本發(fā)明涉及一種可降解的耐水性納米抑菌薄膜的制備方法，屬于食品包裝材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人們生活節(jié)奏的加快和健康消費(fèi)意識的提高，天然、營養(yǎng)、新鮮、方便以及高利用度(100％可食用)的鮮切果蔬日益受到全球消費(fèi)者的青睞，需求量與日俱增。鮮切果蔬是一類經(jīng)過修整、去皮切割的即食食品，由于鮮切果蔬仍進(jìn)行著旺盛的生命代謝活動，其營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味會隨著水分的蒸發(fā)和自身的代謝活動而迅速降低，同時(shí)由于其所含有的高水分含量和糖分等營養(yǎng)成分容易導(dǎo)致微生物的滋生。因此，為了保持鮮切果蔬的質(zhì)量，防止其在貯藏和運(yùn)輸過程中品質(zhì)下降，鮮切果蔬的包裝材料應(yīng)當(dāng)具備以下特點(diǎn)：具有一定的阻氣性、阻水性、抑菌性以及直接接觸安全性。研制出能延長鮮切果蔬貨架期的包裝材料對促進(jìn)鮮切果蔬加工業(yè)的發(fā)展和滿足人民群眾的消費(fèi)需求具有重要的意義。

從材料上分，現(xiàn)有的食品包裝有普通塑料包裝(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)，以及新型可降解包裝(可降解聚合物，聚乳酸等)。可生物降解的新型殺菌包裝材料已成為包裝的前沿研究領(lǐng)域，可降解聚合物(pva)安全無毒，可生物降解，具有優(yōu)異的氣體阻隔性、拉伸強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，是良好的包裝材料。然而它自身為親水性聚合物，易吸收水分而發(fā)生溶脹，即耐水性差，遇水后力學(xué)性能下降；此外純pva材料不具有抗菌性，限制了其在鮮切果蔬包裝中的應(yīng)用。為增強(qiáng)包裝材料的耐水性，通過物理方法，即熱處理能促進(jìn)并改善材料內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)象重排，從而達(dá)到提高耐水性；再通過化學(xué)方法，即化學(xué)氣相沉積(cvd)對材料表面進(jìn)行氟化處理可大大增強(qiáng)材料的疏水性能。對于抑菌問題，納米tio2安全無毒且具有優(yōu)越的抗菌性，已被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于食品、藥品、化妝品、以及與食品直接接觸的物體表面，除了納米材料的共性以外，納米tio2所具有的超親水性在應(yīng)用于包裝時(shí)具有自清潔和防霧效果。因此，將納米tio2與可生物降解的pva交聯(lián)復(fù)合，不僅使包裝材料具有抑菌性能，而且能夠改善pva的耐水性和力學(xué)性能。以上特點(diǎn)使其用于鮮切果蔬的包裝成為可能。

然而，現(xiàn)有報(bào)道中還未見有可降解且耐水性的pva包裝材料的任何報(bào)道，未見通過物理和化學(xué)方法改善pva包裝材料耐水性的任何報(bào)道，同時(shí)也未見耐水性的pva/tio2包裝材料在抑菌方面的任何報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種可降解的耐水性抑菌包裝材料及其制備方法，與市面上現(xiàn)有的應(yīng)用于鮮切果蔬的普通塑料包裝(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)相比，可降解的耐水性pva/納米tio2包裝材料具有制備工藝簡單、可降解性強(qiáng)、耐水性強(qiáng)、抑菌顯著、高效無毒、綠色環(huán)保、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種可降解的耐水性納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

制備可降解聚合物/納米tio2薄膜；

將所述可降解聚合物/納米tio2薄膜在熱處理后，用氟化劑進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，得到所述可降解的耐水性納米抑菌薄膜。

作為優(yōu)選方案，所述可降解聚合物/納米tio2薄膜的制備方法為：

將納米tio2、分散劑分散于可降解聚合物水溶液中，經(jīng)過超聲、脫氣處理后，采用流延法進(jìn)行制膜。

作為優(yōu)選方案，所述納米tio2的粒徑為60～100nm；所述分散劑為聚乙二醇；所述可降解聚合物水溶液制備方法為：將3g可降解聚合物粉末加入97ml純水中，95℃下攪拌，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的可降解聚合物水溶液；所述可降解聚合物選自聚乙烯醇、聚乳酸、聚維酮、淀粉中的至少一種。

作為優(yōu)選方案，所述聚乙二醇的平均分子量為400，聚乙烯醇為1797型，指的是聚合度為1700，醇解度為97％的聚乙烯醇。

作為優(yōu)選方案，所述納米tio2、分散劑的總質(zhì)量與可降解聚合物的質(zhì)量比為(1～5)：100。

作為優(yōu)選方案，所述流延成膜的溫度為25℃，相對濕度為50％。

作為優(yōu)選方案，所述超聲、脫氣處理為：超聲時(shí)間30分鐘，超聲功率為500～700w，脫氣真空度為-0.1mpa，脫氣時(shí)間為30分鐘。超生功率過小，則會影響二氧化鈦在pva中的溶解，同時(shí)延長超聲時(shí)間，功率過大則會造成能耗過大。

