基于低聚乳酸的抑菌胶带及其制备方法

本发明属于胶带制备，具体涉及一种基于低聚乳酸的抑菌胶带及其制备方法。

背景技术：

1、胶带产业是一门延续古老精细化工技术并逐步施以科技改造的科技型产业，该类产品由胶带鼻祖医用系列胶带延伸而来，分为包装系列胶带、商标纸系列胶带、特种胶带、耐高温系列胶带及时尚流行的电脑喷绘系列胶带共六大系列产品；其产品应用领域覆盖面广，由基础的食品、医药、卫生材料、美容保健品、五交用品、文教用品、办公器材、照相器材、广告、印刷、造纸、制鞋、纺织，跨越延伸发展到高科技产业如电子、电机、通讯设备、石油工业、汽车工业、造船工业及航天工业等行业领域，是一种日常生活中使用量大且不可或缺的材料之一，但由于传统的胶带产品主要材质是聚氯乙烯，难以回收和降解，极大地制约了胶带材料的发展，成为全球共同面临的难题。据2019年的不完全统计，我国仅在快递领域所使用的胶带总长可达480亿米，相当于绕地球赤道近1200圈，如此巨大的使用量为降解处理环节带来了极大的压力。

2、聚乳酸材料作为一种生物基环保材料，来源广泛，主要取材于玉米、小麦等农作物，而且最终可在几个月到几年的时间内完全降解成为h2o和co2，对土壤零污染，是一种完全自然循环型的可生物降解材料。聚乳酸材料在各个领域都实现了应用，比如在工农业，聚乳酸地膜可以抑制除草剂的释放，从而保护农作物；在医疗生物领域，可以制作心脏支架、无菌无纺布等；在服装纺织领域，聚乳酸因其自身结构具有一定的抑菌性能，可以用于加工尿不湿、内衣等。

3、壳聚糖是由甲壳素脱乙酰基制得的碱性阳离子多糖，是天然抑菌剂的一种，具有广谱性，属于绿色环保的生物抑菌材料，能够促进组织修复、伤口愈合，来源丰富，无毒、无污染，除了具有良好的生物相容性和生物可降解性，也具有较强的广谱抑菌性能，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等为代表的常见致病菌均具有良好的杀菌作用，主要应用于食品、医药、农业种子、日用化工、工业废水处理等行业。

4、聚乳酸和壳聚糖都具有良好的生物相容性、可降解性、可吸收性，二者的改性物已广泛应用于医疗领域。通过改变聚合物的分子结构和聚集态形态可对材料的缓释性能、力学性能、生物相容性、降解性等进行调控，从而制备出用途不同的生物医用材料。

5、中国专利cn113980598a公开一种pla基可降解胶带的制备方法，包括将含有聚乳酸(pla)、己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(pbat)、淀粉、交联剂以及增塑剂的混合物搅拌均匀制得混合物，挤出吹膜、烘干处理后得到半成品薄膜，作为胶带的基材层，在基材层的一侧涂覆离型层材料，制备离型层，另一侧涂覆胶粘层材料，制备胶粘层。该专利生产的可降解胶带优点是绿色环保，并且具有良好的耐水性能和柔韧性；但缺点在于性能单一，不具有抑菌性，在临床医疗应用中受局限。

6、中国专利cn109749646a公开一种抑菌单层无纺布胶带，该抑菌单层无纺布胶带由无纺布层和胶黏剂层复合而成，无纺布经过反8-甲基-n-香草基-6-壬烯基酰胺改性壳聚糖酸性溶液浸渍处理后制成，胶黏剂部分由淀粉、复合改性纳米电气石粉、琥珀酸酐、双氧水、硬脂酰乳酸钠、去离子水组成。该专利的优点在于，复合改性电气石粉在胶黏剂中均匀分散，使无纺布胶带具有优异的抑菌效果和抑菌持效性；但缺点在于，大多数无纺布由聚丙烯加工而成，难以实现自然降解，不利于可持续发展。

