一种全聚乙烯型复合薄膜及其制备方法与流程

本技术涉及食品包装材料，更具体地说，它涉及一种全聚乙烯型复合薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、食品包装材料是指用于保护、储存和运输食品的包装容器和包装材料。这些材料通常包括塑料薄膜、纸张、金属罐头和玻璃瓶等。随着人们对环境保护意识的增强和对食品安全要求的提高，传统的包装材料逐渐被淘汰，而聚乙烯因其无毒、无味、不含有害物质、易回收利用等优点，成为理想的替代品。

2、聚乙烯型复合薄膜食品包装材料具有优异的物理性能和化学稳定性，能够有效地保护食品免受外界环境的影响。同时，全聚乙烯材料还具有优良的阻隔性能和防潮性，能够有效防止食品变质和腐烂。因此，全聚乙烯型复合薄膜被广泛应用于各种食品包装领域。

3、目前，抗菌包装作为一种可以满足不断变化的市场需求的新兴食品包装技术，已引起越来越多的关注。该技术可有效避免微生物引起食品变质以保障食品安全并延长产品的保质期，并被认为是一种代替直接向易腐食品中添加化学防腐剂的可行方法。虽然已对聚乙烯包装膜的制备技术进行了一定的研究，但是在提高阻隔、抗菌等性能的同时，任然存在包装薄膜稳定性较差的问题。因此有必要提供一种新的技术方案来克服现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、为了在保证包装薄膜具有较好的阻隔、抗菌性能的同时，有效提高薄膜的稳定性，本技术提供一种全聚乙烯型复合薄膜及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种全聚乙烯型复合薄膜，采用如下的技术方案：

3、一种全聚乙烯型复合薄膜，复合薄膜包括表面层、中间层以及基层，所述表面层原料包括高密度聚乙烯、抗氧化剂；所述中间层原料包括低密度聚乙烯、季铵盐抗菌剂以及硅酮；所述基层原料包括高分子量聚乙烯；对中间层采用电子束辐射处理后，将表面层、中间层以及基层复合后得到复合薄膜。

4、通过采用上述技术方案，表面层采用了高密度聚乙烯，这种材料通常具有更好的耐磨性能，从而增强了复合薄膜的使用寿命；高密度聚乙烯通常具有良好的耐候性，可以保护复合薄膜内部结构免受外界环境的影响，延长其使用寿命；低密度聚乙烯作为中间层可以增加复合薄膜的柔韧性，使其更容易弯曲和成型，适应不同的应用需求；高分子量聚乙烯作为基层，通常具有更高的拉伸强度和模量，有助于提高复合薄膜的整体强度；通过选择上述聚乙烯类型并进行合理搭配，可以在保证性能的同时降低制造成本。

5、通过在中间层内引入季铵盐抗菌剂以及硅酮，在中间层引入抗菌剂或抗菌官能团，增强复合薄膜的抗菌性能；硅酮含有活性基团的低聚物，具有优良耐候性、防水性和耐高温性能，有助于保持包装内的产品新鲜度和安全性，还可以有效提高薄膜的防潮和防渗透性；季铵盐抗菌剂可以在硅酮表面形成一层致密的抗菌膜，阻止了微生物的侵入和繁殖，同时，硅酮材料中的有机基团与季铵盐形成氢键、范德华力等相互作用，增强了季铵盐抗菌剂在材料表面的稳定性和持久性；此外，硅酮材料中的微孔结构也为季铵盐抗菌剂提供了更多的吸附位点，进一步提高了抗菌效果；

