本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种高强度抗菌包装薄膜及其制备方法。
背景技术：
在包装材料中添加具有抗菌作用的物质，以起到抗菌和抑菌的功效，不仅可以保证包装材料自身的清洁，对于其所包装的产品也是至关重要的，可以保持产品不被污染，保证产品的性能。抗菌塑料在包装领域的应用十分广泛，抗菌包装薄膜是其重要应用领域之一，塑料包装薄膜可以分为有机抗菌膜、无机抗菌膜和天然抗菌膜3类，有机抗菌膜是由在塑料中添加有机抗菌剂而制得，常用有机抗菌剂包括季胺盐类、醇类、酚类等。无机抗菌膜有溶出抗菌型和光触媒抗菌型。此外还有天然抗菌膜，天然抗菌膜中所添加的抗菌剂主要是从动植物中提炼精制而成的。在产品的包装运输过程中，不可避免的会有碰撞现象，可能导致包装破损，原本的无菌密封环境可能会遭到破坏，从而破坏产品品质，但抗菌的包装薄膜却能很好的避免此问题，使产品一直保持无菌状态。包装材料的安全性、实用性也是人们研究的重点，本发明提供一种高强度抗菌包装薄膜及其制备方法，该材料具有很好的抗菌性能和力学性能，可以用作多个领域的包装材料，具有很好的应用前景。
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高强度抗菌包装薄膜及其制备方法，该材料具有很好的抗菌性能和力学性能，可以用作多个领域的包装材料，具有很好的应用前景。
技术方案：
本发明提供了一种高强度抗菌包装薄膜，包括以下重量份组分：
聚酰胺树脂38-49份、
聚苯乙烯树脂41-52份、
纳米无机抗菌剂7-14份、
硬脂酸锌3-9份、
丁腈胶2-5份、
蒙脱土18-29份、
增塑剂3-7份、
分散剂4-8份。
优选的，所述的一种高强度抗菌包装薄膜，所述的纳米无机抗菌剂由下述制备方法制备得到：
取10g凹凸棒石，加入50ml浓度为0.1mol·l-1的硫酸铜溶液，磁力搅拌反应，将反应完成后的溶液加入去离子水进行稀释至500ml，用真空泵抽滤，反复清洗直至上清液中滴加氯化钡溶液无白色沉淀产生，然后抽提出固体，将固体在烘箱中110℃干燥3h，再研碎至粉末状，即为载铜抗菌凹凸棒石。
进一步优选的，所述的纳米无机抗菌剂的制备方法，所述磁力搅拌步骤的反应时间为4h，反应温度为70℃。
优选的，所述的一种高强度抗菌包装薄膜，所述的蒙脱土的粒径为800目。
优选的，所述的一种高强度抗菌包装薄膜，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。优选的，所述的一种高强度抗菌包装薄膜，所述的分散剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和羟乙基纤维素中的一种。
本发明还提供了一种高强度抗菌包装薄膜的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土；
(2)将聚酰胺树脂38-49份、聚苯乙烯树脂41-52份、纳米无机抗菌剂7-14份、硬脂酸锌3-9份和丁腈胶2-5份加入高速混合机中，混合15min；再加入增塑剂3-7份、分散剂4-8份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土18-29份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
有益效果：
本发明自制了纳米无机抗菌剂，具有安全性高、耐热性好、无挥发、不产生耐药性和抗菌失效等优点，在高加工过程中不会丧失抗菌性能。
本发明采用聚酰胺树脂和聚苯乙烯树脂复配作为基体树脂，制备得到的薄膜耐穿孔、耐冲击强度高，具有很好的密封性能，对氧气、氮气及二氧化碳具有不透气性能，透明度好，光亮。
本发明制备工艺简单易操作，制备得到的材料具有很好的抗菌性能和力学性能，可以用作多个领域的包装材料，具有很好的应用前景。
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1中的纳米无机抗菌剂由下述制备方法制备得到：
取10g凹凸棒石，加入50ml浓度为0.1mol·l-1的硫酸铜溶液，在70℃下磁力搅拌反应4h，将反应完成后的溶液加入去离子水进行稀释至500ml，用真空泵抽滤，反复清洗直至上清液中滴加氯化钡溶液无白色沉淀产生，然后抽提出固体，将固体在烘箱中110℃干燥3h，再研碎至粉末状，即为载铜抗菌凹凸棒石。
实施例1
(1)将粒径为800目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂49份、聚苯乙烯树脂41份、纳米无机抗菌剂14份、硬脂酸锌3份和丁腈胶5份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯3份、甲基纤维素8份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土18份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
实施例2
