一种生物质抗菌塑料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种生物质抗菌塑料及其制备方法 (Biomass antibacterial plastic and preparation method thereof ) 是由 韦小玉 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及生物质塑料技术领域,具体涉及一种生物质抗菌塑料及其制备方法。包括以下质量份数的原料聚乳酸30～60份、聚羟基脂肪酸酯10～20份、壳聚糖20～40份、抗菌剂10～30份、增塑剂5～20份、交联剂5～10份、pH缓冲剂1～5份、溶剂30～50份；制备的生物质塑料,强度和结构稳定性提高,使用过程具有良好的抗菌性能,同时也具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境。(The invention relates to the technical field of biomass plastics, in particular to a biomass antibacterial plastic and a preparation method thereof. The antibacterial agent comprises, by mass, 30-60 parts of polylactic acid, 10-20 parts of polyhydroxyalkanoate, 20-40 parts of chitosan, 10-30 parts of an antibacterial agent, 5-20 parts of a plasticizer, 5-10 parts of a cross-linking agent, 1-5 parts of a pH buffering agent and 30-50 parts of a solvent; the prepared biomass plastic has improved strength and structural stability, has good antibacterial performance and good biodegradability in the using process, can be completely degraded by microorganisms in nature after being used, and finally generates carbon dioxide and water without polluting the environment.)
技术领域
本发明涉及生物质塑料
技术领域
，具体涉及一种生物质抗菌塑料及其制备方法。背景技术
随着对化石能源认知的增加，环保意识的增强，广大民众认识到以石油等化工原料生产的塑料制品，不仅需要消耗大量能源，而且因不可降解或者难降解，对环境造成巨大压力。目前，海洋和海洋生物的微塑料，进一步使得民众认识到不可降解的塑料可能会在食物链中累积，进而可能影响人类的健康。基于环保和生态问题，推出一系列的“限塑令”，有利于控制“白色污染”的蔓延，减少不可降解塑料的使用，以可降解塑料替代，尤其是在食品包装方面，生物质塑料或者生物质可降解逐渐发展并替代传统塑料，成为趋势。
然而，食品包装领域会涉及到防止各类细菌滋生、防止食品变质的问题，以保障食品安全。传统防止食品中细菌滋生、防止食品变质问题是将抗菌剂添加到食品中，但现有技术的抗菌剂一方面会影响食品的口味，另一方面，需要添加过量的抗菌剂在食品中，会影响人类的健康。为此，在食品包装袋或者包装系统中加入抗菌剂是新的研究方向，而食品包装袋中加入抗菌剂，相较于包装材料、抗菌小袋和食品的抗菌包装系统而言，更加美观、节省空间等；此外，消费者更希望能够出现天然、有机的包装材料和抗菌剂，使被包装的食品更加安全健康。因可降解的塑料膜材料中加入天然的抗菌物质，是解决上诉问题，符合认知，环保、节能、可持续的好方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质抗菌塑料及其制备方法，针对现有化石能源塑料不可降解，不可持续利用问题和食品塑料包装膜/袋抗菌性差的问题，发明一种生物质的、可降解、抗菌性能好的塑料。制备成生物质塑料，强度和结构稳定性提高，使用过程具有良好的抗菌性能，同时也具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物质抗菌塑料，包括以下质量份数的原料：
