[发明专利]一种纳米银聚酯生物降解保鲜膜及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物，具体地，涉及一种纳米银聚酯生物降解保鲜膜及其制备和应用。

背景技术

目前，国内食品用的保鲜膜，一般材料为聚乙烯（PE）保鲜膜、聚丙烯（PP）保鲜膜、聚氯乙烯（PVC）保鲜膜，或以这些材料为基体的复合保鲜膜。这类保鲜膜通常要加入一些增塑剂、无机填料、抗菌剂等进行混炼成膜，存在着有些活性材料不能与塑料混炼，以及添加的增塑剂易溶出的安全性问题，特别是有机抗菌剂在高温混炼过程中很容易发生化学变化，从而改变其抗菌性。故近些年绿色、安全、环保的保鲜膜，以及采用无机纳米抗菌剂的研究方兴未艾。其中，纳米级银粉成为无机纳米抗菌剂的代表性，不仅具有抗菌性还具有催化乙烯氧化的气调作用，保鲜包装材料中加入纳米银，不仅可以抑菌防腐还可加速果蔬食品释放出乙烯的氧化，减少包装中乙烯含量，从而达到良好的保鲜效果。

再者，这类保鲜膜都是一次性的，用完后随厨余垃圾混在一起被丢弃，很难回收，又不能降解，给环境造成严重危害，进一步加剧了“白色污染”的状况，因此迫切需要寻求新的降解材料替代普通保鲜膜材料，这是有效根治“白色污染”的唯一途径。

由于降解材料的研制难度大，生产成本较高，至今市场上鲜有成功的降解保鲜膜产品。

生物降解薄膜主要有天然高分子型、微生物合成型、人工合成型三大类。

天然高分子型由生物体内提取或自然环境中直接得到的一类大分子，按照结构与组成，可分为天然蛋白质、多糖及其衍生物，此外还包括一些生物合成聚酯。典型的蛋白类、多糖类物质及其衍生物有胶原、胶、环糊精、淀粉、葡聚糖、壳壳糖、透明质酸、纤维素、海藻酸衍生物、硫酸软骨素和肝素等天然高分子在自然界中资源丰富，还可自然生长，具有良好的生物相容性和可降解性，自然分解的产物可以说是完全无毒，但是由于这些分子中大部分含有大量羟基及其它极性基团，易形成分子内和分子间氢键，从而难以溶解和熔融加工；也缺乏优良的耐水性和柔韧性，膜厚度较高，机械性能较差。微生物合成型是通过微生物发酵获得的高分子材料，主要包括聚β-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯等，它们同属于聚羟基烷酸酯(PHA)。其中，聚羟基丁酸是低毒材料，目前已被用于药物控释、缝合线和人工皮肤等。但其微生物生长周期长、产率不高；菌种对碳源的吸收转化率低；聚合物分子质量分布范围较宽，且不易控制；性能与化工合成塑料相比，尚有较大差距，不适于保鲜膜的使用要求。人工合成型大多是在分子结构中引入酯基的脂肪族聚酯和少量的芳香族聚酯，其制备方法主要包括缩合聚合和开环聚合。目前已开发的芳香族聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等这类聚酯耐水性强、可抵抗细菌的侵蚀等特点，在大自然条件下无法进行生物降解。脂肪族聚酯类如聚3-羟基烷酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等，这类脂肪族聚酯类以其良好的生物相容性、生物降解性等特点日益受到关注，在生物医学材料、注塑制品等领域所应用，但在实用化进程中也存在一些缺点：如价格比较昂贵、生物降解速率过快、热稳定不好、力学性能相对较差、易水解、易老化、杂质含量较高等缺点，从而限制了这类聚酯材料在某些领域的应用。如聚对苯二甲酸丁二酸丁二醇酯等这类共聚酯的价格比较昂贵、分子量较低、支化度较低、结晶度较低、不易于生产加工等缺点，也同样的限制了这类共聚酯在某些领域的应用。为此，通过对引入芳香族组分可以提高共聚酯的刚性、熔点、改善其力学性能；通过扩链剂对共聚酯的改性可以提高共聚酯的分子量和支化度，可得到一类价格适中、性能优异、便于生产加工、生物降解速率可控的一类共聚酯，是聚酯类高分子材料发展的重点之一，同时也是解决白色污染的重要方法之一。

目前，天然高分子型、微生物合成型、人工合成型的生物降解保鲜膜主要有以下几点不足：

1.制造的母粒不能与聚乙烯树脂进行结构重组，只是物理混合及填充，是一种包囊的形式，不能形成网络架桥具有‘绳结’作用的结构，造成降解膜的降解不均匀、不完全，形成了残留的碎片或粉末，对土地造成了二次污染；

2.不能解决疏水性和亲水性平衡的问题，自粘性较差，加工成品保鲜膜不能紧贴食品表面，作为保鲜膜的功能性较差；

3.造出的母粒由于结晶度低、支化度低、粒径较大不均匀，吹制出保鲜膜较厚，透明度较差、耗材多，成本较高，不便于大规模生产加工。

发明内容