[发明专利]一种耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜及其制备方法

说明书

一种制备耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜的方法，以及制备的薄膜。制备方法包括：S1、聚乙烯醇侧链接枝反应，所述接枝反应物为左旋多巴，生成聚乙烯醇接枝物；S2、将S1中聚乙烯醇接枝物沉淀、分离后备用，取聚乙烯醇接枝物配制成水溶液，再加入银氨溶液混合均匀；S3、将S2中得到的反应混合物通过涂覆或流延的方法得到所述耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜。本发明在聚乙烯醇侧链接枝左旋多巴，不影响聚乙烯醇的生物相容性与生物可降解性，还能提升其耐水耐热性能，同时保持了较好的力学性能，还出乎意料地使抗菌剂银离子获得了很好的分散效果，赋予聚乙烯醇抗菌、抗紫外的特性。

技术领域

本发明涉及食品包装材料技术领域，特别涉及一种耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜及其制备方法。

背景技术

为了保持食品清洁卫生，在食品存储、流通过程中，通常需要对食品进行包装。塑料包装由于其轻便的特点，被广泛地应用于食品包装材料中。在国家碳中和碳减排以及禁塑令政策的影响下，传统的非降解聚合物包装如聚乙烯将逐步被取代，开发可生物降解聚合物薄膜已成大势所趋。其中聚乙烯醇(PVA)作为一种综合性能良好的高分子化合物，具有良好的生物相容性和生物可降解性，同时兼具优秀的隔水隔氧特性。然而聚乙烯醇薄膜作为食品包装材料在现实应用中仍然存在诸多缺陷，如其并不具有抗菌效果，而且在较高温度下的耐水性能差。另外，由于紫外光的照射，食品可能会发生营养物质损失的现象，聚乙烯醇薄膜亦不具有良好的抗紫外性能。

专利文献CN109608797B中公开了一种耐水耐热性聚乙烯醇生物降解薄膜，在聚乙烯醇薄膜制备过程中，采用硼硅树脂交联聚乙烯醇来提升耐水耐热特性，但却降低了聚乙烯醇的生物相容性和生物降解性。

因此，为了更好地满足食品包装的需求和环保的需求，有必要提供一种兼具耐水耐热、抗紫外和抗菌性能的生物可降解薄膜。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、聚乙烯醇侧链接枝反应，所述接枝反应物为左旋多巴，生成聚乙烯醇接枝物；

S2、将S1中聚乙烯醇接枝物沉淀、分离后备用，取聚乙烯醇接枝物配制成水溶液，再加入银氨溶液混合均匀；

S3、将S2中得到的反应混合物通过涂覆或流延的方法得到所述耐水耐热、抗紫外和抗菌的多功能聚乙烯醇生物降解薄膜。

在步骤S1中，左旋多巴与聚乙烯醇羟基的摩尔比可以在1:100～30:100范围内，尤其是左旋多巴与聚乙烯醇羟基的摩尔比在10:100～30:100范围内时聚乙烯醇接枝物的取代度较高。

步骤S1中，可以采用聚合度为1500～2000、醇解度为95％～99％的聚乙烯醇，例如，采用聚合度为1700、醇解度为99％的聚乙烯醇。

步骤S1中，可以采用二甲基亚砜作为聚乙烯醇接枝反应的溶剂；所述聚乙烯醇的浓度为1wt％～20wt％，例如5wt％。

步骤S1中，聚乙烯醇侧链接枝左旋多巴的酯化反应可以采用辐照接枝方式或采用催化剂进行催化。

辐照接枝指通过射线辐照方法使得高分子聚合物接枝，该方法的优点是可以在较短的时间内完成反应，反应可以在室温甚至低温下进行。辐照接枝可以采用微波辐照、超声波辐照、钴-60伽马射线、加速器产生高能电子束辐照等方式，本领域技术人员可以根据成本和反应时间的要求，选择相应的辐照方式。本发明步骤S1中的酯化反应可以采用各种辐照方式，例如，当采用微波辐照时，可以使用辐照功率为100W～500W，反应时间为1～10min。优选地，可以将辐照功率设为400W，反应时间为1～3min。