一种兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜及其制备方法与应用

本发明属于高分子复合膜，具体涉及一种兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚乙烯醇与淀粉作为生物可降解材料，具有良好成膜性能、生物相容性的环境友好型有机高分子聚合物，在食品包装、生物医疗、智能凝胶等领域具有广泛的应用前景。然而，纯聚乙烯醇材料具有成本较高、在土壤中降解速度较慢等缺点。一种克服纯聚乙烯醇材料缺点的方法是将其与天然生物聚合物混合。马铃薯淀粉来源丰富，价格低廉，具有高生物相容性、降解速度快和完全可降解的特性，在食品包装、农业生产、造纸、电子器件等各个领域具有潜在的应用价值。在聚乙烯醇材料中加入马铃薯淀粉可以提高材料的生物降解速度，生产出更经济更环保的聚乙烯醇/马铃薯淀粉复合材料。但是，聚乙烯醇与马铃薯淀粉之间的相容性有限，且聚乙烯醇/马铃薯淀粉复合材料具有较差的力学、氧气阻隔等性能，同时缺少氨气响应、紫外阻隔、抗菌等功能，使其在实际运用中受到了一定的限制。本发明以聚乙烯醇/马铃薯淀粉为基质，利用锌铜金属有机框架作为功能性填料，以此来改善聚乙烯醇/马铃薯淀粉复合材料的相容性、力学强度、韧性、氧气阻隔、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色等性能，开发兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜，拓宽其在食品包装、智能材料、生物医学、氨气响应材料、氨气检测、环境监测与安全等领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜及其制备方法与应用。该复合材料具有优异的相容性、力学强度、韧性、氧气阻隔、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色等性能，同时还能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料及时有效地指示肉类食品（如虾）在贮藏过程中的新鲜度变化情况，且该复合材料制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产。

2、本发明技术方案：

3、本发明提供了一种兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚乙烯醇80份，马铃薯淀粉20份，锌铜金属有机框架1份；

4、 所述锌铜金属有机框架的微观形貌为棒状结构, 直径为20~60nm，长度为40~400nm，其制备方法包括以下步骤：

5、 （1）取10份的乙酸铜和11份的二水合乙酸锌，将其溶于1000份的去离子水中，得到均匀的混合溶液，备用；

6、 （2）将21份的1,3,5-均苯三甲酸溶于9000份的去离子水中，在油浴锅中加热到100℃，得到均匀的1,3,5-均苯三甲酸溶液，备用；

7、 （3）将步骤(1)所得混合溶液加入至步骤(2)所得的1,3,5-均苯三甲酸溶液中，在100℃下搅拌反应10min，冷却至室温，随后依次经离心分离、用去离子水洗涤、干燥，即得到锌铜金属有机框架。

8、本发明还提供了上述兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

9、（1）将80份聚乙烯醇、20份马铃薯淀粉加入至1500份去离子水中，在95℃下搅拌60min，得到均匀的共混溶液，备用；

10、（2）将1份锌铜金属有机框架分散于500份无水乙醇中，在室温下搅拌60min，得到均匀的分散液，备用；

11、（3）将步骤(2)所得的分散液加入到步骤(1)所得到的共混溶液中，在95℃下搅拌60min，得到均匀的成膜液，备用；

12、（4）将步骤(3)所得的成膜液浇注到平底塑料膜具中，在60℃的烘箱中干燥12h，即得到兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜。

13、所述兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜的应用，其特征在于，用于食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域。

14、与现有技术相比较，本发明具有的有益效果：

15、本发明所制备得到的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜具有优异的相容性、力学强度、韧性、氧气阻隔、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、生物可降解等性能，同时还能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料及时有效地指示肉类食品（如虾）在贮藏过程中的新鲜度变化情况，且该复合材料制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产，在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚乙烯醇80份，马铃薯淀粉20份，锌铜金属有机框架1份；

2.根据权利要求1所述的兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜的应用，其特征在于，用于食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全领域。

技术总结
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种兼具抗菌与氨敏变色功能的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜及其制备方法与应用，所述的强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜是由如下原料制备而成的：聚乙烯醇、马铃薯淀粉、锌铜金属有机框架。本发明还提供了上述强韧聚乙烯醇/淀粉复合膜的制备方法，所制备的复合膜材料具有优异的相容性、力学强度、韧性、氧气阻隔、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、生物可降解等性能，且制备工艺简单，在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术研发人员：邹志明,王鹏鹏,唐群,李和平,郑光禄,杨莹莹,刘金聚
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15