[0001] 本发明属于包装材料技术领域，尤其涉及一种高阻隔避光MDOPE无菌包装袋及其制备方法。

[0002] 现代商业、物流产业的快速发展，促进了全球包装行业的进步。包装需要能够维持内部环境的稳定，保护被包装物的品质或性能并延长其保质期，特别是食品、药品、电子元器件、军用品等产品的包装材料，要求包装材料具有良好的阻隔性能。阻隔性是指材料对氧气、水蒸气、有机气体、光、热量等渗透对象由高浓度一侧通过阻隔材料渗透到达低浓度一侧的能力。高分子材料在作为阻隔材料阻隔气体或者蒸气分子时，由于两侧存在浓度差，气体或溶剂蒸气分子在此驱动力的作用下得以渗透通过高分子材料。常见的高阻隔材料包括聚偏二氯乙烯、乙烯和乙烯醇的共聚物、聚乙烯醇、尼龙、腈基树脂等。单一的高分子阻隔材料虽然具有较好的阻隔性能，但仍无法满足市场对更高阻隔性能/价格比阻隔材料的要求。

[0003] 公布号为CN117601529A的中国专利公开了一种高阻隔可降解聚乙烯复合膜、袋以及制备方法，由可降解聚乙烯印刷膜和高阻隔聚乙烯热封膜复合得到，通过严格控制可降解聚乙烯印刷膜和高阻隔聚乙烯热封膜中三层的制备原料，确保可降解聚乙烯印刷膜和高阻隔聚乙烯热封膜均具有较高的力学性能和透明度，同时可降解聚乙烯印刷膜具有优异的印刷性能，墨层结合牢度高、阻隔性能好；公布号为CN117801456A的中国专利公开了一种高阻隔抗拉伸复合材料及包装袋，由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、氨丙基三乙氧基硅烷、均苯三甲酰氯、乙酸纤维素、壳聚糖、马来酸酐和N‑N二甲基酰胺为原料制备而成，通过将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、N‑N二甲基酰胺和马来酸酐进行接枝，提高了其阻隔能力，均苯三甲酰氯和乙酸纤维素的加入，大幅的增强其抗拉伸能力和耐高温能力。但随着人们对身体健康的关注以及对食品质量要求的不断提高，制备具有良好阻隔性、抗菌性的包装袋以确保食品安全及延长食品货架期成为研究的重点。

[0017] 下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0018] 本发明所用聚乙烯醇（117分析纯）购买自日本可乐丽厂家，钠基蒙脱土（高纯，＞98%）购买自Nanocor厂家，十六烷基三甲基溴化铵（高纯，＞98%）、十八烷基三甲基氯化铵（高纯，＞98%）购买自Aladdin，柠檬醛（顺式＋反式97%）购买自国药集团化学试剂有限公司，聚乙烯（BE0400）购买自苏州丰聚安塑胶原料有限公司，所有原料、试剂均为普通市售。

[0019] 实施例一一种高阻隔避光MDOPE无菌包装袋，高阻隔避光MDOPE无菌包装袋由镀铝MDOPE薄膜和聚乙烯醇薄膜复合而成；其中聚乙烯醇薄膜由包含以下重量份的原料制成：聚乙烯醇
85份、有机蒙脱土22份、交联剂10份；镀铝MDOPE薄膜由PE薄膜经MDO纵向拉伸并镀铝得到。

[0020] 其中，有机蒙脱土的制备过程为：S1、在去离子水中加入钠基蒙脱土，升高温度至55℃搅拌5h，得到蒙脱土水分散液；其中，蒙脱土水分散液的质量分数为8%；所用钠基蒙脱土的CEC为140mmol/100g；
S2、在去离子水中加入长链季铵盐，升高温度至80℃搅拌3h，得到季铵盐溶液，将其与蒙脱土水分散液混合后在55℃下搅拌5h，得到混合液；其中季铵盐溶液的浓度为0.6%；
长链季铵盐为十八烷基三甲基氯化铵；
S3、对混合液进行减压抽滤分离得到有机蒙脱土粗品，利用去离子水对得到的有机蒙脱土粗品进行洗涤用以除去过量的长链季铵盐，直至用AgNO3溶液检验无沉淀生成，将洗涤后的滤饼在真空干燥箱中85℃下干燥12h至恒重，然后通过行星式球磨机将滤饼球磨粉碎，过400目筛，得到经长链季铵盐改性的有机蒙脱土。

