉桂精油、茴香精油、柠檬草精油、百里香精油或牛至精油具有良好的抗菌活性，是天然抗菌剂。0005虽然国内外许多学者都介绍了关于聚乳酸抗菌活性包装材料的制备，但是未提到过以聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯共混材料为基材，添加天然抗菌植物精油，制备具有抗菌活性和优良力学性能的食品抗菌活性包装材

9、料的研究。发明内容0006为了解决目前抗菌活性包装材料的不足之处，本发明的目的在于提供一种抗菌活性高、力学性能优良、能完全生物降解的新型聚乳酸抗菌活性包装材料，所述聚乳酸抗菌活性包装材料由以下组分共混制备得到基体树脂100重量份、天然抗菌植物精油210重量份。说明书CN104212136A2/4页40007本发明所述基体树脂为聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯的共混物，聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯的重量比为6491。0008本发明所述抗菌植物精油为丁香精油、肉桂精油、茴香精油、柠檬草精油、百里香精油、牛至精油中的一种。0009本发明的另一目的在于提供所述聚乳酸抗菌活性包装材料的制备方法，具体包括以下步骤（1

10、）将聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯烘干后至含水量小于002，备用；（2）将步骤（1）中得到的聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯混合均匀后从双螺杆挤出机的第一个料口进料，经过螺杆输送段进行输送，待聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯预热温度达到150后，从下一个料口加入抗菌植物精油；（3）冷却后用造粒机切成长度为020025CM的颗粒，5070真空干燥后，备用；（4）将造粒后的颗粒用吹膜机吹膜后得到聚乳酸抗菌活性包装材料。0010本发明步骤（2）中所述双螺杆挤出机采用多段控温的方式，第一加热区温度为150155，第二加热区温度为160165，第三加热区温度为170175，第四加热区温度为160165，抗菌植物精油加入温度为

11、160165。0011本发明步骤（4）中所述吹膜机的温度控制在160165，风冷温度为2025，吹胀比为2141，牵引比控制为51101，聚乳酸抗菌活性包装材料的厚度为20200M。0012本发明所述聚乳酸为市售或者由乳酸经缩聚或丙交酯开环聚合得到，其重均分子量为1030万，含水量小于002。0013本发明所述聚三亚甲基碳酸酯为市售或者由三亚甲基碳酸酯通过开环聚合反应制备得到，其重均分子量为1020万，含水量小于002。0014本发明与现有技术相比，具有如下优点（1）本发明制得的材料具有良好的加工性能，可以在传统的塑料机械中进行挤出、吹膜；（2）本发明改进了聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯共混材料的加

12、工工艺，使抗菌植物精油加入过程的温度控制在160165，有效避免了加工温度过高对抗菌剂活性的影响，保障了材料的抗菌活性；（3）本发明制备的抗菌活性包装材料具有较好的拉伸强度、断裂伸长率，通过测试发现，材料拉伸强度为1127MPA，断裂伸长率为120200，其中，抗菌植物精油的加入，起到良好的增塑作用，大大提高包装材料的力学性能；与聚乳酸/聚三亚甲基碳酸酯共混材料相比，加入植物精油的复合材料的拉伸强度降低2060，断裂伸长率提高2550，能够满足一些食品包装材料的要求，应用范围更加广泛；（4）本发明制备的抗菌活性包装材料具有一定的抗菌性能，通过测试发现，本发明选用的抗菌植物精油包括丁香精油、肉桂

13、精油、茴香精油、柠檬草精油、百里香精油或牛至精油，加入聚合物共混材料后，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较好的抑制作用；（5）本制备方法工艺简单、易操作，所用到的聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯均为可生物降解材料，抗菌植物精油包括丁香精油、肉桂精油、茴香精油、柠檬草精油、百里香精油或牛至精油为天然物质加工而来，该活性包装材料具有一定的抗菌效果，并可以直接用于食品的保藏，能够生物降解，绿色环保，从根本上解决了石油资源短缺以及白色污染造成的环境问说明书CN104212136A3/4页5题，特别涉及一种具有一定的拉伸强度、断裂伸长率，具有抗菌活性的、完全生物降解的新型聚乳酸抗菌活性包装材料。具体实施方式0015

