[发明专利]一种壳聚糖抗菌外表面改性聚乳酸挤出线材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖抗菌外表面改性聚乳酸挤出线材及其制备方法，该线材包括如下质量组分：聚乳酸70‑95%、粉末填料0‑20%、扩链剂0‑5%、壳聚糖5‑10%，所述聚乳酸挤出线材采用同向双螺杆或单螺杆挤出机进行共混挤出加工，并通过第2/3节尾端螺杆侧喂技术实现壳聚糖抗菌成分主要积聚在线材外表面，使得外表面具有优异抗菌性和生物亲和性的同时，不影响线材主体聚乳酸材料的优良的机械性能，以及具有加工流动性好，适宜挤出成型等特性；所得产品具有良好的生物相容性，对白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等三种典型菌抑菌率达到70％以上，可以广泛使用于各类食品、卫生、医疗场景中。

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖抗菌外表面改性聚乳酸挤出线材及其制备方法，属于医用高分子材料及制品领域。

背景技术

聚乳酸材料因其优秀的生物亲和力与环保可降解特性，已逐渐取代传统塑料如PE、PVC等成为日化、包装、卫生领域的主流材料之一。然而，针对挤出线材材料的一些特殊性能需求，聚乳酸材料的改性及加工技术、配方等还尚不如传统高分子材料成熟可靠，尤其是食品及医用材料及制品中非常重要的抗菌性能，对聚乳酸材料改性技术手段还有很大的发展空间。

结合近年来生物质分子抗菌技术的发展，利用壳聚糖、纤维素等天然多糖优异的抗菌性改性的高分子材料已成为抗菌改性技术及配方的重要方案，因此，天然多糖改性聚乳酸材料也自然成为一种本专业技术人员易于想见的一种技术手段：例如中国发明专利CN201110113519.7公开了一种加入壳聚糖改性聚乳酸的复合材料的制备方法。

但是天然多糖基本都为水溶性高分子，与聚乳酸材料相容性非常差，直接加入材料基体并均匀分散会严重影响聚乳酸材料的机械性能和加工性，此外多糖抗菌成分只有分布在在材料表面才能发挥抗菌作用，而在基质材料内均匀分布则意义不大，不但影响性能，且不能有效发挥抗菌作用，并徒增成本。

发明内容

本发明的目的是为解决上述壳聚糖改性聚乳酸导致性能下降且抗菌效能不足的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种壳聚糖抗菌外表面改性聚乳酸挤出线材，包括如下质量组分：聚乳酸70-95% 、粉末填料0-20%、扩链剂0-5%、壳聚糖5-10%。

进一步地，所述粉末填料为滑石粉、碳酸钙粉末和塑化淀粉中的一种或多种。

进一步地，所述扩链剂为含有2-10个碳原子的小分子二醇。

进一步地，所述壳聚糖为脱酰度80-100%范围内的甲壳素衍生物。

进一步地，所述壳聚糖主要分布在线材外表面。

进一步地，所述壳聚糖在线材外层0.3mm厚度范围内的含量占其总份量的70%以上。

第二方面，本发明提供一种壳聚糖抗菌外表面改性聚乳酸挤出线材的制备方法得到，包括如下步骤：(1)将相应份量的聚乳酸和扩链剂加入反应釜中，在85-105℃温度下搅拌30-60分钟后，经混合配料系统注入螺杆挤出机；（2）同时在单螺杆挤出机喂料口通过计量泵加入相应份量的粉末填料；（3）在螺杆挤出机的套筒组合的节数的第2/3节处加装侧喂进料套筒，所述第2/3节为四舍五入取整值；（4）通过所述侧喂进料套筒喂入相应份量的壳聚糖组份。

根据理论分析和前期大量实验验证，侧面喂入物料时，由于机筒中的物料已经充分塑化，流动性较好，刚刚喂入的物料需要一定时间塑化，而在流动性较差的时候，会由于推进速度较慢，集中在筒腔外侧，因此与主物料构成芯壳结构的分层，而大约1/3段行程后，侧喂料也将充分塑化，此时从模头挤出将得到塑型良好的产品，过早喂入会导致充分共混，芯壳结构消失，过晚喂入会导致辅料塑化不充分，挤出型材不良。

具体地，如果单螺杆挤出机或同向双螺杆挤出机套筒组合的节数为8节，则8*2/3≈5.33，四舍五入取整数为5，即所述侧喂进料套筒设于所述单螺杆挤出机或同向双螺杆挤出机的第5节套筒处。