一种复合抑菌膜及其制备方法

技术领域

本发明属于抗菌材料领域，具体涉及一种复合抑菌膜及其制备方法。

背景技术

包括食品包装、婴幼儿制品等多个领域，都对材料的抗菌能力有所要求。茶多酚是茶叶中提取的活性成分，具有良好的抗菌性能和抗氧化性能，且是食品级安全产品，可广泛用于材料抗菌。

现有技术中，茶多酚一般都是直接添加到各类材料中，直接发挥抑菌作用，难以实现缓释，更难以实现控制性释放。PLA是可降解材料，且具有一定的抗菌性能。但PLA的抗菌性能相对局限，只是自身不容易生长病菌，但难以抑制、杀灭环境中的致病菌。如果将茶多酚填充到PLA中，PLA包覆茶多酚，很大程度上阻碍了茶多酚的释放速度，实现缓释，同时也赋予PLA一定的杀灭环境中致病菌的能力。

但这种方式下，茶多酚的释放速度很慢，往往到材料的使用寿命终结时，茶多酚尚未完全释放。而在某些应用场景下，需要更高的抑菌效果，单纯利用PLA包裹茶多酚，无法实现抑菌效果的可控提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合抑菌膜及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合抑菌膜，所述复合抑菌膜至少包括三层，依次为底层、中间层和面层；中间层为抑菌层，底层、面层中含有可阻碍中间层中抑菌成分释放的成分；底层、面层中至少一层可在逐渐使用过程中，或在需要时将抑菌层全部或部分暴露至与外界接触。

优选的，所述抑菌层的抑菌剂包括茶多酚，阻碍抑菌成分释放的成分为PLA。

优选的，所述将抑菌层全部或部分暴露至与外界接触的方式为：底层或面层中的至少一层崩解或部分崩解，或被全部或部分撕开。

优选的，将抑菌层全部或部分暴露至与外界接触的方式为：将底层撕开，与抑菌层分离；

所述复合抑菌膜至少包括4层结构，从上到下依次为：底层、胶黏层、抑菌层、面层。

优选的，将抑菌层全部或部分暴露至与外界接触的方式为：底层在光照环境中崩解；

按质量份数，底层的配方包括：硬脂酸铁0.03～0.05份、二氧化钛0.1～0.15份、LDPE 85～90份、PLA 85～90份。

优选的，底层的制备方法为：将LDPE升温至150℃熔融，加入硬脂酸铁和改性二氧化钛，搅拌混匀，获得LDPE浆料；

同时180℃熔融PLA；

将熔融状态的PLA在搅拌状态下缓慢降温，降至150℃时，与LDPE浆料混匀。

优选的，按质量份数，抑菌层配方为：30～50份明胶、10～20份甘油、1～2份茶多酚、10～20份壳聚糖、5～10份氯化钙溶液，1％，w/v。

优选的，所述抑菌层的制备方法为：将明胶、甘油溶于水中，搅拌并加热至50～60℃，保持搅拌并加入茶多酚、壳聚糖，随后边搅拌边滴加氯化钙溶液，搅拌反应1h。

优选的，所述面层为PLA层。

相应的，所述复合抑菌膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备底层：将LDPE升温至150℃熔融，加入硬脂酸铁和改性二氧化钛，搅拌混匀，获得LDPE浆料；同时180℃熔融PLA；将熔融状态的PLA在搅拌状态下缓慢降温，降至150℃时，与LDPE浆料混匀，获得底层浆料，保持150℃、搅拌状态，备用；

(2)制备抑菌层：将明胶、甘油溶于水中，搅拌并加热至50～60℃，保持搅拌并加入茶多酚、壳聚糖，随后边搅拌边滴加氯化钙溶液，搅拌反应1h，保持60℃、搅拌状态，备用；

(3)制备面层：熔融PLA，备用；

(4)将底层、抑菌层、面层的材料分别置于共挤机的不同装料桶中，底层、面层的装料桶内温度控制为150℃，抑菌层的装料桶内温度控制为100℃，各装料桶内持续搅拌；将各层材料按底层、抑菌层、面层的顺序，经模头共挤，模头温度控制为110～120℃，随后逐渐缓慢降温、凝固、成卷。

