CN105906827A - 一种食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种食品包装用海藻酸钠‑聚乙烯醇‑纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其在现有技术的海藻酸钠‑纳米二氧化硅复合膜制备工艺的基础上，通过引入聚乙烯醇做为主原料成分之一，并省略了流延成膜后的交联反应步骤；从而大幅度的提高了复合膜的力学性能指标，较好地解决了现有技术的海藻酸盐基复合膜所存在的起皱、硬而脆，平整度不好的缺点。本发明具有工艺简单，所制得的复合膜在保留有现有技术的海藻酸钠‑纳米二氧化硅复合膜所具有的各种良好性能指标的基础上，大幅提高了复合膜的抗拉伸强度、抗剪切强度、平整性和柔软性能指标，更适于食品包装膜用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种食品包装用海藻酸钠膜的制备方法，尤其涉及一种食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的增强，石油基工业产品合成塑料将逐渐被来源于植物资源的可生物降解塑料产品代替，制备环境友好的生物质材料必然成为21世纪最有发展前景的材料之一。
海藻酸钠(Sodium Alginate)，又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶或藻酸盐，是由海带或马尾藻中提取的天然多糖高分子共聚物，来源丰富且由于其实用性，生物相容性，无毒，低成本和可降解性以及良好的成膜性。
然而，纯海藻酸钠膜的可塑性差，易脆，光泽不良，干燥后的膜强度也较低。
聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)是一种可被完全生物降解的合成高分子聚合物，由于其无毒，无害，化学性质稳定，生物相容性好，成本较低，成膜性好，因而得到广泛应用。
但聚乙烯醇分子本身的结构特点使其具有耐水性差、脆性大等缺点，因而在一定程度上限制了其应用。
纳米SiO2是一种无毒、无味、无污染且具有纳米特性和一定抗菌性能的化学材料，具有优异的纳米特性，与高分子聚合物具有良好的相容性，作为安全添加剂被广泛应用于增强增韧高分子聚合材料。纳米二氧化硅具有颗粒尺寸小，比表面积大，表面能高，表面严重配位不足等特点，使其表现出极强的活性。
纳米二氧化硅分子结构中存在着大量的不饱和残键和不同状态的羟基，使分子结构呈三维硅石结构，这种结构可与海藻酸钠分子中的羟基和羧基发生键合作用，从而大大改善材料的热稳定性和化学稳定性。
此外，研究表明，二氧化硅还具有特殊的表面效应和界面作用，与海藻酸钠复合能同时起到增强、增韧、提高耐热性的目的，赋予海藻酸钠膜优异的性能或功能。如：
中国专利申请CN104788706A公开了一种海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其通过将海藻酸钠与纳米二氧化硅进行原位复合，并通过将海藻酸钠的浓度分步控制提高，以及通过促使纳米二氧化硅在反应体系中均匀分散等技术手段制得成膜溶液，将成膜溶液流延成膜、再经氯化钙交联，得到具有良好的综合性能指标适于食品包装用的海藻酸钠/纳米二氧化硅膜。
但是，这种制备方法，由于流延成膜后的复合膜的强度不高，并且，耐水性差。因而，不得不进行后续的氯化钙交联，以提高复合膜的强度、改善其耐水性能。氯化钙交联后的复合膜尽管使其满足了食品包装用膜的力学性能指标，但，相应地使得最终制备出的复合膜硬而脆，柔软性差、平整性不好。
原因在于：由于Ca2+交联引发的凝胶是由于钙离子和古洛糖结构单元中的多个氧原子发生螯合作用，最终产生所谓的“蛋壳”结点区域，而且交联是在瞬间完成的，因此，快速交联过程和高溶胀状态导致薄膜容易发生褶皱，而使膜呈现不均匀性；另外，由于结点的生成，不可避免地导致薄膜交联干燥后要比干燥前收缩很大。这些都影响了复合膜的平整性和柔软性。
发明内容
本发明的目的是，提供一种工艺简单的海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，该方法在现有技术的基础上，省略了海藻酸钠的交联步骤，使得所制备出的海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜具有柔软、韧性好、不易变形起皱等特点，更适于食品包装用。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，按硅源︰聚乙烯醇︰甘油︰海藻酸钠＝1-7︰1-7︰1.5-4.5︰10的质量比，分别取硅源、聚乙烯醇粉末、甘油和海藻酸钠粉末，备用；
其中，硅源为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；
第二步，按硅源与无水乙醇的摩尔比为1︰4-8的比例，配制硅源/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为1％-17.5％的聚乙烯醇溶液；
然后，使用恒压漏斗，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4-5，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
第二步，取出盛有聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液的容器，置于浴温为50-60℃的第二水浴/油浴中，待聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液的温度稳定在50-60℃时，边搅拌边缓慢加入海藻酸钠粉末，直至海藻酸钠粉末完全溶解，得到海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅混合溶液；
然后，加入甘油作为增塑剂，继续搅拌1-2h，得到成膜溶液；
第三步，将成膜溶液流延到模具中成膜；然后，将模具放入烘箱，在40℃下烘干7-8h，即得。
上述技术方案直接带来的技术效果是，相对于现有技术，省略了使用氯化钙进行交联反应的步骤，因而，简化了制备工艺。
更为重要的是，由于不需要进行交联即得成品，使得最终制备出的产品的平整性和柔软性大幅提升。原因在于：