[0021] 其中，聚乙烯醇薄膜的制备过程为：A1、将干燥后的85重量份聚乙烯醇粒料与22重量份有机蒙脱土混合后加入双螺杆挤出机，熔融挤出，制备得到有机蒙脱土改性聚乙烯醇母粒；其中，聚乙烯醇粒料的干燥条件为：在真空干燥箱中80℃下干燥5h；
A2、将有机蒙脱土改性聚乙烯醇母粒加热熔融后加入稀盐酸混合均匀调节pH至2，再向其中加入10重量份交联剂柠檬醛，交联反应3h后加入双螺杆挤出机挤出，得到交联改性聚乙烯醇母粒；
A3、将交联改性聚乙烯醇母粒放入压片机，在4MPa下持续2min，通过热压制备得到聚乙烯醇薄膜，上层压板的温度为150℃，下层压板的温度为150℃。

[0022] 其中，镀铝MDOPE薄膜的制备过程为：将聚乙烯粒料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，然后吹膜形成膜泡后进行冷却，再经MDO纵向拉伸，得到MDOPE薄膜；挤出机的挤出速度为420±50Kg/h，模头的加热温度为190‑200℃，吹胀形成膜泡，吹胀比为2.6，MDO纵向拉伸的加热温度为90℃，拉伸比为1.5：1，制得的MDOPE薄膜的厚度为28μm；然后将MDOPE薄膜放置在镀铝室中进行真空镀铝，得到镀铝MDOPE薄膜；其中，‑2
MDOPE薄膜真空镀铝过程中，镀铝室温度为1300℃，真空度为2×10 Pa，MDOPE薄膜的放卷速度为230m/min，铝丝送丝速度为0.6m/min，铝丝纯度为大于99.99%，镀铝层厚度为24nm；镀铝结束后，分阶段向镀铝室通入氮气，首次充入氮气至所述氮气压力为900Pa，维持10h后再次充入氮气至所述氮气压力为1400Pa，并维持12h，得到镀铝MDOPE薄膜。

[0023] 一种高阻隔避光MDOPE无菌包装袋的制备方法，制备方法为：将镀铝MDOPE薄膜的镀铝面与聚乙烯醇薄膜复合，经复合工艺得到高阻隔避光MDOPE无菌复合膜；其中，镀铝MDOPE薄膜与聚乙烯醇薄膜复合工艺为干式复合，烘箱温度为55℃，复合张力为6.8kg；再将高阻隔避光MDOPE无菌复合膜置于48℃烘箱中熟化52h后制袋得到高阻隔避光MDOPE无菌包装袋；热封温度为125℃，温度波动控制在±1℃，袋子的每个位置经过4次热封，制袋的速度控制在60刀/分。

[0024] 实施例二本实施例与实施例一相比，具有如下不同：聚乙烯醇薄膜由包含以下重量份的原料制成：聚乙烯醇70份、有机蒙脱土18份、交联剂8份；
在有机蒙脱土的制备过程中：步骤S1中，在去离子水中加入钠基蒙脱土，升高温度至45℃搅拌4h，蒙脱土水分散液的质量分数为6%；步骤S2中，在去离子水中加入长链季铵盐，升高温度至75℃搅拌2h，将其与蒙脱土水分散液混合后在45℃下搅拌4h，季铵盐溶液的浓度为0.4%。

[0025] 在聚乙烯醇薄膜的制备过程中：步骤A1中，将干燥后的70重量份聚乙烯醇粒料与18重量份有机蒙脱土混合后加入双螺杆挤出机，聚乙烯醇粒料的干燥条件为：在真空干燥箱中60℃下干燥4h；步骤A2中，将有机蒙脱土改性聚乙烯醇母粒加热熔融后加入稀盐酸混合均匀调节pH至2，再向其中加入8重量份交联剂柠檬醛，交联反应2h；步骤A3中，将交联改性聚乙烯醇母粒放入压片机，在3MPa下持续2min，通过热压制备得到聚乙烯薄膜，上层压板的温度为140℃，下层压板的温度为140℃。

[0026] 在镀铝MDOPE薄膜的制备过程中：吹胀比为2.8，拉伸比为1.8：1，制得的MDOPE薄膜的厚度为26μm；MDOPE薄膜镀铝过程中，MDOPE薄膜的放卷速度为220m/min，铝丝送丝速度为0.6m/min，镀铝层厚度为26nm；
在高阻隔避光MDOPE无菌包装袋的制备过程中：镀铝MDOPE薄膜与聚乙烯醇薄膜复合过程中烘箱温度为50℃，复合张力为6.6kg；再将高阻隔避光MDOPE无菌复合膜置于45℃烘箱中熟化48h后制袋得到高阻隔避光MDOPE无菌包装袋；热封温度为120℃，温度波动控制在±1℃，袋子的每个位置经过3次热封，制袋的速度控制在60刀/分。

