本發(fā)明涉及食品包裝材料，尤其涉及一種抗菌保鮮盒蓋及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人們對食品安全和保鮮需求的不斷增加，抗菌包裝材料的研究與開發(fā)逐漸成為一個重要的領(lǐng)域。目前，聚丙烯材質(zhì)的保鮮盒蓋因其優(yōu)良的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于食品包裝。然而，聚丙烯本身并不具備抗菌性，為了提高其抗菌性能，現(xiàn)有技術(shù)主要包括添加抗菌活性成分或進(jìn)行表面抗菌化處理，直接添加抗菌活性成分的方法使保鮮盒蓋自身的抗菌性依賴于抗菌活性成分，同時優(yōu)質(zhì)抗菌活性成分例如銅或銀的納米顆粒等會直接增加成本；生物基納米抗菌材料同樣存在成本高的問題，而天然抗菌材料則存在穩(wěn)定性差的問題。表面抗菌化處理主要包括涂覆抗菌涂層，這同樣會增加成本，而且涂層的穩(wěn)定性也會直接影響抗菌效果的持久性。

2、針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種成本更低，抗菌效果好，同時抗菌持久性更長的抗菌保鮮盒蓋成為目前亟待解決的技術(shù)問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種抗菌保鮮盒蓋及其制備方法，旨在降低抗菌的成本，同時提高抗菌效果以及抗菌的持久性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種抗菌保鮮盒蓋及其制備方法，包括：

3、步驟一、將納米凹凸棒土分散于溶劑中，形成原料液；

4、步驟二、將聚丙烯與原料液混合加熱至160-220℃，轉(zhuǎn)速為100-200rpm，混煉10-30min，成型制備得到保鮮盒蓋；

5、步驟三、將成型得到的保鮮盒蓋放入等離子體處理設(shè)備中，功率為50-500w，處理時間為10-30s，等離子體發(fā)生源與保鮮盒蓋之間距離為5-10cm，氣體源為空氣或氮氣，等離子體處理完畢后，冷卻得到抗菌保鮮盒蓋。

6、納米凹凸棒土具有獨特的層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，能夠通過其吸附性和增強(qiáng)效應(yīng)提升聚丙烯的抗菌性和機(jī)械性能。將納米凹凸棒土分散于溶劑中(如聚乙烯吡咯烷酮)，經(jīng)過超聲波攪拌處理0.5-1h，可以提高納米凹凸棒土在溶劑中的均勻分布，減少團(tuán)聚現(xiàn)象，通過這種處理，納米凹凸棒土不僅提高了聚丙烯的機(jī)械強(qiáng)度、氣體阻隔性，還為后續(xù)的抗菌功能提供了納米級表面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。納米凹凸棒土是一種富含硅酸鹽和氧化鋁的天然礦物，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性。在等離子體處理過程中，納米凹凸棒土的表面很難被蝕刻，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗等離子體侵蝕能力。這種穩(wěn)定性使得它可以在材料表面暴露，形成獨特的尖銳納米結(jié)構(gòu)。相比之下，聚丙烯(pp)是一種熱塑性聚合物，等離子體處理時容易發(fā)生表面氧化和蝕刻反應(yīng)。等離子體中的高能粒子會與聚丙烯發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其表面被選擇性去除或改性。這一過程使得嵌入在聚丙烯基體中的納米凹凸棒土逐漸裸露出來。

7、在等離子體處理過程中，聚丙烯基體部分被蝕刻去除，而納米凹凸棒土顆粒因其耐蝕性得以保持。當(dāng)聚丙烯基體被蝕刻得足夠多時，納米凹凸棒土逐漸裸露并突出在材料表面。這些突出的納米凹凸棒土顆粒形成了尖銳的納米結(jié)構(gòu)，賦予材料表面特殊的物理特性。裸露的納米凹凸棒土表面具有機(jī)械破壞作用，當(dāng)細(xì)菌接觸到這些納米級突起時，細(xì)胞膜可能會被刺破，導(dǎo)致細(xì)胞破裂和死亡。這種物理性殺菌作用減少了細(xì)菌在材料表面的附著可能性，形成了一種主動抗菌的表面環(huán)境。此外，這些納米結(jié)構(gòu)還能增強(qiáng)表面粗糙度，進(jìn)一步阻止細(xì)菌附著。

8、納米凹凸棒土不僅通過物理作用對細(xì)菌產(chǎn)生破壞，其表面還可以吸附并分解某些細(xì)菌的代謝產(chǎn)物。納米凹凸棒土的納米級孔隙和高比表面積有助于吸附有害物質(zhì)，同時能夠與水或空氣中的微量元素(如金屬離子)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗菌效果。

9、這種物理與化學(xué)的雙重抗菌機(jī)制使得材料表面不僅能有效破壞細(xì)菌，還能夠阻止細(xì)菌再附著，確保表面長時間維持抗菌狀態(tài)。這種雙重作用相對于僅依靠化學(xué)抗菌劑的材料更加耐久和有效。

10、等離子體處理的功率和時間是影響蝕刻效果的關(guān)鍵因素。在50-500w的功率范圍內(nèi)，通過控制功率和處理時間(10-30秒)，可以精確調(diào)控聚丙烯的蝕刻深度，使納米凹凸棒土顆粒適度暴露出來，并在表面形成均勻的尖銳結(jié)構(gòu)。