(1)将粒径为800目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂38份、聚苯乙烯树脂52份、纳米无机抗菌剂7份、硬脂酸锌9份和丁腈胶2份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯7份、甲基纤维素4份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土29份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
实施例3
(1)将粒径为800目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂46份、聚苯乙烯树脂46份、纳米无机抗菌剂11份、硬脂酸锌4份和丁腈胶4.2份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯4份、甲基纤维素7份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土20份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
实施例4
(1)将粒径为800目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂42份、聚苯乙烯树脂48份、纳米无机抗菌剂9份、硬脂酸锌8份和丁腈胶2.7份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯6份、甲基纤维素5份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土25份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
实施例5
(1)将粒径为800目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂44份、聚苯乙烯树脂47份、纳米无机抗菌剂10份、硬脂酸锌6份和丁腈胶3.6份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯5份、甲基纤维素6份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土23份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于蒙脱土的粒径为1500目。具体地说是：
(1)将粒径为1500目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂49份、聚苯乙烯树脂41份、纳米无机抗菌剂14份、硬脂酸锌3份和丁腈胶5份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯3份、甲基纤维素8份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土18份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于以苄基二甲基十二烷基氯化铵代替纳米无机抗菌剂。具体地说是：
(1)将粒径为800目蒙脱土置于高速混台机内，升温搅拌，当料温达到80℃，加入硅烷偶联剂混合25min，改为低速搅拌，使物料温度降到40℃以下出料得到改性蒙脱土，硅烷偶联剂与蒙脱土的重量比为1:20；
(2)将聚酰胺树脂49份、聚苯乙烯树脂41份、苄基二甲基十二烷基氯化铵14份、硬脂酸锌3份和丁腈胶5份加入高速混合机中，混合15min；再加入邻苯二甲酸二甲酯3份、甲基纤维素8份以及步骤(1)中制备得到的改性蒙脱土18份混合30min后得到胚料；
(3)将步骤(2)中制备得到的胚料采用单螺杆挤出机制备成厚度为0.1mm的膜片，第一段温度设定为230℃，第二段温度为330℃，第三段温度为320℃口模段温度为315℃，螺杆转速为80r·min-1，牵引速率为900mm·min-1，将膜片进行双向拉伸，拉伸温度为80℃，拉伸倍率为横向2倍，纵向1.5倍。
将实施例1-5和对比例1-2中制备得到的薄膜材料进行性能测试，拉伸性能测试参考gb/t1040-92，弯曲性能参考gb/t9341-2000，抗菌性能测试参考qb/t2591-2003，测试结果见下表：
表1抗菌性能测试结果
表2力学性能测试结果
由测试结果可知，本发明制备的高强度抗菌包装薄膜具有很好的抑菌性能和力学性能，实施例5中的配方是本发明中的最佳配方，按照实施例5中配方制备得到的材料大肠杆菌抑菌率为99.3％，金黄色葡萄球菌抑菌率为99.1％，断裂伸长率为156.7％，屈服强度为29.2mpa，弯曲强度35.7mpa，弯曲模量1367.43mpa。
本发明采用了粒径为800目蒙脱土作为增强填料，具有很好的增强作用，当填料的目数过高时，会易于团聚而在基体树脂中的分散性变差，进而影响材料的性能。本发明自制了纳米无机抗菌剂，由测试结果可知，制备得到的材料具有很好的抗菌性，而用有机抗菌剂替代，产生的抗菌效果出现下降。