Ca2+交联引发的凝胶是由于钙离子和古洛糖结构单元中的多个氧原子发生螯合作用，最终产生所谓的“蛋壳”结点区域。并且，避免了因快速交联过程和高溶胀状态导致薄膜容易发生褶皱，而使膜呈现不均匀性；以及由于结点的生成导致薄膜交联干燥后要比干燥前收缩很大。这些都不可避免地造成复合膜硬而脆、易于起皱，平整性和柔软性能指标欠佳等缺点或不足。
优选为，上述的食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，在成膜溶液流延到模具中成膜之前，还包括有一个将成膜溶液超声20-30min的步骤。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，成膜溶液经过超声20-30min，一是，可以有效脱除其中可能存在的气泡，以避免最终制备出的膜中因存在气泡，造成质量下降；二是，可以确保纳米二氧化硅在体系中均匀稳定的分散，进一步确保所制备出的膜产品在性能上的各向同性。
进一步优选，上述硅源是添加到聚乙烯醇溶液中；所述的添加温度为95oC。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，此温度下添加硅源可以得到粒径为3-10nm的纳米二氧化硅颗粒，更小尺寸的纳米二氧化硅颗粒能够表现出更强的尺寸效应和界面效应，可以更好的优化聚合物的性能。
进一步优选，上述海藻酸钠的平均分子量为200-900mPa/s；所述聚乙烯醇聚合度为1700-2000；所述正硅酸甲酯或正硅酸乙酯均为分析纯。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，海藻酸钠和聚乙烯醇的粘度不会太高或者太低，有利于成膜；硅源用正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，可以减少杂质的引入有利于成膜的透明度。
进一步优选，上述模具的材质为玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，模具材质透明，便于操作与控制。
进一步优选，上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中这一步骤，是使用恒压漏斗进行滴加速率控制的。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以方便且有效控制滴加速率，进一步保证混合溶液体系的均匀性。
进一步优选，上述的海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征于，所制得的海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜，厚度为30-50μm。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，厚度为30-50μm的海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜，其断裂伸长率和拉伸强度分别可达44.5％和82.8MPa以上(相对纯海藻膜分别提高了700％和60％)，可以充分满足食品包装膜用途。
综上所述，本发明相对于现有技术，具有工艺简单，所制得的复合膜在保留有现有技术的海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜所具有的各种良好性能指标的基础上，大幅提高了复合膜的抗拉伸强度、抗剪切强度、平整性和柔软性能指标，更适于食品包装膜用途。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细说明。
说明：
(一)、以下各实施例中，所使用的原料如下：
海藻酸钠的平均分子量为200-900mPa/s；
聚乙烯醇聚合度为1700-2000、醇解度为98％-100％；
正硅酸甲酯或正硅酸乙酯均为分析纯。
所使用的模具，材质为透明材质(玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯)。
(二)、拉伸强度及断裂伸长率的测试方法如下：
在室温下，试样尺寸：15mm×100mm，夹具间距50mm，拉伸速度为1mm/s，进行膜的拉伸强度及断裂伸长率检测。
实施例1：
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸甲酯225g、聚乙烯醇粉末165g、甘油225g和海藻酸钠粉末1500g，备用；
第二步，按正硅酸甲酯与无水乙醇的摩尔比为1︰4的比例，配制正硅酸甲酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为1.65％的聚乙烯醇溶液；
然后，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
第二步，取出盛有聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液的容器，置于浴温为50-60℃的第二水浴/油浴中，待聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液的温度稳定在50-60℃时，边搅拌边缓慢加入海藻酸钠粉末，直至海藻酸钠粉末完全溶解，得到海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅混合溶液；
然后，加入甘油作为增塑剂，继续搅拌1-2h，得到成膜溶液；
第三步，将成膜溶液流延到模具中成膜；然后，将模具放入烘箱，在40℃下烘干7-8h，即得。
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为12％、拉伸强度为56MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例2
除使用正硅酸乙酯替代正硅酸甲酯、正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰8之外；其余，均同实施例1。
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为14％、拉伸强度为54MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例3
