一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法与流程

本发明涉及抗菌塑料制备相关领域，具体为一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法。
背景技术：
：目前食品与药品的包装市场很大，而有效抗菌材料的产品不多。但是大多天然材料缺乏长效抗菌效果。大部分人工合成无机抗菌剂生物相容性较差，无法应用于食品与医药领域，少量人工合成有机抗菌剂虽然可应用医药领域，但制造工艺复杂，价格昂贵无法大量应用于相对廉价的食品及药品的包装市场。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-b-d葡萄糖。壳聚糖的多聚阳离子，易于真菌细胞表面带负电荷的基团作用，从而改变病原菌细胞膜的流动性和通透性；同时壳聚糖可以干扰dna的复制与转录及阻断病原菌代谢，也有学者提出壳聚糖通过诱导病程相关蛋白，积累次生代谢产物和信号传导等方式来达到抗菌的目的。所以壳聚糖及其衍生物是一种优良的天然抗菌材料，能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖，并具有易于获得，价格低廉的特点。也有研究发现，壳聚糖可以有效抑制果蔬的呼吸代谢和水分散失，减缓果蔬组织和结构衰老，从而有效地延长果蔬的采后寿命。但目前聚乳酸塑料由于其具有生物可降解的特性，越来越多的应用于食品，医疗等领域的包装材料和一次性用品，但普通聚乳酸塑料并不具备抗菌和抑菌的作用，这一点限制了聚乳酸塑料的更广泛应用。壳聚糖及其衍生物作为抗菌材料主要是溶液。而壳聚糖作为添加剂应用于生物可降解聚乳酸塑料中，通过双螺杆共挤工艺制备成的基料，虽然具有一定的抗菌效果，但其抗菌性能与常见的人工合成有机、无机抗菌剂相比，抗菌活性还略显不足；因此市场急需研制一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法来帮助人们解决现有的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法，以解决上述
背景技术：
中提出的壳聚糖作为添加剂应用于生物可降解聚乳酸塑料中，抗菌活性与人工合成有机、无机抗菌剂相比存在不足的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法，包括以下步骤：步骤一、用壳聚糖制备成抗菌纤维；步骤二、用乙二醛作为交联剂与壳聚糖抗菌纤维交联反应；步骤三、将壳聚糖抗菌纤维粉末直接与聚乳酸材料混合共挤出抗菌聚乳酸基料；步骤四、将改性壳聚糖抗菌纤维材料对抗菌聚乳酸基料高温低速共混制成长效抗菌聚乳酸塑料。优选的，所述步骤一的一种工作方法，包括以下步骤：s1、在搅拌下把壳聚糖溶解在由5%乙酸水溶液和1%尿素组成的混合液中；s2、保持恒温24~32℃，高速搅拌2.5小时并真空脱泡，得到浓度为3~4%的纺丝浆液；s3、进行纺丝，将纺丝浆液挤出到室温的凝固浴中；s4、凝固的纤维用温水洗涤，在80℃于张力状态下干燥0.5h，即得壳聚糖纤维。优选的，所述步骤二中，乙二醛的浓度为30%。优选的，所述步骤三中，聚乳酸与壳聚糖的比例范围为100:1~100:5，在挤压前预混一至两分钟。优选的，所述步骤三中，混合挤压的双螺杆挤出机的设定温度为180~200℃，螺杆转速为350r/min，挤出的粒料在90℃环境下先干燥3小时。优选的，所述步骤四中，抗菌聚乳酸基料与壳聚糖纤维的比例为1:1~20：1。优选的，所述s3中，纺丝采用干湿法，且喷头拉伸比为1~1.5。优选的，所述s3中，凝固浴为10g/l的氢氧化钠。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该发明中，抗菌聚乳酸塑料的抗菌时效长，且抗菌效果优于普通的壳聚糖聚乳酸材料；2、该发明中，抗菌聚乳酸塑料的制造工艺简单，需要用到的机械产品和生物药剂的种类较少，与同类产品相比成本低廉；3、该发明中，使用改性壳聚糖制备成纤维产品与添加有壳聚糖的聚乳酸基料混合，制成长效抗菌聚乳酸塑料原料，在充分保证了聚乳酸塑料良好的物理性能，物理加工成型性能的同时，可以在其制品中具备长效生物抗菌抑菌效果，这将极大的拓宽了聚乳酸塑料在食品及医疗市场的使用；4、该发明中，抗菌聚乳酸塑料挤塑或注塑制造成的食品包装材料，能起到延长果蔬的保存时间及消除异味的作用，且可用于医疗领域，用于医护用品的包装和一次性用品，可以有效抗菌，减少医护用品中常见细菌存活的比例。