7、中国专利cn115141563a公开一种全生物降解胶带及其制备方法，全生物降解胶带的基材层由包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、玉米淀粉、聚碳酸亚丙酯、增塑剂和偶联剂的原料制备而成，胶粘层由包括氧化淀粉、稀释剂、交联剂、增稠剂、二氧化钛、水的原料制备而成，离型层为硅油离型剂。该专利的优点在于，胶带的基材层和胶粘层都为全生物降解材料，具备胶带基本物理性能的同时，还可以进行生物降解，绿色环保，对环境没有危害；但缺点在于生产工艺较为复杂，未实现抑菌功能，且增塑剂中所含的dmp、dep、dop为我国环境优先控制污染物，并未实现完全环保型降解。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于低聚乳酸的抑菌胶带，具有生物降解特性和抑菌性，有利于环境保护，可应用于生物医学、食品包装材料等领域；本发明同时提供了基于低聚乳酸的抑菌胶带的制备方法。

2、本发明所述的基于低聚乳酸的抑菌胶带，包括背材、粘合剂层和隔离剂层，背材的上表面设置有粘合剂层，背材的下表面设置有隔离剂层，粘合剂层中的粘合剂为抑菌粘合剂，抑菌粘合剂是由低聚乳酸、抑菌聚乳酸、聚氨酯弹性体、抗氧剂和软化剂制成，其中，

3、抑菌聚乳酸的制备方法包括如下步骤：

4、(1)在氮气保护下，将聚乳酸和偶联剂加入到二氯甲烷中搅拌反应，然后冷却到室温，得到混合溶液；

5、(2)将二乙醚加入到步骤(1)中得到的混合溶液中析出固体粉末，将析出的固体粉末进行抽滤，得到带有羰基咪唑端基的聚乳酸；

6、(3)在氮气保护下，将步骤(2)中得到的带有羰基咪唑端基的聚乳酸、壳聚糖和4-二甲氨基吡啶加入到二甲基亚砜中搅拌反应，冷却到室温，加入异丙醇析出固体粉末后进行抽滤，得到抑菌聚乳酸。

7、步骤(1)中所述的聚乳酸的分子量为2万-10万。

8、步骤(1)中所述的偶联剂为n,n'-羰基二咪唑(cdi)。

9、步骤(1)中所述的聚乳酸、偶联剂与二氯甲烷的质量比为40-50:30-40:80-90。

10、步骤(1)中所述的搅拌反应温度为30-60℃，搅拌反应时间为6-9h。

11、步骤(2)中所述的二乙醚与偶联剂的质量比为40-50:30-40。

12、步骤(3)中所述的壳聚糖、4-二甲氨基吡啶、二甲基亚砜、异丙醇与聚乳酸的质量比为30-40:1-2:30-40:30-40:40-50。

13、步骤(3)中所述的搅拌反应温度为30-60℃，搅拌反应时间为36-72h。

14、所述的低聚乳酸的分子量为600-1000。

15、所述的聚氨酯弹性体为甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、对苯二异氰酸酯(ppdi)或萘二异氰酸酯(ndi)中的一种或几种。

