一种可缓释抗菌成分的复合材料及其制备方法与抗菌缓释袋
阅读说明：本技术 一种可缓释抗菌成分的复合材料及其制备方法与抗菌缓释袋 (Composite material capable of slowly releasing antibacterial ingredients, preparation method thereof and antibacterial slow release bag ) 是由 林志丹 熊子涵 曹琳 于 2021-10-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及抗菌薄膜材料制备技术领域,具体公开了一种可缓释抗菌成分的复合材料及其制备方法与抗菌缓释袋。所述的可缓释抗菌成分的复合材料的制备方法,其通过包含如下步骤的方法制备得到：S11.取多孔吸附材料与抗菌精油混合,得吸附有精油的多孔吸附材料；S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉混合,得抗菌缓释材料。由该方法制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料可以持续4个月以上释放精油抗菌成分,最好的实施例中,精油抗菌成分的持续释放时间达9个月。进一步地,将本发明所述的可缓释抗菌成分的复合材料包裹在由PET、PE、PA或PP制成的透气薄膜袋中制成抗菌缓释袋,所述的抗菌缓释袋可以被广泛地应用于各种需要抗菌的环境中。(The invention relates to the technical field of preparation of antibacterial film materials, and particularly discloses a composite material capable of slowly releasing antibacterial components, a preparation method thereof and an antibacterial sustained-release bag. The preparation method of the composite material capable of slowly releasing the antibacterial component comprises the following steps: s11, mixing the porous adsorption material with antibacterial essential oil to obtain the porous adsorption material adsorbed with the essential oil; s12, mixing the porous adsorption material adsorbed with the essential oil with the gelatinized starch to obtain the antibacterial slow-release material. The composite material capable of slowly releasing the antibacterial component prepared by the method can release the antibacterial component of the essential oil for more than 4 months, and in the best embodiment, the sustained release time of the antibacterial component of the essential oil reaches 9 months. Furthermore, the composite material capable of slowly releasing the antibacterial component is wrapped in a breathable film bag made of PET, PE, PA or PP to form an antibacterial sustained-release bag, and the antibacterial sustained-release bag can be widely applied to various environments needing antibacterial.)
技术领域
本发明涉及抗菌缓释材料制备技术领域，具体涉及一种可缓释抗菌成分的复合材料及其制备方法与抗菌缓释袋。
背景技术
聚乙烯薄膜，是指用聚乙烯树脂制备而成的薄膜；通常用作包装袋，如常用的食品袋、服装袋等。抗菌薄膜是在制备薄膜的树脂材料中加入一定量的抗菌剂制成的抗菌薄膜；通常加入无机的抗菌剂如纳米银、纳米氧化锌来实现抗菌作用。
大蒜精油以及芥末精油是具有抗菌作用的天然产物；将大蒜精油或芥末精油作为抗菌剂加入到薄膜材料中，可以实现天然抗菌作用，具有广阔的应用前景。但是直接将抗菌精油加入到薄膜树脂中制备得到的抗菌薄膜材料，精油容易很快挥发，导致抗菌效果不持久；因此，急需解决抗菌精油容易在薄膜材料中容易挥发的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可缓释抗菌成分的复合材料及其制备方法。
本发明所述的技术方案如下：
一种可缓释抗菌成分的复合材料的制备方法，其特征在于，通过包含如下步骤的方法制备得到：
S11.取多孔吸附材料与抗菌精油混合，得吸附有精油的多孔吸附材料；
S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉混合，得可缓释抗菌成分的复合材料。
本发明首次将抗菌精油吸附在多孔吸附材料中，然后通过淀粉封堵，可以有效地延长了延长精油的释放时间。
优选地，步骤S11中多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.3～0.6mL。
最优选地，步骤S11中多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.5mL。
优选地，步骤S11中所述的多孔吸附材料由沸石粉和高岭土按重量比为1～3:1组成。
优选地，步骤S11中所述的精油选自大蒜精油或芥末精油中的一种或二者的混合。
优选地，步骤S12中所述的吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉的重量比为2～4:1。
最优选地，步骤S12中所述的吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉的重量比为3:1。
