本发明属于抑菌包装材料技术领域，具体是涉及一种能够显著增强双向拉伸聚丙烯薄膜抗菌及亲水性能的方法。
背景技术：
塑料薄膜这类高分子材料在食品包装领域中具有广泛的应用，但随着生活质量的提高，人们对于食品的保鲜和安全性有了更高的要求。食品包装材料往往要直接与所包装食品接触，因此会对食品安全产生影响，进而影响消费者的身体健康。进入互联网时代，随着物流行业的快速发展，商品流通变得更加便捷，进而对食品的保质保鲜提出了更高的要求。目前食品包装材料一般采用双向拉伸聚丙烯(BOPP)、铝箔和聚乙烯结构的薄膜，这些材料虽然有良好的力学性能，但在食品的保鲜和抗菌上还存在很大的问题。
对于双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)，通过改变聚合物表面的化学组成、物理结构形态，可以改善聚合物的粘结力、抗静电、表面亲疏水性、抗污染等性能，成为对其拓宽应用、提升性能、赋予新功能的重要途径。常用的表面处理技术有表面涂覆、酸碱化学处理、紫外光辐照、电晕处理等手段。但是这些技术或处理效率低，效果差，或能耗高，污染大，并且容易造成BOPP膜发生卷缩。现有的薄膜为了满足一些性能要求，均采用多层复合形式，厚度较大，在运输和包装过程中容易发生脱落，影响美观，缩短使用寿命。传统的薄膜亲水改性一般采用的是电晕处理来增加亲水性，但亲水改性的效果随着时间的延长衰减的很快，造成了薄膜使用性能的缺失。且大多具有抗菌效果的薄膜，均采用单一的抗菌物质，抗菌效果差，抗菌周期短。
因此，如何克服现有双向拉伸聚丙烯薄膜存在的上述缺陷，增强BOPP膜的抗菌及亲水性能，就成为现有技术中亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够显著增强双向拉伸聚丙烯薄膜抗菌及亲水性能的方法，以使BOPP膜更好地满足食品包装的要求。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
一种增强双向拉伸聚丙烯薄膜抗菌亲水性能的方法，包括以下步骤：
(1)BOPP膜的亲水改性：将BOPP膜置于正庚烷或丙酮溶液中浸泡4～6h去除表面硅油及杂质，然后在BOPP膜表面均匀涂布一层顺丁烯二酸酐-羟丁基乙烯单体，50℃真空干燥后置于等离子发生装置下，以氧气作为反应气体对BOPP膜进行等离子亲水改性；
(2)用十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行超声分散4min，得到1‰碳纳米管分散液备用；
(3)用1ml冰乙酸溶液将壳聚糖充分溶解至透明状，得到1％的壳聚糖溶液；
(4)涂覆：将备用的碳纳米管分散液与壳聚糖溶液混合均匀，然后均匀地涂覆在亲水改性后的BOPP膜表面，40℃真空干燥。
步骤(1)中，BOPP膜在等离子发生装置下的放电时间为1～5分钟。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用等离子亲水改性技术能够有效提高BOPP薄膜的亲水性，之后再涂覆抗菌物质，能够长期保持薄膜的抗菌性能，使用中不易脱落，增强使用的安全性；
(2)表面涂覆的碳纳米管和壳聚糖的混合物抑菌效果显著。仅在表面涂覆几个微米的抗菌物质，在保持BOPP膜厚度的前提下，既满足了包装材料的热力学要求，又强化了抗菌性能和机械强度；
(3)本发明方法简便、成本低廉，能耗低、所得产品可以替代现有的食品包装材料，能够有效保证食品的安全性能和保鲜周期，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例所制备的薄膜样品的抗菌效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所作的变化，都应该属于本发明的保护范围。
实施例1
取市售的BOPP膜，将薄膜裁剪成5cm×5cm大小，浸泡于正庚烷溶液中6h,去除表面硅油及杂质，取出晾干，在薄膜表面均匀涂布一层顺丁烯二酸酐-羟丁基乙烯单体，50℃真空干燥后置于等离子发生装置下，以氧气作为反应气体，打开真空泵，调节真空度至100Pa，打开电源，使气压稳定在50V，开始对样品进行放电1min，完成亲水改性后取出薄膜。用分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对碳纳米管进行超声分散4min，得到1‰碳纳米管分散液。用1ml冰乙酸溶液将壳聚糖充分溶解至透明状，得到1％的壳聚糖溶液。将碳纳米管分散液与壳聚糖溶液混合均匀，然后均匀地涂覆在亲水改性后的BOPP膜表面，40℃真空干燥，得到样品1。
实施例2
重复实施例1，有以下不同点：BOPP膜浸泡于丙酮溶液中4h。等离子装置下样品放电时间为2min，得到样品2。
实施例3
重复实施例1，有以下不同点：BOPP膜浸泡于丙酮溶液中6h。等离子装置下样品放电时间为3min，得到样品3。
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：BOPP膜浸泡于正庚烷溶液中4h。等离子装置下样品放电时间为4min，得到样品4。
实施例5
重复实施例1，有以下不同点：BOPP膜浸泡于正庚烷溶液中5h。等离子装置下样品放电时间为5min，得到样品5。
对所得的样品1～5进行力学性能和抗菌性测试，采用未经过亲水改性和抗菌处理的空白BOPP膜为对照样，在常温条件下进行样品对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌的抗菌测试(测试标准采用国家标准GB/T31402-2015)以及样品厚度和接触角的测量。结果见表1：
表1：抗菌复合膜的性能
由表1可以看到，本发明方法制备的抗菌复合膜不仅具有良好的性能，还具有高效的抗菌效果，和空白BOPP膜对比厚度基本没有发生改变，在等离子亲水改性后接触角由原来的95°左右变为28°左右，大大的改善了亲水性，还能够有效杀死微生物的入侵，具有良好的应用价值。图1是样品抗菌结果图，可以看出本发明的抗菌复合BOPP膜具有很好的抗菌效果，从图中的菌落数的多少可以看到，抗菌复合膜基本没有细菌的生长，而空白的BOPP膜细菌数超过了150个，说明本发明抗菌复合膜具有很好的抗菌性能。