16、所述的抗氧剂为抗氧剂1076。

17、所述的软化剂为环烷油kn-6。

18、所述的抑菌粘合剂由如下重量份数的原料制成：

19、

20、所述的抑菌粘合剂的制备方法包括如下步骤：

21、(1)在氮气保护下，将软化剂加热搅拌，得到预热后的软化剂；

22、(2)在氮气保护下，将低聚乳酸、抑菌聚乳酸、抗氧剂和聚氨酯弹性体加入到步骤(1)中得到的预热后的软化剂中加热混合，出料，冷却，得到抑菌粘合剂。

23、步骤(1)中所述的加热温度为80-100℃，搅拌时间为0.5-2.5h。

24、步骤(2)中所述的加热温度为100-120℃，混合时间为1-3h。

25、所述的隔离剂层中的隔离剂为甲基乙烯基硅橡胶。

26、所述的背材为聚乳酸薄膜。

27、所述的聚乳酸薄膜中聚乳酸的分子量为5万-15万，聚乳酸薄膜的膜厚度为0.05-0.15mm。

28、本发明所述的基于低聚乳酸的抑菌胶带的制备方法是先将隔离剂涂布到背材的一面上，再将粘合剂加热软化后涂布到背材的另一面上，冷却至室温，固化，得到基于低聚乳酸的抑菌胶带。

29、所述的隔离剂涂布在背材上的用量为0.5-2.5g/m2。

30、所述的粘合剂涂布在背材上的用量为0.5-2.5g/m2。

31、所述的加热温度为95-105℃。

32、本发明所述的抑菌聚乳酸是由聚乳酸先与具有高活性的n,n'-羰基二咪唑(cdi)发生交联反应，得到带有羰基咪唑端基的聚乳酸(pla-ci)；然后在催化剂4-二甲氨基吡啶(dmap)的作用下，pla-ci与壳聚糖进一步发生交联反应制备而成。相比于聚乳酸，抑菌聚乳酸采用具有抑菌活性的壳聚糖进行化学改性，有利于抑菌率的提高。相比于聚乳酸与壳聚糖的物理共混组合物，本发明采用偶联剂将二者通过共价键连接能够使材料体系更加稳定，防止组分物理析出，有利于提高抑菌长效性。

33、抑菌聚乳酸的制备机理如下：

34、

35、本发明采用低聚乳酸作为增粘剂，抑菌聚乳酸作为抑菌活性组分。其中，抑菌聚乳酸由壳聚糖通过共价键连接到聚乳酸制备而成。若单独使用壳聚糖，壳聚糖与其它组分相容性差，易发生分相，壳聚糖易析出。将壳聚糖连接到聚乳酸上之后，聚乳酸与其它组分具有良好的相容性，在聚乳酸结构的带领下壳聚糖也能够很好地分散在粘合剂体系中，解决分相和析出的问题。聚乳酸与低聚乳酸具有相同的化学结构、不同的分子量，低聚乳酸的分子量小、流动性强，采用低聚乳酸有利于进一步提高抑菌聚乳酸的分散性和互溶性。低聚乳酸和抑菌聚乳酸协同作用的配方体系，不但能够获得物理和化学性质稳定的胶带材料，而且使其具有良好的抑菌活性和抑菌长效性。胶带制备所用原料均具有良好的可降解性能，因此所制备的胶带也具有良好的可降解性能，为胶带使用结束的后处理提供便利，不但满足医疗卫生、包装材料等领域的特殊需求，而且减轻环境负担，符合可持续发展的要求。

36、本发明的有益效果如下：

37、(1)壳聚糖表面含有大量氨基、羟基等活性基团，且聚乳酸其中一个端基为羟基，为交联反应提供活性位点，能够通过偶联剂将二者通过共价键结合，获得化学结构稳定的抑菌聚乳酸，提高聚乳酸的抑菌活性。

38、(2)本发明所采用的抑菌聚乳酸和低聚乳酸具有相同的聚乳酸结构，根据“相似相溶”的原理具有良好的互溶性，作为增粘剂的低聚乳酸分子量小、流动性强，采用抑菌聚乳酸和聚乳酸协同作用的配方体系不但有利于提高粘合剂的均一性和稳定性，而且有利于调控粘合剂的粘弹性从而获得良好的粘接性能。

39、(3)本发明制备的基于低聚乳酸的抑菌胶带涉及的原材料均为可降解材料，在保持稳定的化学性质和物理性质的同时，具有良好的生物活性，能够在自然环境中降解，是一种环境友好的实用高分子材料，适于广泛推广和应用。