除正硅酸甲酯225g、聚乙烯醇粉末375g、甘油526g和海藻酸钠粉末1500g之外；其余，均同实施例1。
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为16％、拉伸强度为82.3MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例4
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸乙酯300g、聚乙烯醇粉末1050g、甘油375g和海藻酸钠粉末1500g，备用；
第二步，按正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰6的比例，配制正硅酸乙酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为10.5％的聚乙烯醇溶液；
然后，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
其余，均同实例1
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为22％、拉伸强度为53MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例5
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸乙酯450g、聚乙烯醇粉末1050g、甘油375g和海藻酸钠粉末1500g，备用；
第二步，按正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰4的比例，配制正硅酸乙酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为10.5％的聚乙烯醇溶液；
然后，使用恒压漏斗，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
其余，均同实例1
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为38％、拉伸强度为58.82MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例6
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸乙酯200g、聚乙烯醇粉末100g、甘油250g和海藻酸钠粉末1000g，备用；
第二步，按正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰8的比例，配制正硅酸乙酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为1％的聚乙烯醇溶液；
然后，使用恒压漏斗，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
其余，均同实例1
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为9％、拉伸强度为45MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例7
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸乙酯100g、聚乙烯醇粉末700g、甘油350g和海藻酸钠粉末1000g，备用；
第二步，按正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰4的比例，配制正硅酸乙酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为7％的聚乙烯醇溶液；
然后，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至5，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
其余，均同实例1
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为15％、拉伸强度为42MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例8
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸乙酯1400g、聚乙烯醇粉末1000g、甘油300g和海藻酸钠粉末2000g，备用；
第二步，按正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰6的比例，配制正硅酸乙酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为10％的聚乙烯醇溶液；
然后，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
其余，均同实例1
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为44％、拉伸强度为72MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
实施例9
制备方法如下：
第一步，分别取正硅酸乙酯300g、聚乙烯醇粉末1750g、甘油525g和海藻酸钠粉末2500g，备用；
第二步，按正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1︰8的比例，配制正硅酸乙酯/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为17.5％的聚乙烯醇溶液；
然后，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
其余，均同实例1
产品检测与检验结果：
所制得的复合膜的断裂伸长率为52％、拉伸强度为88MPa；
