CN101979432A - 具有高透气性功能的水果保鲜包装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有高透气性功能的水果保鲜包装材料及其制备方法，属于包装材料领域。原料包括改性的硅藻土和聚乙烯或聚丙烯树脂，改性的硅藻土为表面包裹上一层聚醋酸乙烯、聚丙烯酸树脂或它们的共聚物的硅藻土。制备方法是：用聚醋酸乙烯或/和聚丙烯酸树脂对硅藻土进行改性，然后和聚乙烯或聚丙烯树脂熔融共混制膜。本发明的包装材料力学性能和透气性能良好，氧气透过率在2000-10000ml/m2·day，对于鸭梨等水果具有很好的保鲜效果。
Description
技术领域
本发明涉及水果保鲜包装材料，尤其涉及具有高透气性功能的水果保鲜包装材料及其制备方法，属于包装材料领域。
背景技术
果蔬自发气调(MA)保鲜是采用具有一定透气性薄膜包装果蔬，利用果蔬自身代谢产生二氧化碳、消耗氧气的特性，使包装袋内二氧化碳浓度升高，氧气浓度降低，从而降低果蔬呼吸强度，达到保鲜目的。袋内的氧气和二氧化碳的浓度，除与果蔬特性有关外，还与膜的性能有直接关系。目前，最常用的自发气调保鲜膜是聚乙烯膜和聚氯乙烯膜。它们来源广泛、价格低，在气调包装中得以广泛应用。但普通聚乙烯膜和聚氯乙烯膜透气率均较低，因此采用这些普通的聚乙烯和聚氯乙烯保鲜膜难以得到理想的保鲜效果，必须采用透气性更高的保鲜膜。高透气性保鲜膜上有许多微孔，孔径约0.01-10μm。高透气性保鲜薄膜不但可以用于耗氧量大、呼吸作用旺盛的水果保鲜，例如芦笋、甜玉米等，对于一些呼吸强度并不高、但对二氧化碳很敏感的水果，如大枣、甜椒、鸭梨、富士苹果等，具有很好的保鲜效果。
对于制备高透气性薄膜，目前国内外有以下几种方法：无机填料改性聚合物拉伸技术、半结晶聚合物拉伸技术、化学法发泡技术、相分离技术和机械制孔技术等。
包装内部的气氛取决于针孔的总面积。其最为常用的制备方法有无机填料造孔法和机械打孔法。
Amcor利用激光在普通BOPP薄膜上打孔制备高透气性薄膜，薄膜上的孔径小于150微米，薄膜的透气性与微孔直径和微孔数量有关；James River生产出牌号为
的多孔膜，它可以将包装内的二氧化碳浓度升高，而氧气则维持一个适当的浓度；River Ranch，Inc.公司开发出高分子树脂与CaCO3、SiO2熔融共混挤出吹膜，薄膜透气性与填充无机粒子的孔径、无机粒子用量及拉伸倍率有关。
发明内容
本发明目的是提供具有高透气性功能的水果保鲜包装材料及其制备方法。
本发明采用无机填料改性聚合物拉伸法生产高透气性水果保鲜膜。本发明采用的基本原料是改性的硅藻土和聚乙烯或聚丙烯树脂。硅藻土是一种天然矿物，基本成份是多孔性二氧化硅，具有独特的微孔结构，其孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、吸附性强。但未改性的普通硅藻土具有堆密度小、与聚乙烯(聚丙烯)树脂相容性不好的缺点，因此需要对普通硅藻土进行表明处理，以提高它在高分子树脂中的分散性和加工性能，因此在硅藻土的表面包裹上一层聚醋酸乙烯、聚丙烯酸树脂或它们的共聚物。
本发明的具有高透气性功能的水果保鲜包装材料，原料包括改性的硅藻土和聚乙烯或聚丙烯树脂，改性的硅藻土为表面包裹上一层聚醋酸乙烯、聚丙烯酸树脂或它们的共聚物的硅藻土，表面包裹层中还含有氯化铁。
上述具有高透气性功能的水果保鲜包装材料的制备方法：
将硅藻土分散在水中，然后加入醋酸乙烯或/和聚丙烯酸单体，升温到40-60℃，加入浓度为30％的双氧水，接着加入质量浓度10％的氯化亚铁水溶液，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土。
上述每100克硅藻土对应分散在500ml的水中，然后对应加入5～200ml单体，双氧水加入量对应0.5～5ml，氯化亚铁水溶液对应加入0.2～2ml。
利用普通的LDPE树脂90～99.5份与经过表面处理的硅藻土0.5～10份混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，然后吹制或者双向拉伸法制备成本发明所述的高透气性薄膜。
将制备的薄膜进行水果保鲜测试。保鲜实验的实验对象是鸭梨。鸭梨在贮藏时要求环境中二氧化碳浓度低于1％，但采用普通保鲜膜包装鸭梨达不到这个要求。目前鸭梨贮藏时采用纸包装，这样易造成鸭梨失水，引起果皮皱缩，影响其商品价值，而高透气性塑料保鲜膜具有高透气性与保水性。
利用多孔结构的硅藻土与聚乙烯或聚丙烯树脂熔融共混制备氧气透过率在2000～10000ml/m2·day之间的软包装材料。
通过实验证明，采用高透气性保鲜膜包装果蔬可以明显地降低袋内二氧化碳浓度，同时可以保持果蔬的水分。高透气性保鲜膜在呼吸强度大或对二氧化碳敏感的果蔬显示出独特的保鲜效果。
具体实施方式
实施例1
将100克硅藻土分散在500ml的水中，开动搅拌，然后加入50ml的醋酸乙烯单体，升温到40～60℃，加入浓度为30％的双氧水0.5ml，接着加入10％浓度的氯化亚铁水溶液0.2ml，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土1。然后按照表1配方将改性硅藻土2份和LDPE 98份(重量比)混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，然后吹制成薄膜，其性能测试见表2。
实施例2