所述生物质抗菌塑料，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的溶剂放入烧杯中，然后加入质量份数的抗菌剂，120r/min的速度搅拌，搅拌30min后，加入pH缓冲剂调节pH值，使得溶液为中性溶液，再加入质量份数的壳聚糖，继续搅拌2h后；放入真空干燥箱中，设置温度为60～100℃，真空度为-0.1MPa，干燥6～8h，得到混合物A，备用；
步骤二：取质量份数的聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯混合均匀后，共同破碎过200目筛，得到混合物B，备用；
步骤三：取步骤一得到的混合物A和步骤二得到的混合物B混合均匀，放入到加压式密炼机中，再加入质量份数的增塑剂和交联剂，在熔融状态下进行混炼，混炼均匀后，取出，放入鼓风干燥箱中，80℃干燥6～12h后，进入成型设备中，制成得到生物质抗菌塑料。
所述聚乳酸为改性聚乳酸，即将聚乳酸放入高压反应釜中，再分别依次加入对苯二甲醛、二乙烯三胺、三(2-氨基乙基)胺，设置高压反应釜温度为200℃，压力为10MPa，搅拌速度为180r/min，反应4h后冷却到室温得到改性聚乳酸，其中聚乳酸、对苯二甲醛、二乙烯三胺、三(2-氨基乙基)胺的质量比例为聚乳酸：对苯二甲醛：二乙烯三胺：三(2-氨基乙基)胺＝10:2:1:2。
所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚醋和3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚醋的混合物，质量比例为3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚醋：3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚醋＝3：5。
所述抗菌剂为天然抗菌剂，是动物源抗菌剂和微生物源抗菌剂按照动物源抗菌剂：微生物源抗菌剂质量比例为1：1的混合物。
所述动物源抗菌剂为动物溶菌酶、乳过氧化物酶的一种或混合；所述微生物源抗菌剂为乳酸链球菌素、片球菌素、乳酸菌、酵母菌、非聚烯抗生素中的一种或多种。
所述增塑剂为甘油、异山梨醇和邻苯二甲酸二甲酯的混合物，质量比例为甘油：山梨醇：邻苯二甲酸二甲酯＝1：1：3。
所述交联剂为海藻酸钠、三亚乙基四胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。
所述溶剂为无水乙醇或超纯水。
所述抗菌剂还包括植物源抗菌剂，植物源抗菌剂为麝香草酚、肉桂精油、丁香精油中的一种，植物源抗菌剂为辅助抗菌剂，与其它抗菌剂相配合，增加抗菌性能和提供香味。
本发明的有益效果：
1、本发明采用聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯和壳聚糖作为主料，主料具有相容性，均为无毒、无刺激的高分子材料，共混互配，制备成生物质塑料，具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，再添加抗菌剂，使得生物质塑料具有抗菌属性，且抗菌剂天然，安全，能够应用在日常生活中或食品包装领域。
2、本发明使用的聚羟基脂肪酸酯是改性聚羟基脂肪酸酯，使用苯二甲醛(TPA)、二乙烯三胺(DETA)、三(2-氨基乙基)胺(TREN)复合成动态亚胺聚合物，对聚乳酸改性，制成的塑料在具有聚乳酸塑料高强度的基础上，增加了聚乳酸塑料的韧性；同时，聚羟基脂肪酸酯的使用，使得生物质塑料的拉升强度提高，降解条件变温和。
3、本发明主料添加壳聚糖，不仅是生物质塑料的成膜的基本材料，与聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯共混互配，共同制成生物质塑料，而且壳聚糖具有大量-NH+3具有良好的抗菌性能，与抗菌剂相互协调，提高生物质塑料的抗菌能力。
4、本发明抗菌剂为天然抗菌剂，是动物源抗菌剂和微生物源抗菌剂按照动物源抗菌剂：微生物源抗菌剂质量比例为1：1的混合物。动物源抗菌剂为动物溶菌酶、乳过氧化物酶，所述微生物源抗菌剂为乳酸链球菌素、片球菌素、乳酸菌、酵母菌、非聚烯抗生素。动物源抗菌剂中动物溶菌酶、乳过氧化物酶的使用，使得细菌失去活性，不能大量繁殖，起到抗菌性能；所述微生物源抗菌剂针对特定的细菌，针对性强，抗菌效果好。
5、增塑剂和交联剂的使用，使得生物质塑料的整体结构稳定，强度和结构稳定性提高。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种生物质抗菌塑料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸30份，聚羟基脂肪酸酯10份，壳聚糖20份，抗菌剂10份，增塑剂5份，交联剂5份，pH缓冲剂1份，溶剂30份；
