一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》是安徽國泰印務有限公司於2013年4月27日申請的發明專利，該專利申請號為2013101538799，公布號為CN103205049A，專利公布日為2013年7月17日，發明人是焦國平、王華林、翟林峰、齊繼業。

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》公開了一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法，其中高阻隔抗菌PE膜是將納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，通過擠出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述納米複合改性母料的質量為所述LDPE基體樹脂質量的3-8%；所述納米複合改性母料由負載納米ZnO的有機蒙脫土、LDPE和馬來酸酐接枝聚乙烯共混擠出得到，所述負載納米ZnO的有機蒙脫土是由負載納米ZnO的蒙脫土與插層劑插層複合後得到，所述負載納米ZnO的蒙脫土是由蒙脫土負載納米ZnO後得到。該發明高阻隔抗菌PE膜與純PE膜相比，氧氣透過量降低了31%，水氣透過量下降40%，抗菌率達到99.7%。

2020年7月17日，《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。

基本介紹

• 中文名：一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法
• 公布號：CN103205049A
• 公布日：2013年7月17日
• 申請號：2013101538799
• 申請日：2013年4月27日
• 申請人：安徽國泰印務有限公司
• 地址：安徽省安慶市桐城市文昌私營工業園
• 發明人：焦國平、王華林、翟林峰、齊繼業
• 代理機構：安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人：吳啟運
• Int.Cl.：C08L23/06(2006.01)I、C08L51/06(2006.01)I、C08K9/12(2006.01)I、C08K9/04(2006.01)I、C08K3/22(2006.01)I等
• 類別：發明專利

專利背景

PE薄膜是一種半透明、質地柔軟的薄膜，具有良好的化學穩定性、耐溫性、熱封性和防潮性，廣泛套用於食品、醫藥類包裝材料。其主要缺點是對氧氣、水汽等的阻隔性以及抗菌效果較差。截至2013年4月，儘管是套用最廣泛、用量最大的一種塑膠包裝薄膜，但常限用於複合軟包裝材料的內層薄膜。

發明內容

專利目的

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》旨在提供一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法，所要解決的技術問題是對PE進行改性，以提高PE包裝膜的阻隔性和抗菌性能。

技術方案

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》是將納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，通過擠出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述納米複合改性母料的質量為所述LDPE基體樹脂質量的3-8%；所述納米複合改性母料由負載納米ZnO的有機蒙脫土、LDPE和馬來酸酐接枝聚乙烯共混擠出得到，所述負載納米ZnO的有機蒙脫土是由負載納米ZnO的蒙脫土與插層劑插層複合後得到，所述負載納米ZnO的蒙脫土是由蒙脫土負載納米ZnO後得到，各組份配比量為：納米ZnO2.5-10.5份，蒙脫土10-30份，插層劑與負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，LDPE100份，馬來酸酐接枝聚乙烯10-30份；所述低密度聚乙烯的數均分子量為20000-30000；所述蒙脫土的粒徑為60-80微米，經過溶脹、片層之間的撐開和剝離，尺寸會進一步降低為納米級。所述馬來酸酐接枝聚乙烯的接枝率為0.6-1%，為實驗室合成，合成方法參照林松柏，肖聰明，吳宏，等.聚乙烯接枝馬來酸酐/聚氯乙烯共混體系的研究，中國塑膠，2003，17（8）：28-31。所述納米複合改性母料中納米ZnO的質量為蒙脫土質量的25-35%。

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》採用納米ZnO和蒙脫土對LDPE進行複合改性，包括母料的製備和吹塑成型各單元過程，其特徵在於所述母料的製備按以下步驟操作：

1）將蒙脫土分散在1摩爾·升的鋅鹽水溶液中，固液比1-2克/毫升，65℃下恆溫攪拌4小時，過濾並反覆洗滌至濾液中無鋅離子（0.1摩爾·升的NaS溶液檢驗），80℃下鼓風乾燥24小時後，放入馬弗爐中400℃烘烤2小時，得負載納米ZnO的蒙脫土，負載量為25-35%。所述負載量是指負載納米ZnO的蒙脫土中含有的納米ZnO的質量占蒙脫土質量的百分比。

2）將所述負載納米ZnO的蒙脫土分散在去離子水中，加入插層劑，所述插層劑與

所述負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，65℃下恆溫攪拌5小時，過濾並充分洗滌，然後真空乾燥48小時，研磨過篩得負載納米ZnO的有機蒙脫土；

3）將所述負載納米ZnO的有機蒙脫土、LDPE和馬來酸酐接枝聚乙烯加入高混機中混合均勻，室溫共混30-50分鐘，靜置20-28小時，再通過雙螺桿擠出機擠出造粒製得納米複合改性母料。所述吹塑成型是將所述納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，所述納米複合改性母料的質量為LDPE基體樹脂質量的3-8%，採用擠出吹膜系統吹塑成型，得到高阻隔抗菌PE膜。步驟1）中所述鋅鹽選自醋酸鋅、硝酸鋅、氯化鋅或硫酸鋅等有機或無機鋅鹽。步驟2）中所述插層劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨等烷基季銨鹽。步驟3）中擠出造粒時雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100-140轉/分鐘，優選120轉/分鐘，機頭溫度為140-170℃，優選160℃。

