一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法技术

本发明专利技术属于包装材料技术领域，具体涉及一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，本发明专利技术以硅酸锆和二氧化钛为无机纳米改性剂制备出双金属无机纳米材料添加到PVA中形成PVA纳米溶胶，然后在PE基材表面涂布制备出高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜。本发明专利技术制备出的PE涂布膜具有优异的力学、阻隔和抗菌性能，综合性能远远超出常规PE涂布膜，可用于水果包装达到保鲜、防腐的功效。

Method for preparing high fresh-keeping nano Zr/TiO2 double metal modified PE coating film

The invention belongs to the technical field of packaging materials, in particular to a method for preparing high preservation of nano Zr/TiO2 modified PE double metal coating film, the invention uses zirconium silicate and titanium dioxide nano inorganic modifier was prepared by double metal inorganic nano materials added to nano PVA sol to form PVA, and then in the PE substrate surface the coating prepared by high preservation Zr/TiO2 nano bimetal modified PE coated film. The PE coating film prepared by the invention has excellent mechanical, barrier and antibacterial properties, and the comprehensive performance is much higher than that of the conventional PE coating film, and can be used for fruit packaging to achieve the functions of freshness preservation and antisepsis.

【技术实现步骤摘要】
一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法
本专利技术属于包装材料
，具体涉及一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法。
技术介绍
保鲜膜是一种塑料包装制品，通常以乙烯为母料通过聚合反应制成，主要用于微波炉食品加热、冰箱食物保存、生鲜及熟食包装等场合，在家庭生活、超市卖场、宾馆饭店及工业生产的食品包装领域都有广泛应用。根据所用材料及添加塑化剂不同，保鲜膜分为多种类型，可适用于不同的场合。保鲜膜以其方便、经济、美观的特点受到了人们的青睐。然而，由于在生产过程中普遍添加了塑化剂，保鲜膜对人体健康的影响也受到了人们的关注。软塑包装的一个重要的技术要求是要有良好的阻气阻湿性，因为不少食品的腐败变质是由于氧气和水分渗透过包装材料进入到食品中，给细菌的繁殖生长提供了必要的条件，结果引起了食品的氧化变质。因此，开发生产新颖高阻隔性的包装材料是软塑包装界的一个重要的发展方面。所谓的高阻隔性材料是指标准状态下(23℃，65％RH)25.4μm厚度的薄膜透氧量在5ml/M2.d以下，且透湿量在2g/M2.d以下的材料。聚乙烯(简称PE)是通用树脂中产量最大、应用范围最广的品种，广泛用于包装领域。目前PE涂布膜的发展方向为保鲜、防霉、杀菌等功能性方面，尤其是在PE基纳米抗菌复合膜。纳米抗菌复合膜的制备是利用聚合物的负荷稳定作用，将纳米粒子分散在树脂基体中，常用的制备PE基纳米抗菌塑料的方法可归为两类：物理添加法和化学合成法，物理添加法生产工艺简单，但是抗菌剂分散性不佳，易形成结块；化学法制备通常为溶胶-凝胶法、插层法和等离子体法，其中溶胶-凝胶法和插层法较为常用。银离子为常见的纳米抗菌剂，但是银离子易发生氧化还原反应而变色，而且银离子具有较高的表面能极易产生团聚体，影响材料的各项性能；郭韵恬等(功能材料，2015,46(S2)：56-59)公开了一种Ce4+/纳米ZnO涂布PE薄膜的包装材料，制备出的复合膜抗菌性能优异，而且可用于樱桃包装保鲜；但是其制备的Ce4+/纳米ZnO分散性差，且制备过程中需要重复搅拌超声3-4次，纳米ZnO粉体几乎以团聚的形态存在，超出了纳米材料的级别；团聚体存在于PVA涂布层中，易导致涂布层出现密度不均，孔隙等宏观缺陷。所以开发一种新型不宜团聚纳米粒子用来制备PE涂布膜来提高PE涂布膜抗菌、保鲜、力学性能、阻隔性能等综合性能具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中的不足，提供一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法。本专利技术以硅酸锆和二氧化钛为无机纳米改性剂制备出双金属无机纳米材料添加到PVA中形成PVA纳米溶胶，然后在PE基材表面涂布制备出高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜。本专利技术是通过以下技术方案实现上述目的的，一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，包括以下步骤：1)Zr/TiO2双金属粉体的制备：(1).将纳米级硅酸锆超声分散在水中，然后加入壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，升温至40℃搅拌分散20min；(2).然后加入纳米二氧化钛，采用10w/v％的甲氨水溶液调节pH为9，在70℃下水热反应2h；(3).水热反应结束后，降温至室温静置2h，然后通过微孔滤膜过滤，滤饼于90℃下干燥24h，然后在氮气氛围下500-700℃煅烧3h，降温后研磨过筛得Zr/TiO2双金属粉体；2)PVA纳米溶胶的制备：a)将10g聚乙烯醇1788加入到120ml水中，然后加入0.2g1,6-萘二磺酸钠升温至86℃以上搅拌分散0.5h得分散液；b)分批向分散液中加入0.03-0.10gZr/TiO2双金属粉体，充分搅拌3h；c)降温至40℃高速剪切分散30min；d)降温至室温，过滤得改性聚乙烯醇涂布液；3)高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备：以PE薄膜为基材，在PE表面涂布PVA纳米溶胶，涂布厚度为0.8-2.6微米；涂布结束后40℃干燥熟化24h得高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜；根据本专利技术所述的高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，其进一步技术方案为：PVA纳米溶胶的制备中步骤c)为降温至40℃，加入涂布液稳定剂钼酸锌0.1g高速剪切分散30min；根据本专利技术所述的高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，其进一步技术方案为：Zr/TiO2双金属粉体的制备中所述纳米级硅酸锆和纳米二氧化钛粒径均为20-30nm；按重量比算，硅酸锆：二氧化钛：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠＝4:3:2；根据本专利技术所述的高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，其进一步技术方案为：Zr/TiO2双金属粉体的制备中所述步骤(3)为水热反应结束后，降温至室温静置2h，然后通过微孔滤膜过滤，滤饼于90℃下干燥24h，然后于甲苯中50℃下超声分散2h后过滤；最后在氮气氛围下500-700℃煅烧3h，降温后研磨过筛得Zr/TiO2双金属粉体；根据本专利技术所述的高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，其进一步技术方案为：高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备中所述PE薄膜为甲基丙烯酸甲酯接枝改性并经聚乙烯亚胺底涂过的PE薄膜；具体的制备方法参考《功能材料》，2015,46(增刊2)：56-59中Ce4+/纳米ZnO涂布PE薄膜的包装性能的研究中的教导完成，在此一并引入；与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1)本专利技术制备出的Zr/TiO2双金属粉体平均粒径小于30nm，无团聚现象产生，提高了Zr/TiO2双金属粉体在PVA中的分散性；2)本专利技术制备出的PE涂布膜具有优异的力学、阻隔和抗菌性能，综合性能远远超出常规PE涂布膜，可用于水果包装达到保鲜、防腐的功效。附图说明图1为实施例1制备的Zr/TiO2双金属粉体透射电镜扫描(TEM)图；图2为实施例3制备的Zr/TiO2双金属粉体透射电镜扫描(TEM)图；图3为Zr/TiO2双金属粉体添加量与透氧率的关系曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。本专利技术实施例所用的PE薄膜为甲基丙烯酸甲酯接枝改性并经聚乙烯亚胺底涂过的PE薄膜，具体的改性方法参考《功能材料》，2015,46(增刊2)：56-59中Ce4+/纳米ZnO涂布PE薄膜的包装性能的研究中的教导完成，具体为：PE薄膜表面改性与底涂包括以下过程：(1)将PE薄膜用丙酮抽提12h，去除制备过程中残留于表面的各种添加剂，置于真空干燥箱中干燥4h除去溶剂；配制体积比丙酮：水：乙醇＝0.1:1:1.5的丙酮-水-乙醇溶液，以此作为光引发剂体系，然后配制5mol/L的甲基丙烯酸甲酯光引发体系溶液，将其均匀滴于两块PE薄膜之间，保证薄膜间无气泡，并将两块PE薄膜夹于石英玻璃之间。利用40W/m2在紫外光辐射15min，引发甲基丙烯酸甲酯接枝反应，然后将反应的薄膜置于丙酮中抽提2h，干燥至恒重即制得表面接枝改性的PE薄膜；(2)为增加PE层与PVA溶胶层之间的粘合强度，采用高附着性的聚乙烯亚胺溶液对PE薄膜进行底涂。配制0.5wt％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)Zr/TiO2双金属粉体的制备：(1).将纳米级硅酸锆超声分散在水中，然后加入壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，升温至40℃搅拌分散20min；(2).然后加入纳米二氧化钛，采用10w/v％的甲氨水溶液调节pH为9，在70℃下水热反应2h；(3).水热反应结束后，降温至室温静置2h，然后通过微孔滤膜过滤，滤饼于90℃下干燥24h，然后在氮气氛围下500‑700℃煅烧3h，降温后研磨过筛得Zr/TiO2双金属粉体；2)PVA纳米溶胶的制备：a)将10g聚乙烯醇1788加入到120ml水中，然后加入0.2g 1,6‑萘二磺酸钠升温至86℃以上搅拌分散0.5h得分散液；b)分批向分散液中加入0.03‑0.10g Zr/TiO2双金属粉体，充分搅拌3h；c)降温至40℃高速剪切分散30min；d)降温至室温，过滤得改性聚乙烯醇涂布液；3)高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备：以PE薄膜为基材，在PE表面涂布PVA纳米溶胶，涂布厚度为0.8‑2.6微米；涂布结束后40℃干燥熟化24h得高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜。...