优选地，所述的糊化后的淀粉通过如下方法制备得到：取玉米淀粉然后加入水中，搅拌均匀后在70～80℃下糊化25～40min，即得所述的糊化后的淀粉。
优选地，步骤S12中还加入碳纳米管；将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及碳纳米管混合得可缓释抗菌成分的复合材料。
优选地，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及碳纳米管的重量比为2～4:1:0.03～0.06。
最优选地，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及碳纳米管的重量比为3:1:0.05。
优选地，所述的碳纳米管为改性碳纳米管；
所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：将碳纳米管浸泡在含有2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷以及2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的溶液中6～12h，取出干燥后即得所述的改性碳纳米管；
其中，2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷在溶液中的质量分数分别为3～6％；2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸在溶液中的质量分数分别为5～10％。
优选地，2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷在溶液中的质量分数分别为5％；2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸在溶液中的质量分数分别为8％。
发明人进一步研究发现，
将抗菌精油吸附在由沸石粉和高岭土组成的多孔吸附材料中，然后通过糊化后的淀粉封堵，虽然可以有效地延长了延长精油的释放时间；但是糊化后的淀粉会在一定程度上堵塞抗菌缓释材料的微孔，从而阻止了抗菌精油的释放，造成抗菌精油不能完全释放，导致精油释放时间不能充分的延长。基于该问题，发明人通过大量的研究，惊奇的发现：在制备可缓释抗菌成分的复合材料的过程中加入碳纳米管，可以进一步延长精油的释放时间。
本发明还提供一种所述的可缓释抗菌成分的复合材料的制备方法制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料。
本发明还提供一种抗菌缓释袋，其将上述可缓释抗菌成分的复合材料包裹在由PET、PE、PA或PP或其二者以上混合后制成的透气薄膜袋中。
有益效果：本发明首次将抗菌精油吸附在多孔吸附材料中，然后通过淀粉封堵，制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料可以有效地延长了延长精油的释放时间。发明人进一步研究表明：在制备可缓释抗菌成分的复合材料的过程中加入碳纳米管，可以进一步延长精油的释放时间。实施例试验表明，由该方法制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料可以持续4个月以上释放精油抗菌成分，最好的实施例中，精油抗菌成分的持续释放时间达9个月。进一步地，将本发明所述的可缓释抗菌成分的复合材料包裹在由PET、PE、PA或PP制成的透气薄膜袋中制成抗菌缓释袋，所述的抗菌缓释袋可以被广泛地应用于各种需要抗菌的环境中。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
以下实施例中所述碳纳米管采用多壁碳纳米管，所述的多壁碳纳米管采用的是北京德科岛金科技有限公司生产的牌号为CNT106的多壁碳纳米管(管径为30-50nm，长度为10-20um)；其它未标注来源的原料，均为本领域技术人员通过常规的购买途径可以购买得到的产品；上述原料的来源并不限制本发明的保护范围。
实施例1
S11.取沸石粉和高岭土按重量比为2:1混合后组成多孔吸附材料，然后与大蒜精油混合，得吸附有精油的多孔吸附材料；所述的多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.5mL；
S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉混合，得可缓释抗菌成分的复合材料；
其中，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉的重量比为3:1；
步骤S12中，所述的糊化后的淀粉通过如下方法制备得到：取玉米淀粉然后加入水中，搅拌均匀后在75℃下糊化30min，即得所述的糊化后的淀粉；其中，玉米淀粉与水的用量比为1g:3mL。
实施例2
S11.取沸石粉和高岭土按重量比为2:1混合后组成多孔吸附材料，然后与大蒜精油混合，得吸附有精油的多孔吸附材料；所述的多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.5mL；
S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及碳纳米管混合，得可缓释抗菌成分的复合材料；
其中，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及碳纳米管的重量比为3:1:0.05；
步骤S12中，所述的糊化后的淀粉通过如下方法制备得到：取玉米淀粉然后加入水中，搅拌均匀后在75℃下糊化30min，即得所述的糊化后的淀粉；其中，玉米淀粉与水的用量比为1g:3mL。
实施例2与实施例1的区别在于，在可缓释抗菌成分的复合材料的制备过程中加入了碳纳米管。
实施例3
S11.取沸石粉和高岭土按重量比为2:1混合后组成多孔吸附材料，然后与大蒜精油混合，得吸附有精油的多孔吸附材料；所述的多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.5mL；
S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及改性碳纳米管混合，得可缓释抗菌成分的复合材料；
其中，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及改性碳纳米管的重量比为3:1:0.05；
步骤S12中，所述的糊化后的淀粉通过如下方法制备得到：取玉米淀粉然后加入水中，搅拌均匀后在75℃下糊化30min，即得所述的糊化后的淀粉；其中，玉米淀粉与水的用量比为1g:3mL；