改善效果

與純PE膜相比較，《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》製備的PE膜材料氧氣透過量下降了31%，水氣透過量下降了40%，抗菌率達到99.7%。該發明PE膜由於其阻隔性好，保鮮，防濕，防霜凍，隔氧，耐油，可廣泛用於輕重包裝，如各種鮮果、肉食品、醬菜、鮮奶、液體飲料、醫藥用品等。該發明的優勢主要體現在：採用廉價的具有抗菌作用的納米ZnO和具有增強增韌且抗阻隔的蒙脫土對PE薄膜進行協同改性，有效改善了PE薄膜的抗菌性和阻隔性，拓寬了PE膜作為包裝材料在食品和醫藥等領域的套用。

技術領域

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》屬於食品、醫藥類包裝膜材料的製備技術，特別涉及一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法。

權利要求

1.《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》其特徵在於：所述高阻隔抗菌PE膜是將納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，通過擠出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述納米複合改性母料的質量為所述LDPE基體樹脂質量的3-8%；所述納米複合改性母料由負載納米ZnO的有機蒙脫土、LDPE和馬來酸酐接枝聚乙烯共混擠出得到，所述負載納米ZnO的有機蒙脫土是由負載納米ZnO的蒙脫土與插層劑插層複合後得到，所述負載納米ZnO的蒙脫土是由蒙脫土負載納米ZnO後得到，各組份配比量為：納米ZnO2.5-10.5份，蒙脫土10-30份，插層劑與負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，LDPE100份，馬來酸酐接枝聚乙烯10-30份；所述低密度聚乙烯的數均分子量為20000-30000；所述馬來酸酐接枝聚乙烯的接枝率為0.6-1%；所述負載納米ZnO的蒙脫土中納米ZnO的負載量為蒙脫土質量的25-35%。2.一種權利要求1所述的高阻隔抗菌PE膜的製備方法，包括母料的製備和吹塑成型各單元過程，其特徵在於所述母料的製備按以下步驟操作：1）將蒙脫土分散在1摩爾·升的鋅鹽水溶液中，65℃下恆溫攪拌4小時，過濾並反覆洗滌至濾液中無鋅離子，80℃下鼓風乾燥24小時後，放入馬弗爐中400℃烘烤2小時，得負載納米ZnO的蒙脫土，負載量為25-35%；所述鋅鹽選自醋酸鋅、硝酸鋅、氯化鋅或硫酸鋅等有機或無機鋅鹽；2）將所述負載納米ZnO的蒙脫土分散在去離子水中，加入插層劑，所述插層劑與所述負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，65℃下恆溫攪拌5小時，過濾並充分洗滌，然後真空乾燥48小時，研磨過篩得負載納米ZnO的有機蒙脫土；所述插層劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十八烷基三甲基氯化銨等烷基季銨鹽；3）將所述負載納米ZnO的有機蒙脫土、LDPE和馬來酸酐接枝聚乙烯加入高混機中混合均勻，再通過雙螺桿擠出機擠出造粒製得納米複合改性母料。

3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於：步驟3）中擠出造粒時雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100-140轉/分鐘，機頭溫度為140-170℃。

4.根據權利要求2或3所述的製備方法，其特徵在於：步驟3）中擠出造粒時雙螺桿擠出機的螺桿轉速為120轉/分鐘，機頭溫度為160℃。

實施方式

《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》實施例中使用的低密度聚乙烯為中石化天然氣股份有限公司大慶石化分公司生產，牌號LDPE2426H。該發明原料中馬來酸酐接枝聚乙烯為實驗室合成，合成方法參照林松柏，肖聰明，吳宏，等。聚乙烯接枝馬來酸酐/聚氯乙烯共混體系的研究，中國塑膠，2003，17（8）：28-31。接枝率為0.6-1%。

• 實施例1

該實施例中高阻隔抗菌PE膜是將納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，通過擠出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述納米複合改性母料的質量為所述LDPE基體樹脂質量的5%。各組份配比為：LDPE100份，納米ZnO6.0份，蒙脫土20份，馬來酸酐接枝聚乙烯20份；其製備方法如下：1）先將20質量份的蒙脫土分散在1摩爾·升的氯化鋅水溶液中，固液比1克/10毫升，65℃下恆溫攪拌4小時，過濾並反覆洗滌至濾液中無鋅離子，80℃下鼓風乾燥24小時後，放入馬弗爐中400℃烘烤2小時，得負載量為30%的負載納米ZnO的蒙脫土。2）將步驟1）得到的負載納米ZnO的蒙脫土分散在去離子水中，加入插層劑十六烷基三甲基溴化銨，插層劑與負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，65℃下恆溫攪拌5小時，過濾並充分洗滌，然後真空乾燥48小時，研磨過200目篩得負載納米ZnO的有機蒙脫土。3）將步驟2）得到的負載納米ZnO的有機蒙脫土與100質量份的LDPE、20質量份的馬來酸酐接枝聚乙烯按比例置於高混機中混合40分鐘後靜置24小時，再利用雙螺桿擠出機造粒製得納米複合改性母料，其中，螺桿轉速為120轉/分鐘，擠出機機頭溫度為160℃。 4）將經步驟3）得到的納米複合改性母料按5%的質量比例添加到LDPE基體樹脂中，採用擠出吹膜系統吹塑成型，得到兼具阻隔性和抗菌性的PE膜。對該實施例的產品性能進行檢測，其中氧氣透過量按GB/T1038-2000檢測，水氣透過量按GB/T1037-1988檢測，抗菌率按QB/T2591-2003檢測，檢測結果見表1。

