本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种环保抗菌塑料包装材料及其制备方法。
背景技术：
塑料包装材料主要以合成或天然的高分子树脂为主要材料，添加各种助剂后，制备得到的性能优越，用途广泛，加工低廉的包装材料。我国塑料包装行业能生产六大类三十余个品种的塑料包装材料，在塑料包装行业，我国国内现状不够乐观，缺乏大型企业，整个行业的企业规模偏小，并且散乱，还面临着众多外资品牌的市场侵入，如德国肖特集团挟其雄厚技术经济实力大举进入中国市场。因此，需要不断加强塑料行业的发展，实现塑料产品的多样化，推动塑料包装材料市场的快速发展。对于塑料包装材料的性能应当多加以研究，不断提高其可加工性，并且作为包装材料，需要具有一定的力学性能来保护锁包装的产品不被破坏。本发明研制了一种抗菌性能和力学性能优越，具有很好的加工性能、应用性能的包装材料。
技术实现要素：
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种抗菌性能和力学性能优越，具有很好的加工性能、应用性能的包装材料。
技术方案：
本发明提供了一种环保抗菌塑料包装材料，包括以下重量份组分：
丙烯酸树脂31-42份、
改性淀粉26-34份、
改性纳米二氧化硅18-26份、
植物纤维14-22份、
n，n’-亚甲基双丙烯酰胺1-5份、
抗菌剂3-8份、
增塑剂1-7份、
抗氧化剂3-6份、
消泡剂1-4份。
优选的，所述的一种环保抗菌塑料包装材料，所述的改性淀粉由下述制备方法制备得到：
在装有搅拌器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入木薯淀粉20g和马来酸酐溶液13g，加热到85℃，然后通入氮气，加入过硫酸钾0.26g反应3h，最后加入甘油1.3g反应一段时间即得到改性淀粉。
优选的，所述的一种环保抗菌塑料包装材料，所述的抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
优选的，所述的一种环保抗菌塑料包装材料，所述的增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
优选的，所述的一种环保抗菌塑料包装材料，所述的抗氧化剂为抗氧剂b225、抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种。
优选的，所述的一种环保抗菌塑料包装材料，所述的消泡剂为zbh350。
本发明还提供了一种环保抗菌塑料包装材料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅；
(3)分别取丙烯酸树脂31-42份、改性淀粉26-34份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺1-5份、步骤(1)中制备的植物纤维14-22份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅18-26份高速混合5min，继续加入抗菌剂3-8份、增塑剂1-7份、抗氧化剂3-6份和消泡剂1-4份混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
优选的，所述的一种环保抗菌塑料包装材料的制备方法，所述步骤(2)中稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％。
有益效果：
(1)本发明将淀粉进行接枝改性，提高了其与树脂基的相容性，从而更好地提高材料的力学性能。用改性淀粉与树脂基材复配，具有很好的增韧作用。
(2)本发明中添加了植物纤维作为增强剂，可以很好的提高材料的抗冲击性能，本发明在制备时将植物纤维充分干燥，降低其湿度，并且加入了一定量的消泡剂，从而减少了材料制备中气泡的产生。
(3)本发明提供的环保抗菌塑料包装材料，原料成分环保安全，制备方法简单，制备过程中无有毒有害物质产生，制备得到的材料具有优越的抗菌性能和力学性能，具有很好的应用价值。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5和对比例2、对比例3中的改性淀粉由下述制备方法制备得到：
在装有搅拌器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入木薯淀粉20g和马来酸酐溶液13g，加热到85℃，然后通入氮气，加入过硫酸钾0.26g反应3h，最后加入甘油1.3g反应40mim即得到改性淀粉。
实施例1
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂42份、改性淀粉26份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺5份、步骤(1)中制备的植物纤维14份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅26份高速混合5min，继续加入抗菌剂3份、增塑剂7份、3份抗氧剂b225和4份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
实施例2
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂31份、改性淀粉34份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺1份、步骤(1)中制备的植物纤维22份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅18份高速混合5min，继续加入抗菌剂8份、增塑剂1份、6份抗氧剂b225和1份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
实施例3