作為優(yōu)選方案，所述熱處理的溫度為60～100℃，時(shí)間為12～24h。若低于該溫度則pva的溶解效率將會大大降低，高于該溫度那么水浴加熱將無法達(dá)到。

作為優(yōu)選方案，所述氟化劑為1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷。

作為優(yōu)選方案，所述化學(xué)氣相沉積中，控制真空度為-0.1mpa，處理時(shí)間為12～24小時(shí)，溫度為25℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明工藝步驟簡單、包裝材料可降解性強(qiáng)、耐水性顯著、抑菌(大腸桿菌)效果顯著；

2、本發(fā)明工藝操作安全、高效無毒、綠色環(huán)保、易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及一種可降解的耐水性納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

可降解聚合物/納米tio2包裝材料的制備：3g聚乙烯醇(1797型)粉末加入97ml純水中，于95℃下加熱攪拌2小時(shí)，冷卻得到3％聚乙烯醇水溶液。將0.06g納米tio2和0.06g分散劑聚乙二醇400(peg400)加入上述聚乙烯醇(pva)水溶液中共混(tio2/pva＝2.00wt％)，在超聲功率為600w的條件下超聲30分鐘，經(jīng)真空度為-0.1mpa的真空脫氣裝置中脫氣30分鐘，采用流延法在尺寸為25cm×25cm的玻璃模具中成膜，成膜環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為50％，并平衡7天?？山到獾哪退园b的制備(耐水性處理)：上述聚乙烯醇/納米tio2包裝材料在溫度為80℃的條件下熱加工處理，處理時(shí)間24小時(shí)。在真空度為-0.1mpa的封閉裝置中放入純度為98％的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷溶液，將熱加工厚的包裝材料置入裝置中進(jìn)行氣相沉積(cvd)氟化處理時(shí)，處理時(shí)間為24小時(shí)。即制備一種可降解的耐水性抑菌包裝材料。本實(shí)施例包裝材料的耐水性(接觸角)和抑菌性結(jié)果見表1。

實(shí)施例2

本實(shí)施例涉及一種可降解的耐水性納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

可降解聚合物/納米tio2包裝材料的制備：3g聚乙烯醇(1797型)粉末加入97ml純水中，于95℃下加熱攪拌2小時(shí)，冷卻得到3％聚乙烯醇水溶液。將0.04g納米tio2和0.04g分散劑聚乙二醇400(peg400)加入上述聚乙烯醇(pva)水溶液中共混(tio2/pva＝1.33wt％)，在超聲功率為500w的條件下超聲30分鐘，經(jīng)真空度為-0.1mpa的真空脫氣裝置中脫氣30分鐘，采用流延法在尺寸為25cm×25cm的玻璃模具中成膜，成膜環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為50％，并平衡7天?？山到獾哪退园b的制備(耐水性處理)：上述聚乙烯醇/納米tio2包裝材料在溫度為60℃的條件下熱加工處理，處理時(shí)間24小時(shí)。在真空度為-0.1mpa的封閉裝置中放入純度為98％的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷溶液，將熱加工厚的包裝材料置入裝置中進(jìn)行氣相沉積(cvd)氟化處理時(shí)，處理時(shí)間為24小時(shí)。即制備一種可降解的耐水性抑菌包裝材料。本實(shí)施例包裝材料的耐水性(接觸角)和抑菌性結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

本實(shí)施例涉及一種可降解的耐水性納米抑菌薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

可降解聚合物/納米tio2包裝材料的制備：3g可降解聚合物(1797型)粉末加入97ml純水中，于95℃下加熱攪拌2小時(shí)，冷卻得到3％可降解聚合物水溶液。將0.06g納米tio2和0.06g分散劑聚乙二醇400(peg400)加入上述可降解聚合物(pva)水溶液中共混(tio2/pva＝2.00wt％)，在超聲功率為600w的條件下超聲30分鐘，經(jīng)真空度為-0.1mpa的真空脫氣裝置中脫氣30分鐘，采用流延法在尺寸為25cm×25cm的玻璃模具中成膜，成膜環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為50％，并平衡7天?？山到獾哪退园b的制備(耐水性處理)：上述可降解聚合物/納米tio2包裝材料在溫度為100℃的條件下熱加工處理，處理時(shí)間24小時(shí)。在真空度為-0.1mpa的封閉裝置中放入純度為98％的1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷溶液，將熱加工厚的包裝材料置入裝置中進(jìn)行氣相沉積(cvd)氟化處理時(shí)，處理時(shí)間為24小時(shí)。即制備一種可降解的耐水性抑菌包裝材料。本實(shí)施例包裝材料的耐水性(接觸角)和抑菌性結(jié)果見表1。

表1

表1為可降解的耐水性抑菌包裝材料的耐水性(接觸角)、以及對大腸桿菌的抑制率?？瞻资羌僷va材料，由表1可以看出，與空白相比，實(shí)施例1～3所制備的耐水性抑菌包裝材料的接觸角顯著增加，說明耐水性明顯提高，即水蒸氣滲透率降低，阻隔性增強(qiáng)。同時(shí)其對大腸桿菌的抑制效果均明顯高于純pva材料，特別是實(shí)施例3中的耐水性和抑制率均最優(yōu)。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。