6、通过电子束辐射处理，高能电子束辐射能量，使涂层高分子产生交联固化，提高表面的极性、增加表面的粗糙度或引入新的官能团，从而改善粘附性等，可以在中间层表面形成一层致密、稳定耐候性良好的薄膜，有效地阻挡水汽、氧气等物质的渗透，从而增强复合薄膜的阻隔性能；还可以有效地抵抗紫外线、氧化等因素的侵蚀，从而延长复合薄膜的使用寿命；并且通过电子束辐射技术可使其在材料表面发生化学反应，形成坚固的粘接层，提高中间层的表面性能和粘接性能；当中间层经过电子束照射时，由于自由基的生成，会导致薄膜内部发生氧化反应，而通过硅酮的作用下，可以在一定程度上抑制这种氧化反应的发生，从而提高中间层的抗氧化性能，也可以提高薄膜的阻氧性能。电子束辐射还可以促进季铵盐抗菌剂与低密度聚乙烯的相容性，这可以增加抗菌剂在材料中的分散性和渗透性，使其更有效地渗透到材料表面和内部，从而更全面地发挥抗菌作用，还可以改变抗菌剂的分子结构，使其更具有抗菌活性和稳定性。

7、优选的，所述中间层原料包括：低密度聚乙烯80-100份、季铵盐抗菌剂0.1-0.2份以及硅酮2-8份。

8、通过采用上述技术方案，采用上述原料比例制备中间层，能够进一步提高薄膜的耐候性以及抗菌性的同时，进一步提高薄膜的稳定性能。

9、优选的，所述表面层的厚度为16-20μm，中间层的厚度为28-32μm，基层的厚度为38-42μm。

10、通过采用上述技术方案，采用上述层间厚度结构，使得复合薄膜具有较好的防水、防潮、气体阻隔、机械强度、加工性能等优点，能够有效地保护包装内的物品免受外力损伤，可以进行热封、压纹、印刷等加工处理，方便包装和标识，可以有效地阻止氧气、二氧化碳等气体的渗透，保持包装内物品的新鲜度和营养价值。

11、优选的，所述季铵盐抗菌剂采用氯化苄甲乙胺、二癸基二甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或苯扎溴铵。

12、通过采用上述技术方案，采用以上季铵盐抗菌剂均具有良好的抗菌性能，并且可以与硅酮材料表面的微孔结构之间存在一定的范德华力、氢键等相互作用，使得季铵盐抗菌剂能够通过物理吸附的方式附着在硅酮材料表面；季铵盐抗菌剂中的活性基团能够与硅酮材料表面的羟基、氨基等官能团发生化学反应，形成化学键，从而使季铵盐抗菌剂与硅酮材料之间形成牢固的化学结合；以上季铵盐抗菌剂能够增强硅酮材料的抗菌性能，使其对细菌、霉菌等微生物具有更强的杀灭作用；二是硅酮材料能够提高以上季铵盐抗菌剂的稳定性和持久性，使其在材料表面不易被分解和流失。

13、优选的，对中间层采用电子束辐射处理时，温度为50-80℃，压强为100-300kpa，辐射剂量为5-8kgy，处理时间为10-15min。

14、通过采用上述技术方案，采用上述参数对进行电子束辐射处理可以有效地杀死薄膜表面的细菌和微生物，提高其阻隔性能、机械性能和热稳定性等，可以增加全聚乙烯薄膜的表面张力，使其更不容易被水分子渗透，还可以改善全聚乙烯薄膜与其他材料之间的粘附性，使其更易于粘合和密封。这些效果有助于提高食品包装的安全性、品质和使用寿命。

15、优选的，所述低密度聚乙烯的低密度聚乙烯的熔融指数为0.5-1.3g/10min，密度为0.915-0.925g/cm3；高密度聚乙烯的熔融指数为1.2-1.5g/10min，密度为0.942-0.956g/cm3；高分子量聚乙烯的熔融指数为0.1-0.4g/10min，密度为0.932-0.948g/cm3。

16、通过采用上述技术方案，各层采用上述范围的熔融指数以及密度，可以提供更好的加工性能，在制作食品包装薄膜时，它可以更容易地融合和成型，从而提高生产效率；还可以提供更好的机械性能，制备出的食品包装薄膜将更加坚韧、耐用，能够更好地承受日常使用中的摩擦和压力。可以更好地控制材料表面的粗糙度，减少微生物的附着和滋生，这使得制备出的食品包装薄膜具有更好的卫生性能，有助于保持食品的安全性。