所述抗菌剂为天然抗菌剂，是动物源抗菌剂和微生物源抗菌剂按照动物源抗菌剂：微生物源抗菌剂质量比例为1：1的混合物；动物源抗菌剂为动物溶菌酶；所述微生物源抗菌剂为乳酸链球菌素；
所述生物质抗菌塑料，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的溶剂放入烧杯中，然后加入质量份数的抗菌剂，120r/min的速度搅拌，搅拌30min后，加入pH缓冲剂调节pH值，使得溶液为中性溶液，再加入质量份数的壳聚糖，继续搅拌2h后；放入真空干燥箱中，设置温度为60℃，真空度为-0.1MPa，干燥6h，得到混合物A，备用；
步骤二：取质量份数的聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯混合均匀后，共同破碎过200目筛，得到混合物B，备用；
步骤三：取步骤一得到的混合物A和步骤二得到的混合物B混合均匀，放入到加压式密炼机中，再加入质量份数的增塑剂和交联剂，在熔融状态下进行混炼，混炼均匀后，取出，放入鼓风干燥箱中，80℃干燥6h后，进入成型设备中，制成得到生物质抗菌塑料。
实施例2
一种生物质抗菌塑料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸60份，聚羟基脂肪酸酯20份，壳聚糖40份，抗菌剂30份，增塑剂20份，交联剂10份，pH缓冲剂5份，溶剂50份；
所述抗菌剂为天然抗菌剂，是动物源抗菌剂和微生物源抗菌剂按照动物源抗菌剂：微生物源抗菌剂质量比例为1：1的混合物。
所述动物源抗菌剂为乳过氧化物酶；所述微生物源抗菌剂为乳酸链球菌素、片球菌素；
所述生物质抗菌塑料，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的溶剂放入烧杯中，然后加入质量份数的抗菌剂，120r/min的速度搅拌，搅拌30min后，加入pH缓冲剂调节pH值，使得溶液为中性溶液，再加入质量份数的壳聚糖，继续搅拌2h后；放入真空干燥箱中，设置温度为100℃，真空度为-0.1MPa，干燥8h，得到混合物A，备用；
步骤二：取质量份数的聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯混合均匀后，共同破碎过200目筛，得到混合物B，备用；
步骤三：取步骤一得到的混合物A和步骤二得到的混合物B混合均匀，放入到加压式密炼机中，再加入质量份数的增塑剂和交联剂，在熔融状态下进行混炼，混炼均匀后，取出，放入鼓风干燥箱中，80℃干燥12h后，进入成型设备中，制成得到生物质抗菌塑料。
实施例3
一种生物质抗菌塑料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸45份，聚羟基脂肪酸酯15份，壳聚糖30份，抗菌剂20份，增塑剂15份，交联剂8份，pH缓冲剂3份，溶剂40份；
所述抗菌剂为天然抗菌剂，是动物源抗菌剂和微生物源抗菌剂按照动物源抗菌剂：微生物源抗菌剂质量比例为1：1的混合物。
所述动物源抗菌剂为动物溶菌酶、乳过氧化物酶的混合；所述微生物源抗菌剂为乳酸链球菌素、乳酸菌、非聚烯抗生素；
所述生物质抗菌塑料，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的溶剂放入烧杯中，然后加入质量份数的抗菌剂，120r/min的速度搅拌，搅拌30min后，加入pH缓冲剂调节pH值，使得溶液为中性溶液，再加入质量份数的壳聚糖，继续搅拌2h后；放入真空干燥箱中，设置温度为80℃，真空度为-0.1MPa，干燥7h，得到混合物A，备用；
步骤二：取质量份数的聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯混合均匀后，共同破碎过200目筛，得到混合物B，备用；
步骤三：取步骤一得到的混合物A和步骤二得到的混合物B混合均匀，放入到加压式密炼机中，再加入质量份数的增塑剂和交联剂，在熔融状态下进行混炼，混炼均匀后，取出，放入鼓风干燥箱中，80℃干燥9h后，进入成型设备中，制成得到生物质抗菌塑料。
对实施例1～实施例3的性能测试结果如下表
由表可知，按照本发明方法与配方制备的一种生物质抗菌塑料具有良好的力学性能，抗菌性能好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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