14、下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。0016实施例1（1）按质量比为91的比例将聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯混合均匀后在真空干燥箱中干燥10小时；（2）取步骤（1）中得到的聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯100重量份从双螺杆挤出机的第一个料口进料，经过螺杆输送段进行输送，待聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯预热温度达到150后，从下一个料口加入2重量份的丁香精油，其中，双螺杆挤出机条件为第一加热区温度为150，第二加热区温度为160，第三加热区温度为170，第四加热区温度为160；（3）造粒后，加入吹膜机吹膜制得的聚乳酸抗菌活性包装材料，160下吹膜，吹胀比21，牵引比为51，

15、风冷温度为20；本实施例制备得到的聚乳酸抗菌活性包装材料拉伸强度为27MPA，断裂伸长率为120，将制得的抗菌聚乳酸膜进行抗菌实验，结果表明，该抗菌聚乳酸膜对于大肠杆菌的抑菌率超过80，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率超过70。0017实施例2（1）按质量比为82的比例将聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯混合均匀后在真空干燥箱中干燥10小时；（2）取步骤（1）中得到的聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯100重量份从双螺杆挤出机的第一个料口进料，经过螺杆输送段进行输送，待聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯预热温度达到150后，从下一个料口加入5重量份的肉桂精油，使肉桂精油与聚合物混合物在剪切力作用下分散，其中，第一加热区温度为15

16、2，第二加热区温度为162，第三加热区温度为172，第四加热区温度为162；（2）造粒后，加入吹膜机吹膜制得的聚乳酸抗菌活性包装材料，162下吹膜，吹胀比31，牵引比为71，风冷温度为22。0018本实施例制备得到的聚乳酸抗菌活性包装材料拉伸强度为22MPA，断裂伸长率为170，将制得的抗菌聚乳酸膜进行抗菌实验，结果表明，该抗菌聚乳酸膜对于大肠杆菌的抑菌率超过90，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率超过70。0019实施例3（1）按质量比为73的比例将聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯混合均匀后在真空干燥箱中干燥10小时；（2）取步骤（1）中得到的聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯100重量份从双螺杆挤出机的第一个料口进

17、料，经过螺杆输送段进行输送，待聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯预热温度达到150后，从下一个料口加入10重量份的柠檬草精油，使柠檬草精油与聚合物混合物在剪切力作用下分散，其中，双螺杆挤出机条件为第一加热区温度为150，第二加热区温度为160，第三加热区温度为170，第四加热区温度为160；说明书CN104212136A4/4页6（3）造粒后，加入吹膜机吹膜制得的聚乳酸抗菌活性包装材料，160下吹膜，吹胀比41，牵引比为51，风冷温度为25。0020本实施例制备得到的聚乳酸抗菌活性包装材料拉伸强度为15MPA，断裂伸长率为160，将制得的抗菌聚乳酸膜进行抗菌实验，结果表明，该抗菌聚乳酸膜对于大肠杆菌的抑

18、菌率超过95，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率超过90。0021实施例4（1）按质量比为64的比例将聚乳酸和聚三亚甲基碳酸酯混合均匀后在真空干燥箱中干燥10小时；（2）取步骤（1）中得到的聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯100重量份从双螺杆挤出机的第一个料口进料，经过螺杆输送段进行输送，待聚乳酸、聚三亚甲基碳酸酯预热温度达到150后，从下一个料口加入2重量份的百里香精油，使百里香精油与聚合物混合物在剪切力作用下分散，其中，双螺杆挤出机条件为第一加热区温度为155，第二加热区温度为165，第三加热区温度为175，第四加热区温度为165；（3）造粒后，加入吹膜机吹膜制得的聚乳酸抗菌活性包装材料，165下吹膜，吹胀比41，牵引比为101，风冷温度为25。0022本实施例制备得到的聚乳酸抗菌活性包装材料拉伸强度为11MPA，断裂伸长率为200。将制得的抗菌聚乳酸膜进行抗菌实验，结果表明，该抗菌聚乳酸膜对于大肠杆菌的抑菌率超过95，对于金黄色葡萄球菌的抑菌率超过85。说明书CN104212136A