将100克硅藻土分散在500ml的水中，开动搅拌，然后加入20ml的聚丙烯酸单体，升温到40～60℃，加入浓度为30％的双氧水0.3ml，接着加入10％浓度的氯化亚铁水溶液0.2ml，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土2。然后按照表1将改性硅藻土4份和LDPE96份(重量比)混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，然后吹制成薄膜，其性能测试见表2。
实施例3
将100克硅藻土分散在500ml的水中，开动搅拌，然后加入20ml的丙烯酸甲酯单体，升温到40～60℃，加入浓度为30％的双氧水0.3ml，接着加入10％浓度的氯化亚铁水溶液0.2ml，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土3。然后按照表1将改性硅藻土6份和LDPE94份混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，然后吹制成薄膜，其性能测试见表2。
实施例4
将100克硅藻土分散在500ml的水中，开动搅拌，然后加入20ml的醋酸乙烯单体和20ml的丙烯酸甲酯单体，升温到40～60℃，加入浓度为30％的双氧水0.5ml，接着加入10％浓度的氯化亚铁水溶液0.2ml，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土。然后按照表1将改性硅藻土8份和LDPE92份(重量)混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，接着采用流延设备制备成7mm厚的片材，最后在间歇式双轴拉伸设备上拉伸得到薄膜，其性能测试见表2。
实施例5
将100克硅藻土分散在500ml的水中，开动搅拌，然后加入30ml的醋酸乙烯单体和10ml的甲基丙烯酸甲酯单体，升温到40～60℃，加入浓度为30％的双氧水0.5ml，接着加入10％浓度的氯化亚铁水溶液0.2ml，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土5。然后按照表1将改性硅藻土10份和LDPE90份(重量)混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，首先流延成薄片，然后双向拉伸制备出薄膜，其性能测试见表2。
表1透气膜原料配方
当高透气性薄膜应用在水果包装上时，不仅要考虑薄膜的保鲜效果，还要考虑薄膜能否承受水果的重量，抵御外界的冲击。从表2可以看出添加硅藻土后制备的高透气性薄膜的力学性能与比较例1相比变化不大，这就保证包装薄膜透气性的同时，又具有一定的力学性能。
表2薄膜拉伸性能
将上述改性树脂制备成薄膜后测定其氧气透过率(OTR)，测试条件：23℃，RH50％，薄膜厚度30微米)，数值见表2所示。随着硅藻土添加量的增加，薄膜的OTR从2000提高到9000ml/m2.day。
取实施例2制备的高透气性薄膜与对比例1制备的普通聚乙烯薄膜进行做鸭梨的保鲜实验。挑选大小均匀，成熟度相近，表面无任何伤痕的雪梨作为实验对象。
表3对比例1制备的薄膜对鸭梨的保鲜效果
表4实施例2制备的高透气性薄膜对鸭梨的保鲜效果
通过对比发现，实施例2制备的高透气性薄膜在保鲜鸭梨时，到第6周时，高透气性保鲜薄膜中包装内二氧化碳的浓度降低到0.6％，比对比例1低2倍以上。高透气性保鲜薄膜能够有效降低二氧化碳富集对鸭梨的危害；在储存过程中，比较例1制备的薄膜内鸭梨的硬度每周大约降低0.2×105Pa，而实施例2中鸭梨的硬度仅降低0.1×105Pa；在实施例2中保鲜的鸭梨失重率仅有对比例1的65％。说明本发明制备的高透气性水果保鲜膜对水果具有较好的保鲜效果。
本领域的技术人员应该明了，上述优选实施例只是对本发明的具体说明，并不构成对本发明的限制。根据需要可以对其进行多种改进、组合、亚组合以及变换，所有的改进、组合、亚组合、变换以及等效替换都落入在所附的权利要求的范围内。
Claims (4)
1.具有高透气性功能的水果保鲜包装材料，其特征在于，原料包括改性的硅藻土和聚乙烯或聚丙烯树脂，改性的硅藻土为表面包裹上一层聚醋酸乙烯、聚丙烯酸树脂或它们的共聚物的硅藻土。
2.权利要求1的具有高透气性功能的水果保鲜包装材料，其特征在于表面包裹层中还含有氯化铁。
3.具有高透气性功能的水果保鲜包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅藻土分散在水中，然后加入醋酸乙烯或/和聚丙烯酸单体，升温到40-60℃，加入浓度为30％的双氧水，接着加入质量浓度10％的氯化亚铁水溶液，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土；
上述100克硅藻土对应分散在500ml的水中，然后对应加入5～200ml单体，双氧水加入量对应0.5～5ml，氯化亚铁水溶液对应加入0.2～2ml；
利用普通的LDPE树脂90～99.5质量份与经过表面处理的硅藻土0.5～10质量份混匀后，于170～180℃下熔融共挤造粒，然后吹制或者双向拉伸法制备成高透气性薄膜。
4.一种硅藻土改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅藻土分散在水中，然后加入醋酸乙烯或/和聚丙烯酸单体，升温到40-60℃，加入浓度为30％的双氧水，接着加入质量浓度10％的氯化亚铁水溶液，反应4～10小时，然后烘干、粉碎得到改性硅藻土；
其中上述100克硅藻土对应分散在500ml的水中，然后对应加入5～200ml单体，双氧水加入量对应0.5～5ml，氯化亚铁水溶液对应加入0.2～2ml。
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