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂38份、改性淀粉28份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺5份、步骤(1)中制备的植物纤维16份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅24份高速混合5min，继续加入抗菌剂4份、增塑剂6份、3.7份抗氧剂b225和3.6份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
实施例4
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂34份、改性淀粉30份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺1份、步骤(1)中制备的植物纤维20份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅20份高速混合5min，继续加入抗菌剂7份、增塑剂2份、5.2份抗氧剂b225和1.5份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
实施例5
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂36份、改性淀粉29份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺3份、步骤(1)中制备的植物纤维18份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅22份高速混合5min，继续加入抗菌剂5份、增塑剂4份、4.3份抗氧剂b225和2.4份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于以丙烯酸树脂代替改性淀粉。具体地说是：
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂68份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺5份、步骤(1)中制备的植物纤维14份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅26份高速混合5min，继续加入抗菌剂3份、增塑剂7份、3份抗氧剂b225和4份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于抗菌剂的组成用量比例不同。具体地说是：
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1.3％；
(3)分别取丙烯酸树脂42份、改性淀粉26份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺5份、步骤(1)中制备的植物纤维14份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅26份高速混合5min，继续加入抗菌剂3份、增塑剂7份、3份抗氧剂b225和4份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.9:1.2.1混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于步骤(2)中稀土偶联剂的用量不同。具体地说是：
(1)将麻杆去皮，机械粉碎至过60目筛，然后用10wt％的氢氧化钠浸泡1h，然后漂洗2次，在恒温干燥箱中60℃干燥2h即得到植物纤维；
(2)将纳米二氧化硅和稀土偶联剂加入高速混合机内捏合，温度设定为70℃，捏合15min后得到改性纳米二氧化硅，稀土偶联剂的用量为纳米二氧化硅重量份的1％；
(3)分别取丙烯酸树脂42份、改性淀粉26份、n，n’-亚甲基双丙烯酰胺5份、步骤(1)中制备的植物纤维14份和步骤(2)中的改性纳米二氧化硅26份高速混合5min，继续加入抗菌剂3份、增塑剂7份、3份抗氧剂b225和4份的zbh350消泡剂混合均匀；
(4)将步骤(3)中混合好的物料使用双螺杆挤出机在170℃下挤出造粒，将挤出的粒料在170℃，10mpa下，使用平板硫化机模压10min后，冷却脱模，即制备得到复合材料试样。
抗菌剂为黄连素、紫草素、壳聚糖按照重量比0.87:1.1:2混合而成。
增塑剂为1，1，1-三羟甲基丙烷和己二酸二(二-乙基己酯)按照质量比1:1混合而成。
将实施例1-5和对比例1-3中制备得到的试样置于20℃、湿度50％的环境中放置24h，按照gb/t1040.2-2006测试拉伸性能，拉伸速率为50mm/min；按照gb/t1843-1996测试缺口冲击性能，样条采用v型缺口，摆锤冲击能为5.5j；抗菌性能测试参考qb/t2591-2003，测试结果见表格：
表1
表2
由测试结果可知，本发明制备的环保抗菌塑料包装材料，具有很好的力学性能，加工性能和抗菌性能。实施例5中的配方为本发明的最优配方，按照实施例5中配方制备得到的包装材料，其大肠杆菌抑菌率可达到99％，金黄色葡萄球菌抑菌率也可达到99％，拉伸强度可达到55.7mpa，冲击强度可达到4.7kj/m2。
由对比例1的测试结果可知，改性淀粉的添加可以起到增韧的作用。当不添加改性淀粉时，材料的拉伸强度有所升高，但冲击强度却显著下降。可见，改性淀粉的添加具有很好的增韧效果，可以提高材料的抗冲击性能。
由对比例2中的测试结果可知，黄连素、紫草素和壳聚糖复配而成的复合抗菌剂，其成分用量比例的不同，最终的杀菌效果是存在极大差异的，对比例2中改变了其杀菌成分的用量，杀菌效果出现大幅度下降，对大肠杆菌抑菌率仅达到84％，对金黄色葡萄球菌抑菌率仅达到86％。
由对比例3的测试结果可知，偶联剂的用量需要控制在合理范围内，当偶联剂用量过少时，对无机填料纳米二氧化硅的包裹不完全，从而使填料不能在树脂基中均匀分散，导致材料的力学性能下降。