11、等離子體源與保鮮盒蓋之間的距離(5-10cm)以及氣體源(空氣或氮氣)的選擇也決定了蝕刻效果。適當(dāng)?shù)木嚯x和氣體能確保均勻蝕刻，避免表面過度損傷，同時氣體源中的氧或氮能夠與聚丙烯發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)表面改性效果。

12、通過等離子體處理后，材料表面形成的納米結(jié)構(gòu)具備物理性抗菌作用，利用裸露的納米凹凸棒土尖銳結(jié)構(gòu)來破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，抑制細(xì)菌在表面生長和繁殖。納米凹凸棒土自身的抗菌性與等離子體改性后的表面氧化物官能團(tuán)產(chǎn)生協(xié)同作用，增強(qiáng)抗菌能力。同時，表面粗糙化結(jié)構(gòu)減少了細(xì)菌的黏附性，有助于長期保持表面清潔。通過納米凹凸棒土的加入，保鮮盒蓋不僅具備抗菌性，還提高了機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度、耐熱性和耐化學(xué)性。這使得這種抗菌保鮮盒蓋更適合日常使用，具備較長的使用壽命。

13、在一些實施方式中，所述納米凹凸棒土的粒徑為10-100nm。

14、納米凹凸棒土的粒徑為10-100nm意味著其具有非常大的比表面積和獨特的納米尺寸效應(yīng)。在等離子體處理過程中，納米尺度的納米凹凸棒土顆粒能夠充分暴露于材料表面，形成更加均勻和尖銳的納米結(jié)構(gòu)。這些尖銳結(jié)構(gòu)對細(xì)菌的細(xì)胞壁產(chǎn)生物理破壞效果，增強(qiáng)抗菌性能。

15、在一些實施方式中，所述納米凹凸棒土與溶劑的質(zhì)量比為1：1-3，溶劑為聚乙烯吡咯烷酮。

16、上述比例范圍旨在確保納米凹凸棒土在原料液中的濃度適中，這樣既可以保證納米凹凸棒土的充分分散，又不會因為納米凹凸棒土濃度過高導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚，影響最終性能。該比例范圍可以保證納米凹凸棒土的顆粒均勻分布，提高其在保鮮盒蓋材料中的分散效果，從而提升整體抗菌效果和物理性能。

17、在一些實施方式中，原料液的制備方法包括，混合納米凹凸棒土和溶劑，然后超聲波攪拌處理0.5-1h，得到原料液。

18、原料液的制備方法采用超聲波攪拌處理的方式，目的是通過高頻超聲波的機(jī)械振動來打破納米凹凸棒土顆粒之間的聚集，促進(jìn)其在溶劑中的均勻分散。

19、在一些實施方式中，所述納米凹凸棒土經(jīng)過表面改性處理，表面改性方法包括，分別配置peek溶液和納米凹凸棒土分散液，將peek溶液緩慢加入納米凹凸棒土分散液中，加熱至150-200℃，500-1000rpm保溫攪拌2-3h，過濾后減壓干燥，得到表面改性的納米凹凸棒土。

20、聚醚醚酮(peek)是一種耐高溫、耐化學(xué)腐蝕的高性能聚合物，將預(yù)先配制的peek溶液緩慢加入納米凹凸棒土分散液中。這一操作需要緩慢進(jìn)行，確保peek能夠逐漸均勻地附著在納米凹凸棒土顆粒的表面，而不會引發(fā)劇烈反應(yīng)或不均勻沉積。peek包覆的納米凹凸棒土與聚丙烯基體的相容性大大提升，這可以避免在材料中發(fā)生相分離現(xiàn)象，確保均勻的性能輸出。通過納米凹凸棒土的改性和表面納米結(jié)構(gòu)的形成，不僅能夠提供抗菌功能，還可以增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性。通過表面包覆，納米凹凸棒土在聚丙烯基體中的分散效果以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大幅提升，避免了團(tuán)聚問題，從而輔助提高了抗菌性能。

21、在一些實施方式中，peek溶液的濃度為1-5wt％，peek溶液的溶劑為二甲基亞砜或三氯甲烷。

22、在一些實施方式中，納米凹凸棒土分散液的濃度為5-15wt％，納米凹凸棒土分散液的溶劑為乙醇。

23、在一些實施方式中，成型方法為，將混煉物料擠出成型，得到保鮮盒蓋，擠出模頭的溫度為180-210℃。

24、在一些實施方式中，丙烯酸與納米凹凸棒土的質(zhì)量比為(80-95)：(20-5)。

25、第二方面，本發(fā)明還提供一種上述制備方法制備得到的抗菌保鮮盒蓋。

26、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

27、本發(fā)明通過納米凹凸棒土的引入和等離子體處理，表面形成尖銳的納米結(jié)構(gòu)，有效破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，增強(qiáng)物理性抗菌作用。此外，納米凹凸棒土的化學(xué)特性也有助于吸附和分解細(xì)菌代謝產(chǎn)物，提供雙重抗菌機(jī)制。納米凹凸棒土的分散和改性提升了保鮮盒蓋的抗拉強(qiáng)度、耐熱性和耐化學(xué)性，確保產(chǎn)品在日常使用中的穩(wěn)定性和持久性。通過使用具有天然來源的納米凹凸棒土，減少對昂貴化學(xué)抗菌劑的依賴，降低生產(chǎn)成本。材料表面結(jié)構(gòu)的粗糙化減少了細(xì)菌附著，確保長時間保持抗菌狀態(tài)，適合用于食品包裝等需要持久清潔的場合。