本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种全新的复合抑菌膜，所述抑菌膜由至少三层组成，上下两层均含有可实现茶多酚缓释的足量PLA，中间层的主要抑菌成分为茶多酚。在正常使用状态下，中间层的茶多酚通过上下两层缓慢释放，提供部分、相对较弱的灭菌效果。当需要提高抑菌能力时，上下两层中至少一层可将中间层部分或全部暴露，从而中间层可直接与外界接触，有效提高茶多酚的释放能力，从而提高灭菌效果。

当表层设置为可光降解材料层时，该复合抑菌膜还可在使用中逐渐接受光照，抑菌能力逐渐增强。同时，当所述抑菌膜用于婴幼儿产品、医疗用品等需要严格消毒的材料时，用户在使用前需要对产品进行一定的紫外光消毒，从而激活复合膜的抑菌能力。一种实施方式下，可光降解材料层中添加了二氧化钛，其在光激活下还可发挥一定的抑菌效果，从而进一步提升抑菌能力。

待可光降解材料层在逐渐使用中，或强光激活下崩解时，直接拂去表层崩解的材料即可继续正常使用。该层材料为可降解材料，可直接排入环境中。

具体实施方式

本发明提供了一种复合抑菌膜。所述复合抑菌膜至少包括三层，依次为底层、中间层和面层。其中，中间层为抑菌层，主要抑菌剂为茶多酚。上下两层(底层和面层)中均含有PLA(聚乳酸)，可缓释茶多酚，缓慢、逐渐发挥部分抑菌效果。上下两层中的至少一层可在逐渐使用中，或在需要时可因崩解或部分崩解，或因被全部或部分撕开，从而使抑菌层直接与外界接触，从而增加抑菌效果。

一种实施方式下，所述上下两层中至少一层由可光降解材料制成。按质量份数，其配方包括：硬脂酸铁(FeSt

所述可光降解材料的制备方法为：将LDPE升温至150℃熔融，加入硬脂酸铁和改性二氧化钛，搅拌混匀，获得LDPE浆料。同时180℃熔融PLA。将熔融状态的PLA在搅拌状态下缓慢降温，降至150℃时，与LDPE浆料混合；保持150℃、搅拌状态，作为层1或层1、3备用。

抑菌层的一种可选配方为：按质量份数，30～50份明胶、10～20份甘油、1～2份茶多酚、10～20份壳聚糖、5～10份氯化钙溶液(1％，w/v)。所述抑菌层的制备方法为：将明胶、甘油溶于水中，搅拌并加热至50～60℃，保持搅拌并加入茶多酚、壳聚糖，随后边搅拌边滴加氯化钙溶液，搅拌反应1h；保持60℃、搅拌状态，作为层2备用。

所述抑菌层位于中间(层2)，上下两层(层1、3)可以都使用可光降解材料。优选的方案为，层1使用可光降解材料，层3使用纯PLA材料。

所述复合抑菌膜的制备方法为：将层1、2、3的材料(溶解或熔融状态)分别置于共挤机的不同装料桶中，层1、3的装料桶内温度控制为150℃，层2的装料桶内温度控制为100℃，各装料桶内持续搅拌。将三层材料按层1、2、3的顺序，经模头共挤，模头温度控制为110～120℃，随后逐渐缓慢降温、凝固、成卷。

另一种实施方式下，所述复合抑菌膜至少包括4层结构，从上到下依次为：层1为底层，层2为胶黏层，层3为抑菌层，层4为面层。底层和面层中均含有PLA，PLA的用量可实现抑菌层中的茶多酚缓释。所述底层可从胶黏层上撕下，从而将复合抑菌膜贴到所需位置。抑菌层的制备方法可参照上一种实施方式进行，底层、胶黏层和面层的材料和制备方法参照不干胶进行，只是在对应材料中添加足量PLA。这种实施方式下，可以在特定情境下，撕开底层，将复合抑菌膜粘贴到所需物体上，同时实现不干胶和灭菌的双重作用。

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例

1、制备9组可光降解的抑菌复合膜，方法参照如上陈述进行，各组具体配方、制备方法、膜组成如表1所示。表1中数据均指重量份数。并设置单层纯PLA作为对照组(组10)。

表1各组复合膜的制备方法展示表

2、测试各组的抑菌效果，测试方法为：分别将制备获得的各组复合膜剪为直径2cm的材料，分别在室温环境中，持续置于光照环境下0、30、60h后，在电镜下观察各组的表面形貌特征；光照环境指紫外光强度为20mW/cm

表2各组复合膜的抑菌效果展示表

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。