[發(fā)明專利]一種具有抗氧化抗菌可生物降解食品包裝材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010797729.1
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112063135B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余厚詠;李芳;李營戰(zhàn);關(guān)瑩;周穎
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L69/00;C08L1/10;C08B3/10;B65D65/46
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 金杭

本發(fā)明提出了一種具有抗氧化抗菌可生物降解食品包裝材料的制備方法，采用方法的要點是將肉桂酰氯(Cc)改性纖維素納米晶(CNC)作為基體增強聚(3?羥基丁酸酯?co?3?羥基戊酸酯)(PHBV)的同時賦予其抗氧化性和抗菌性，在室溫狀態(tài)下加入肉桂酰氯與纖維素納米晶連續(xù)酯化反應(yīng)生成纖維素納米晶?肉桂(CNC?Cc)的雜化材料后，通過皮克林乳液方法制備得到納米復(fù)合材料，即食品包裝材料，增強CNC在復(fù)合基體中的分散均勻性。本發(fā)明制備的納米復(fù)合材料兼具高強度、高韌性、生物可降解性、抗氧化性以及抗菌性，而且還擁有優(yōu)異結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、防腐性，在食品包裝、綠色快遞包裝等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種纖維素納米晶體雜化材料的制備方法，特別涉及一種具有抗氧化抗菌可生物降解食品包裝材料的制備方法，屬于高分子材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，我國“限塑令”實施已有十余年，雖有一定成效但仍然屢限不止，再加上快遞、外賣等新業(yè)態(tài)迅猛發(fā)展，給塑料垃圾污染治理帶來新的挑戰(zhàn)。在過去幾十年中，從環(huán)境和工業(yè)角度來看，傳統(tǒng)石油基包裝材料和傳統(tǒng)塑料包裝材料自然降解度很大，長時間不易腐爛，對環(huán)境的污染正成為一個嚴峻的問題。食品包裝中使用具有“取之于自然，回歸自然”特性的新型生物降解塑料可以替代石油基塑料包裝材料，因而急需一種可比性能的可生物降解的納米復(fù)合材料。

聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)(PHBV)生物塑料是由天然植物玉米秸稈等細菌發(fā)酵產(chǎn)生的，其具有生物降解能力，無毒，友好的環(huán)境效應(yīng)和生物相容性，日益成為一種納米復(fù)合食品包裝材料的理想選擇，尤其是全球生物塑料市場，2020年經(jīng)濟價值為438億美元，復(fù)合年增長率為28.8％。但是，PHBV聚合物具有一些結(jié)構(gòu)與性能的缺陷，例如球晶尺寸大，脆性，半結(jié)晶，加工窗口窄，熱學(xué)性能和機械性能差，成核密度低等極大限制了其在生物塑料領(lǐng)域的應(yīng)用。

從肉桂皮中分離提純出一種名為肉桂酸有機酸，主要用于香精香料、食品添加劑、醫(yī)藥工業(yè)、美容、農(nóng)藥、有機合成等方面。無毒且生物相容的肉桂因其苯環(huán)和相鄰的碳雙鍵的共軛結(jié)構(gòu)，具有較強的紫外線吸收能力且對多種細菌具有很高的抗菌活性，被廣泛應(yīng)用于納米填料。除此之外，肉桂的營養(yǎng)成分揭示了大量的維生素和礦物質(zhì)，主要的生物活性化合物是多酚和肉桂醛，肉桂的抗菌，抗氧化，抗炎，抗腫瘤等特性在多項研究中有報道。Regiane等人在期刊Trends in Food ScienceTechnology上發(fā)表的《Revisiting anancient spice with medicinal purposes:Cinnamon》文章(Trends.Food Sci.Tech2017,62:154-169)介紹了其諸多潛在應(yīng)用。

(CN110128803A)提出改性細菌纖維素晶須分散液和聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)溶液混合沉淀后得到改性BCW/PHBV復(fù)合材料。本發(fā)明以纖維素納米晶(CNC)-肉桂酰氯(Cc)為模板，通過酯化法將抗菌的肉桂酸接枝在CNC制備納米雜化材料用于雙功能增強PHBV，CNC具有優(yōu)異的生物相容性、比表面積大、可再生等優(yōu)點，除此之外因為肉桂酸具有疏水性和獨特的結(jié)構(gòu)對多種細菌具有很高的抗菌活性且具有消除自由基的抗氧化活性。所得雜化材料同時還兼具CNC和PHBV的生物相容性，并已被探索用于抗菌納米填料、食品包裝材料等領(lǐng)域。本發(fā)明制備方法簡單，綠色環(huán)保且具有更穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，更好的生物相容性。PHBV/PC/CNC-Cc納米復(fù)合材料具有高強度、高韌性、抗氧化性、抗菌性、可生物降解、可重復(fù)利用等性能，具有較強的加工性能，未來可在食品包裝等領(lǐng)域得到大力推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有抗氧化抗菌可生物降解食品包裝材料的制備方法，該方法制備簡單，操作簡便，綠色無污染，且方便大規(guī)模生產(chǎn)。

一種纖維素納米晶體雜化材料的制備方法，特別涉及一種具有抗氧化抗菌可生物降解食品包裝材料的制備方法，其具體步驟如下：