[0027] 实施例三本实施例与实施例一相比，具有如下不同：聚乙烯醇薄膜由包含以下重量份的原料制成：聚乙烯醇90份、有机蒙脱土28份、交联剂13份；
在有机蒙脱土的制备过程中：步骤S1中，在去离子水中加入钠基蒙脱土，升高温度至65℃搅拌6h，蒙脱土水分散液的质量分数为9%；步骤S2中，在去离子水中加入长链季铵盐，升高温度至85℃搅拌4h，将其与蒙脱土水分散液混合后在65℃下搅拌6h，季铵盐溶液的浓度为0.8%。

[0028] 在聚乙烯醇薄膜的制备过程中：步骤A1中，将干燥后的90重量份聚乙烯醇粒料与28重量份有机蒙脱土混合后加入双螺杆挤出机，聚乙烯醇粒料的干燥条件为：在真空干燥箱中80℃下干燥6h；步骤A2中，将有机蒙脱土改性聚乙烯醇母粒加热熔融后加入稀盐酸混合均匀调节pH至2，再向其中加入13重量份交联剂柠檬醛，交联反应4h；步骤A3中，将交联改性聚乙烯醇母粒放入压片机，在5MPa下持续2min，通过热压制备得到聚乙烯薄膜，上层压板的温度为150℃，下层压板的温度为150℃。

[0029] 在镀铝MDOPE薄膜的制备过程中：吹胀比为2.4，拉伸比为1.6：1，制得的MDOPE薄膜的厚度为27μm；MDOPE薄膜镀铝过程中，MDOPE薄膜的放卷速度为220m/min，铝丝送丝速度为0.8m/min，镀铝层厚度为28nm；
在高阻隔避光MDOPE无菌包装袋的制备过程中：镀铝MDOPE薄膜与聚乙烯醇薄膜复合过程中烘箱温度为60℃，复合张力为7kg；再将高阻隔避光MDOPE无菌复合膜置于50℃烘箱中熟化48h后制袋得到高阻隔避光MDOPE无菌包装袋；热封温度为125℃，温度波动控制在±1℃，袋子的每个位置经过5次热封，制袋的速度控制在62刀/分。

[0030] 对比例一与实施例一相比，在有机蒙脱土的制备过程中，步骤S2中，将长链季铵盐由十八烷基三甲基氯化铵更换为十六烷基三甲基溴化铵，其余参照实施例一。

[0031] 对比例二与实施例一相比，在有机蒙脱土的制备过程中，步骤S2中，将长链季铵盐更换为硅烷偶联剂γ‑氨丙基三乙氧基硅烷，其余参照实施例一。

[0032] 对比例三与实施例一相比，不对蒙脱土进行有机改性，其余参照实施例一，具体为：
其中，聚乙烯醇薄膜的制备过程为：
A1、将干燥后的85重量份聚乙烯醇粒料与22重量份蒙脱土混合后加入双螺杆挤出机，熔融挤出，制备得到蒙脱土改性聚乙烯醇母粒；其中，聚乙烯醇粒料的干燥条件为：在真空干燥箱中80℃下干燥5h；
A2、将蒙脱土改性聚乙烯醇母粒加热熔融后加入稀盐酸混合均匀调节pH至2，再向其中加入10重量份交联剂柠檬醛，交联反应3h后加入双螺杆挤出机挤出，得到交联改性聚乙烯醇母粒；
A3、将交联改性聚乙烯醇母粒放入压片机，在4MPa下持续2min，通过热压制备得到聚乙烯醇薄膜，上层压板的温度为150℃，下层压板的温度为150℃。

[0033] 其余参照实施例一。

[0034] 对比例四与实施例一相比，在聚乙烯醇薄膜制备过程中，不添加交联剂进行交联反应，其余参照实施例一，具体为：
聚乙烯醇薄膜的制备过程为：
A1、将干燥后的85重量份聚乙烯醇粒料与22重量份有机蒙脱土混合后加入双螺杆挤出机，熔融挤出，制备得到有机蒙脱土改性聚乙烯醇母粒；其中，聚乙烯醇粒料的干燥条件为：在真空干燥箱中80℃下干燥5h；
A2、将得到的有机蒙脱土改性聚乙烯醇母粒放入压片机，在4MPa下持续2min，通过热压制备得到聚乙烯醇薄膜，上层压板的温度为150℃，下层压板的温度为150℃。