平整度好、不起皱且手感柔软；
水中浸泡24小时，无变化，表明复合膜的耐水性能好。
产品的热稳定性和抗紫外线能力指标的分析检测：
1、分别选择实施例1、3、4、5作为代表性实施例，对其各自所制得的海藻酸钠/纳米二氧化硅复合膜与纯海藻酸钠薄膜分别利用美国梅特勒热重分析仪(TGA/DSC 1/1600类型数显量热仪)进行TG和DTG分析，并与纯海藻酸钠薄膜进行对比分析。
结果如表1所示。
表1
| 样品 | 初始分解温度 | 最大分解速率温度 | 最大分解温度时释放速率 | 280℃下质量残余(％) |
| 纯海藻酸钠薄膜 | 67.5 | 229.5 | 0.1478 | 48.67 |
| 实施例1 | 101 | 224 | 0.1350 | 53.29 |
| 实施例3 | 97 | 265 | 0.1294 | 50.59 |
| 实施例4 | 112 | 267.3 | 0.1587 | 51.18 |
| 实施例5 | 103 | 265 | 0.1294 | 54.45 |
对比结果表明，相对于纯海藻酸钠薄膜，本发明的方法所制得海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜，初始分解温度和最大分解速率有一定程度的提高，最大分解温度时释放速率下降，280℃质量残余量增加、热稳定性明显提升。
2、选取实施例4和5作为代表性实施例，对实施例4和5制备出的海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜进行透光率的测定，测试采用紫外-可见光分光光度计。
结果为：200-250nm处，复合膜的透光率T＜7％。
表明制备出的海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜，具有较强的抗紫外线的能力。
Claims (6)
1.一种食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，按硅源︰聚乙烯醇︰甘油︰海藻酸钠＝1-7︰1-7︰1.5-4.5︰10的质量比，分别取硅源、聚乙烯醇粉末、甘油和海藻酸钠粉末，备用；
其中，硅源为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；
第二步，按硅源与无水乙醇的摩尔比为1︰4-8的比例，配制硅源/无水乙醇混合溶液；
将盛有蒸馏水的容器置于浴温为95℃的第一水浴/油浴中，加热至95℃后，边搅拌边加入聚乙烯醇粉末，待聚乙烯醇完全溶解，得到质量百分比浓度为1％-17.5％的聚乙烯醇溶液；
然后，将上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中，并用盐酸调pH值至4-5，搅拌1-2h，得到澄清透明的聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液；
第二步，取出盛有聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液的容器，置于浴温为50-60℃的第二水浴/油浴中，待聚乙烯醇/纳米二氧化硅混合溶液的温度稳定在50-60℃时，边搅拌边缓慢加入海藻酸钠粉末，直至海藻酸钠粉末完全溶解，得到海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅混合溶液；
然后，加入甘油作为增塑剂，继续搅拌1-2h，得到成膜溶液；
第三步，将成膜溶液流延到模具中成膜；然后，将模具放入烘箱，在40℃下烘干7-8h，即得。
2.根据权利要求1所述的食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征在于，在成膜溶液流延到模具中成膜之前，还包括有一个将成膜溶液超声20-30min的步骤。
3.根据权利要求1所述的食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征于，所述海藻酸钠的平均分子量为200-900mPa/s；所述聚乙烯醇聚合度为1700-2000、醇解度为98％-100％。
4.根据权利要求1所述的食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征于，所述模具的材质为玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求1所述的食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征于，上述硅源/无水乙醇混合溶液缓慢滴加至聚乙烯醇溶液中这一步骤，是使用恒压漏斗进行滴加速率控制的。
6.根据权利要求1-5任一所述的食品包装用海藻酸钠-聚乙烯醇-纳米二氧化硅复合膜的制备方法，其特征于，所制得的海藻酸钠-纳米二氧化硅复合膜，厚度为30-50μm。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《化工进展》 * |
| 《现代化工》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108794789A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-11-13 | 湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所 | 纳米复合保鲜膜、其制备方法及其应用 |
| CN110982123A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 青岛农业大学 | 一种可降解的黑色素防紫外线保温透明薄膜及其制备方法 |
| CN115975320A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-04-18 | 青岛振昌工贸有限公司 | 一种塑料包装袋及其制备工艺 |
| CN115975320B (zh) * | 2023-01-10 | 2024-05-24 | 青岛振昌工贸有限公司 | 一种塑料包装袋及其制备工艺 |
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