• 實施例2

該實施例中高阻隔抗菌PE膜是將納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，通過擠出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述納米複合改性母料的質量為所述LDPE基體樹脂質量的3%。各組份配比為：LDPE100份，納米ZnO8.0份，蒙脫土30份，馬來酸酐接枝聚乙烯30份；其製備方法如下：1）先將30質量份的蒙脫土分散在1摩爾·升的氯化鋅水溶液中，固液比1克/10毫升，65℃下恆溫攪拌4小時，過濾並反覆洗滌至濾液中無鋅離子，80℃下鼓風乾燥24小時後，放入馬弗爐中400℃烘烤2小時，得負載量為27%的負載納米ZnO的蒙脫土。2）將步驟1）得到的負載納米ZnO的蒙脫土分散在去離子水中，加入插層劑十六烷基三甲基溴化銨，插層劑與負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，65℃下恆溫攪拌5小時，過濾並充分洗滌，然後真空乾燥48小時，研磨過200目篩得負載納米ZnO的有機蒙脫土。 3）將步驟2）得到的負載納米ZnO的有機蒙脫土與100質量份的LDPE、30質量份的馬來酸酐接枝聚乙烯按比例置於高混機中混合40分鐘後靜置24小時，再利用雙螺桿擠出機造粒製得納米複合改性母料，其中，螺桿轉速為120轉/分鐘，擠出機機頭溫度為160℃。 4）將經步驟3）得到的納米複合改性母料按3%的質量比例添加到LDPE基體樹脂中，採用擠出吹膜系統吹塑成型，得到兼具阻隔性和抗菌性的PE膜。對該實施例的產品性能進行檢測，其中氧氣透過量按GB/T1038-2000檢測，水氣透過量按GB/T1037-1988檢測，抗菌率按QB/T2591-2003檢測，檢測結果見表1。

• 實施例3

該實施例中高阻隔抗菌PE膜是將納米複合改性母料添加到LDPE基體樹脂中，通過擠出吹塑得到高阻隔抗菌PE膜；所述納米複合改性母料的質量為所述LDPE基體樹脂質量的8%。各組份配比為：LDPE100份，納米ZnO3.2份，蒙脫土10份，馬來酸酐接枝聚乙烯10份；其製備方法如下：1）先將10質量份的蒙脫土分散在1摩爾·升的醋酸鋅水溶液中，固液比1克/10毫升，65℃下恆溫攪拌4小時，過濾並反覆洗滌至濾液中無鋅離子，80℃下鼓風乾燥24小時後，放入馬弗爐中400℃烘烤2小時，得負載量為32%的負載納米ZnO的蒙脫土。2）將步驟1）得到的負載納米ZnO的蒙脫土分散在去離子水中，加入插層劑十六烷基三甲基氯化銨，插層劑與負載納米ZnO的蒙脫土的質量比為1:4，65℃下恆溫攪拌5小時，過濾並充分洗滌，然後真空乾燥48小時，研磨過200目篩得負載納米ZnO的有機蒙脫土。 3）將步驟2）得到的負載納米ZnO的有機蒙脫土與100質量份的LDPE、10質量份的馬來酸酐接枝聚乙烯按比例置於高混機中混合40分鐘後靜置24小時，再利用雙螺桿擠出機造粒製得納米複合改性母料，其中，螺桿轉速為120轉/分鐘，擠出機機頭溫度為160℃。 4）將經步驟3）得到的納米複合改性母料按8%的質量比例添加到LDPE基體樹脂中，採用擠出吹膜系統吹塑成型，得到兼具阻隔性和抗菌性的PE膜。對該實施例的產品性能進行檢測，其中氧氣透過量按GB/T1038-2000檢測，水氣透過量按GB/T1037-1988檢測，抗菌率按QB/T2591-2003檢測，檢測結果見表1。

表1

	氧氣透過量（立方厘米/平方米·24小時標準大氣壓）	水氣透過量（克/平方米·24小時）	抗菌率（%）
實施例1	828	3.91	99.2
實施例2	800	3.58	99.4
實施例3	789	3.42	99.7
純PE膜	1200	6.5	66.7

榮譽表彰

2020年7月17日，《一種高阻隔抗菌PE膜及其製備方法》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。