17、优选的，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。

18、优选的，所述受阻酚类抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚或双2噻吩基二硫醚。

19、通过采用上述技术方案，受阻酚类抗氧剂与硅酮的复配使用可以产生良好的协同效果，受阻酚类抗氧剂主要通过捕获自由基或过氧化物来抑制材料的氧化反应，而硅酮则可以形成保护层，防止水分和氧气进入材料内部，从而有效延长材料的储存和使用寿命。两者复配使用，可以相互补充，增强抗氧化效果；受阻酚类抗氧剂和硅酮都具有较好的热稳定性，可以改善材料的耐热性能。两者复配使用，可以进一步增强材料的热稳定性，使其在高温环境下保持较好的性能。

20、优选的，硅酮采用甲基三甲基硅烷氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或氨基甲基三甲基硅烷。

21、优选的，硅酮采用3-氨丙基三乙氧基硅烷或氨基甲基三甲基硅烷。

22、通过采用上述技术方案，采用上述硅酮物质，引入氨基官能团，使其与聚乙烯材料有更好的分散性、极性、反应性等，并提高与季铵盐抗菌剂的协同作用；硅酮中引入氨基官能团后，可以与受阻酚抗氧剂中的羟基官能团发生相互作用，形成氢键，从而增强硅酮与受阻酚抗氧剂之间的协同作用，可以促进硅酮与受阻酚抗氧剂在材料中的分散和结合，提高材料的抗氧化性能和热稳定性。

23、第二方面，本技术提供一种全聚乙烯型复合薄膜的制备方法，采用如下的技术方案：

24、一种全聚乙烯型复合薄膜的制备方法，制备步骤如下：

25、制备表面层：将高密度聚乙烯和抗氧化剂混合后，通过熔融共混制备成表面层；

26、制备中间层：先将季铵盐抗菌剂和硅酮在60-80℃、搅拌速度为50-150转每分钟下进行混合搅拌后，在与低密度聚乙烯混合，通过熔融共混制备成中间层后，对中间层进行电子束辐射处理；

27、制备基层：将高分子量聚乙烯通过熔融共混制备成基层；

28、复合：将表面层、中间层和基层依次叠加，通过热压复合将各层复合在一起，得到复合薄膜。

29、通过采用上述技术方案，制备的复合薄膜具有三层结构，表面层可以提供良好的抗氧化性能，中间层具有抗菌和抗氧化功能，基层则具有高强度和耐磨性，通过熔融共混方法制备各层，可以实现连续生产，生产效率高，同时各层之间具有良好的粘合性能，提高了复合薄膜的整体稳定性能；电子束辐射处理可以进一步增强中间层的抗氧化性能，提高其稳定性和耐久性以及与其他层间的粘接性能；制备过程中各步骤操作简单，容易控制，制得的复合薄膜具有良好的耐性、抗菌性以及稳定性。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、由于本技术采用多层复合制备全聚乙烯复合薄膜，分别采用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高分子量聚乙烯作为基材，并在中间层内引入季铵盐抗菌剂以及硅酮，季铵盐抗菌剂可以在硅酮表面形成一层致密的抗菌膜，阻止了微生物的侵入和繁殖，同时，硅酮材料中的有机基团与季铵盐形成氢键、范德华力等相互作用，增强了季铵盐抗菌剂在材料表面的稳定性和持久性。

32、2、本技术中优选采用将所述硅酮通过氨基甲基三甲基硅烷进行改性处理，在硅酮上引入氨基官能团，使其与聚乙烯材料有更好的分散性、极性、反应性等，并提高与季铵盐抗菌剂的协同作用，可以与受阻酚抗氧剂中的羟基官能团发生相互作用，形成氢键，从而增强硅酮与受阻酚抗氧剂之间的协同作用，可以促进硅酮与受阻酚抗氧剂在材料中的分散和结合，提高材料的抗氧化性能和热稳定性。

33、3、本技术的方法，通过将表面层、中间层以及基层，通过熔融共混方法制备各层，可以实现连续生产，生产效率高，同时各层之间具有良好的粘合性能，提高了复合薄膜的整体稳定性能，制备过程中各步骤操作简单，容易控制，制得的复合薄膜具有良好的耐性、抗菌性以及稳定性。