【技术特征摘要】
1.一种高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)Zr/TiO2双金属粉体的制备：(1).将纳米级硅酸锆超声分散在水中，然后加入壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，升温至40℃搅拌分散20min；(2).然后加入纳米二氧化钛，采用10w/v％的甲氨水溶液调节pH为9，在70℃下水热反应2h；(3).水热反应结束后，降温至室温静置2h，然后通过微孔滤膜过滤，滤饼于90℃下干燥24h，然后在氮气氛围下500-700℃煅烧3h，降温后研磨过筛得Zr/TiO2双金属粉体；2)PVA纳米溶胶的制备：a)将10g聚乙烯醇1788加入到120ml水中，然后加入0.2g1,6-萘二磺酸钠升温至86℃以上搅拌分散0.5h得分散液；b)分批向分散液中加入0.03-0.10gZr/TiO2双金属粉体，充分搅拌3h；c)降温至40℃高速剪切分散30min；d)降温至室温，过滤得改性聚乙烯醇涂布液；3)高保鲜纳米Zr/TiO2双金属改性PE涂布膜的制备：以PE薄膜为基材，在PE表面涂布PVA纳米溶胶，涂布厚度为0.8-2.6微米；涂布结束后40℃干燥熟化24h得高保鲜...

【专利技术属性】
技术研发人员：田璐，钟文，张勇军，
申请(专利权)人：常德金德镭射科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43