附图说明图1为本发明的一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法的工作流程图；图2为本发明的壳聚糖抗菌纤维的制备流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种长效生物抗菌聚乳酸塑料及其制备方法，包括以下步骤：步骤一、用壳聚糖制备成抗菌纤维；步骤二、用乙二醛作为交联剂与壳聚糖抗菌纤维交联反应，用乙二醛作为交联剂与壳聚糖分子交联反应提高了壳聚糖纤维的分子稳定性和抗菌效果；步骤三、将壳聚糖抗菌纤维粉末直接与聚乳酸材料混合共挤出抗菌聚乳酸基料；步骤四、将改性壳聚糖抗菌纤维材料对抗菌聚乳酸基料高温低速共混制成长效抗菌聚乳酸塑料，保证了生物可降解聚乳酸塑料物理性能改善的同时，具备有效延长了壳聚糖纤维在聚乳酸塑料里的有效抗菌时间、抗菌活性的特点。进一步，步骤一的一种工作方法，包括以下步骤：s1、在搅拌下把壳聚糖溶解在由5%乙酸水溶液和1%尿素组成的混合液中，5%乙酸水溶液和1%尿素使壳聚糖能够纤维化；s2、保持恒温24~32℃，高速搅拌2.5小时并真空脱泡，使细小的纤维组织能够绞在一起，且纤维细丝之间连接紧密，无空泡，避免影响最后抗菌塑料的强度，得到浓度为3~4%的纺丝浆液；s3、进行纺丝，将纤维状的壳聚糖纺成粗细均匀的细丝，将纺丝浆液挤出到室温的凝固浴中，进行状态的稳定；s4、凝固的纤维用温水洗涤，在80℃于张力状态下干燥0.5h，避免纤维的收缩，使其厚度变薄，能够达到使用要求，即得壳聚糖纤维。进一步，步骤二中，乙二醛的浓度为30%，为进行交联反应的最适合浓度。进一步，步骤三中，聚乳酸与壳聚糖的比例范围为100:1~100:5，此比例范围是实验对比所得的最佳比例范围，在挤压前预混一至两分钟，保证聚乳酸与壳聚糖混合充分，使抗菌聚乳酸基料内的性质稳定，能与改性壳聚糖抗菌纤维材料共同制成长效抗菌聚乳酸塑料，能有效延长壳聚糖纤维在聚乳酸塑料里的有效抗菌时间、抗菌活性。进一步，步骤三中，混合挤压的双螺杆挤出机的设定温度为180~200℃此温度状态下，利于聚乳酸与壳聚糖的混合挤压，螺杆转速为350r/min，挤出的粒料在90℃环境下先干燥3小时。进一步，步骤四中，抗菌聚乳酸基料与壳聚糖纤维的比例为1:1~20：1。进一步，s3中，纺丝采用干湿法，且喷头拉伸比为1~1.5，干湿法纺丝使原液细流能在空气中经受显著的喷丝头拉伸，拉伸区长度远超过液流胀大区的长度，在这样长距离内发生的液流轴向形变，速度梯度不大，实际上在胀大区没有很大的形变，在较小的喷丝头拉伸下丝条不会发生断裂，能提高喷头拉伸倍数和纺纱速度，还能较有效地控制纤维的结构形成过程。进一步，s3中，凝固浴为10g/l的氢氧化钠。经检测，依据《消毒技术规范》（卫生部，2002版），壳聚糖改性生物抗菌聚乳酸原液时，1%组氨酸、0.5%硫代硫酸钠、2%吐温-80、0.2%卵磷脂的溶液可有效中和溶液中大肠杆菌及白色念珠菌菌体表面残留的该消毒剂对受试菌的作用，且中和剂及中和产物对受试菌及培养基无不良影响；表1壳聚糖改性生物抗菌聚乳酸原液的抗菌效果菌落名称作用时间平均杀灭对数值大肠杆菌1min>5.00白色念珠菌1min>4.00金黄色葡萄球菌1min>5.00经检测，壳聚糖改性生物抗菌聚乳酸原液时，作用1分钟对大肠杆菌的平均杀灭对数值>5.00，对白色念珠菌平均杀灭对数值>4.00，对金黄色葡萄球菌平均杀灭对数值>5.00，所以对常见的细菌菌落的杀灭效果良好，即具有实际的杀菌效果。工作原理：使用时，在搅拌下把壳聚糖溶解在由5%乙酸水溶液和1%尿素组成的混合液中，保持恒温24~32℃，高速搅拌2.5小时并真空脱泡，得到浓度为3~4%的纺丝浆液，进行纺丝，将纺丝浆液挤出到室温的凝固浴中，凝固的纤维用温水洗涤，在80℃于张力状态下干燥0.5h，即得壳聚糖纤维，用乙二醛作为交联剂与壳聚糖抗菌纤维交联反应，将壳聚糖抗菌纤维粉末直接与聚乳酸材料混合共挤出抗菌聚乳酸基料，将改性壳聚糖抗菌纤维材料对抗菌聚乳酸基料高温低速共混制成长效抗菌聚乳酸塑。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。当前第1页12