步骤S12中，所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：将碳纳米管浸泡在含有质量分数为5％的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷以及质量分数为8％的2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中8h，取出干燥后即得所述的改性碳纳米管。
实施例3与实施例2的区别在于，在可缓释抗菌成分的复合材料的制备过程中加入了改性碳纳米管。
对比例1
S11.取沸石粉和高岭土按重量比为2:1混合后组成多孔吸附材料，然后与大蒜精油混合，得吸附有精油的多孔吸附材料；所述的多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.5mL；
S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及改性碳纳米管混合，得可缓释抗菌成分的复合材料；
其中，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及改性碳纳米管的重量比为3:1:0.05；
步骤S12中，所述的糊化后的淀粉通过如下方法制备得到：取玉米淀粉然后加入水中，搅拌均匀后在75℃下糊化30min，即得所述的糊化后的淀粉；其中，玉米淀粉与水的用量比为1g:3mL；
步骤S12中，所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：将碳纳米管浸泡在含有质量分数为13％的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷的DMSO溶液中8h，取出干燥后即得所述的改性碳纳米管。
对比例1与实施例3的区别在于，改性碳纳米管的制备方法不同，对比例1仅仅将碳纳米管浸泡在含有2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷的DMSO溶液中制备改性碳纳米管；而实施例3则是将碳纳米管浸泡在含有2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷以及2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中制备改性碳纳米管。
对比例2
S11.取沸石粉和高岭土按重量比为2:1混合后组成多孔吸附材料，然后与大蒜精油混合，得吸附有精油的多孔吸附材料；所述的多孔吸附材料与抗菌精油的用量比为1g:0.5mL；
S12.将吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及改性碳纳米管混合，得可缓释抗菌成分的复合材料；
其中，吸附有精油的多孔吸附材料与糊化后的淀粉以及改性碳纳米管的重量比为3:1:0.05；
S13.将抗菌缓释材料与低密度聚乙烯树脂混合均匀，然后经双螺杆挤出机熔融共混以及挤出后即得所述的可缓释抗菌成分的薄膜材料；抗菌缓释材料与低密度聚乙烯树脂的重量比为5：100；
步骤S12中，所述的糊化后的淀粉通过如下方法制备得到：取玉米淀粉然后加入水中，搅拌均匀后在75℃下糊化30min，即得所述的糊化后的淀粉；其中，玉米淀粉与水的用量比为1g:3mL；
步骤S12中，所述的改性碳纳米管通过如下方法制备得到：将碳纳米管浸泡在含有质量分数为13％的2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中8h，取出干燥后即得所述的改性碳纳米管。
对比例2与实施例3的区别在于，改性碳纳米管的制备方法不同，对比例2仅仅将碳纳米管浸泡在含有2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中制备改性碳纳米管；而实施例3则是将碳纳米管浸泡在含有2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷以及2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中制备改性碳纳米管。
实验例，分别取实施例1～3以及对比例1～2制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料各100g，分别装入5个烧杯中；每隔1个月检查各个烧杯中是否有大蒜精油的气味并进行记录；实验结果见表1。
表1.本发明可缓释抗菌成分的薄膜材料精油缓释时间
精油缓释时间
实施例1可缓释抗菌成分的薄膜材料
4个月
实施例2可缓释抗菌成分的薄膜材料
6个月
实施例3可缓释抗菌成分的薄膜材料
9个月
对比例1可缓释抗菌成分的薄膜材料
6个月
对比例2可缓释抗菌成分的薄膜材料
6个月
从表1实验数据可以看出，实施例1制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料为其精油释放时间为4个月，具有较长的精油释放时间。
从表1实验数据可以看出，实施例2制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料为其精油释放时间为6个月，与实施例1相比，有着大幅的提高，这说明：在制备可缓释抗菌成分的复合材料的过程中加入碳纳米管，可以有效地延长精油的释放时间。
从表1实验数据可以看出，实施例3制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料为其精油释放时间为9个月，与实施例2相比，进一步大幅的提高，这说明，在制备可缓释抗菌成分的复合材料的过程中加入由本发明所述方法制备得到的改性碳纳米管，与加入未改性的碳纳米管相比，又可以进一步大幅延长精油的释放时间。
从表1实验数据可以看出，对比例2和3制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料为其精油释放时间为6个月，与实施例2相当，大幅小于实施例3；这说明：改性碳纳米管的改性方法十分关键；只有将碳纳米管浸泡在含有2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷以及2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中制备改性碳纳米管才能大幅提高制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料的精油释放时间；仅仅将碳纳米管浸泡在含有2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷或2-氨基-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸的DMSO溶液中制备改性碳纳米管并不能提高制备得到的可缓释抗菌成分的复合材料的精油释放时间。