[0035] 其余参照实施例一。

[0036] 对比例五与实施例一相比，不对聚乙烯醇薄膜进行改性，其余参照实施例一，具体为：
聚乙烯醇薄膜的制备过程为：将干燥后的85重量份聚乙烯醇粒料放入压片机，在
4MPa下持续2min，通过热压制备得到聚乙烯醇薄膜，上层压板的温度为150℃，下层压板的温度为150℃；其中，聚乙烯醇粒料的干燥条件为：在真空干燥箱中80℃下干燥5h。

[0037] 其余参照实施例一。

[0038] 对实施例一至三和对比例一至五制备的样品进行相关测试：疏水性测试：对实施例一至三和对比例一至五制备的样品的聚乙烯醇侧使用接触角仪进行疏水性能测试；
阻隔性测试：对实施例一至三和对比例一至五制备的样品进行阻隔性测试，氧气透过率测试参照国家标准GB/T 1038‑2022《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法》中的方法进行测试；水蒸气透过率测试参照国家标准GBT 1037‑2021《塑料薄膜与薄片水蒸气透过性能测定杯式增重与减重法》中的方法进行测试；
抑菌性测试：对实施例一至三和对比例一至五制备样品的聚乙烯醇侧进行抑菌性测试，参照按照QB/T2591‑2003《抗菌塑料‑抗菌性能试验方法和抗菌效果》进行检测，检测菌为ATCC27734金黄色葡萄球菌。

[0039] 上述测试结果如表1所示。

[0040] 表1 疏水性、阻隔性及抑菌性测试结果由以上测试结果可以看出，实施例一至三及对比例一至三制备的样品的聚乙烯醇侧具有良好的疏水性能，但对比例四和对比例五的聚乙烯醇侧为亲水性能，这是因为经柠檬醛交联改性后，柠檬醛含有的醛基与聚乙烯醇中含有的羟基进行缩醛反应，能够减少聚乙烯醇中亲水的自由羟基，从而提高聚乙烯醇的耐水性能。实施例一至三的氧气透过率和水蒸气透过率要优于对比例一至五，尤其以实施例一的阻隔性能最佳；由对比例一（将长链季铵盐由十八烷基三甲基氯化铵更换为十六烷基三甲基溴化铵）和实施例一对比可知，与十六烷基三甲基溴化铵相比，十八烷基三甲基氯化铵由于具有更长的分子链，对蒙脱土改性时更有利于插入到蒙脱土片层，改善蒙脱土在聚合物基料中的分散性；由抗菌性测试结果可以看出，实施例一至三及对比例一的抗菌性较好，对比例二（将长链季铵盐更换为硅烷偶联剂γ‑氨丙基三乙氧基硅烷）、对比例三（不对蒙脱土进行有机改性）和对比例四（不进行交联反应）与实施例一对比可知，通过长链季铵盐对蒙脱土进行改性和利用柠檬醛对聚乙烯醇进行交联反应均可起到抑菌的作用，且二者具有协同作用，二者结合抑菌效果更佳。

[0041] 力学性能测试：拉伸强度：对实施例一至三和对比例一至五制备的样品进行拉伸强度测试，参照国家标准GB/T 13022‑1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》进行测试；
撕裂强度：对实施例一至三和对比例一至五制备的样品进行撕裂强度测试，参考QB/T1130‑1991《塑料直角撕裂性能试验方法》进行测试，拉伸速度200mm/min，室温25℃；
断裂伸长率：对实施例一至三和对比例一至五制备的样品进行断裂伸长率测试，参照GB/T1040.3‑2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片》进行检测。

[0042] 上述测试结果如表2所示。

[0043] 表2 力学性能测试结果由上述测试可以发现，实施例一至三的综合力学性能要优于对比例一至五，尤其以实施例一性能最佳。由对比例三（不对蒙脱土进行有机改性）和对比例五（不对聚乙烯醇薄膜进行改性）与实施例一对比可知，作为无机粒子蒙脱土的引入能够提高薄膜的力学性能，通过利用长链季铵盐对蒙脱土进行改性有助于蒙脱土的分散，增强其与聚合物基体的相容性，使其力学性能达到最佳。

[0044] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0045] 尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。