CN106751627A - 一种新型可降解生物基保鲜物流包装材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型可降解的生物基保鲜包装膜材料的制备方法，属于功能高分子材料技术领域。本发明为增加包装膜材料的力学强度和气体阻隔性，以生物可降解的聚乳酸(PLA)为基材，加入聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯(PBAT)与之共混进行增韧；同时，加入预先制备的儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物；修饰后金属有机骨架化合物在膜内使链分子之间形成可调控的通道，以达到改变气体阻隔性的目的，而且修饰后金属有机骨架化合物的存在对聚合物有增强的作用。本发明所制备的聚合物膜具有良好的生物可降解性，较好的气体阻隔性以及一定的强度，可用于生鲜农副产品的物流包装领域。

Description

一种新型可降解生物基保鲜物流包装材料的制备方法
技术领域
一种新型可降解生物基保鲜物流包装材料的制备方法，属于功能高分子材料领域。
背景技术
食品中蛋白质丰富、水分含量高，很容易滋生微生物而引起腐败变质，大大缩短了食品的保质期，近年来全世界生鲜农副产品因腐烂变质而引起的经济损失十分巨大，所以保证食品的品质、延长保存期限、防止食品及原材料的腐败变质是食品工业的重要任务。许多传统的保存方法如干制、盐腌、加热、罐藏等会使处理后的食品在风味、质地甚至整个特性方面发生变化，而冷冻干燥、气调贮藏、辐射保藏、微波杀菌等食品保存新技术又有耗能大、投资成本高的缺点，并且不能适用于所有食品。所以添加食品防腐剂仍是防止食品腐烂变质的重要手段之一。但如直接将防腐剂如苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸等直接喷洒，则可能会产生浓度过高、瞬间防腐等缺点，起不到持久保鲜的效果。因此,为调节市场供应，需要对采后的生鲜农产品进行合理适当的保鲜处理，如采取功能性包装材料，以抑制生命活动降低其新陈代谢水平，延长储藏时间，保持商品的质量,满足人们的需求。
目前国内，对于可降解材料包装，研究的较多的以淀粉与聚烯烃塑料相混的不完全生物降解塑料。以及使用较多的以PLA为主体，PBAT对其进行柔性调控，但是这两种膜都不能够实现农业产品的保鲜效果。
金属有机骨架材料(MOFs)是一类有有机配体做为链与金属氧化物之间通过强共价键相连组成的新型晶体多孔材料。具有大的孔体积和比表面积且容易制得，特别的，其具有孔尺寸可控性、结构可设计性及化学功能性，使得在气体吸附分离方面已经展现出巨大的潜力。MOFs孔道是由金属和有机组分共同构成的，所以对有机分子的吸附具有较大的活性，可在常温常压下，具有较高的吸附容量。
此外，为了解决传统高分子材料对环境的污染，已经工业化的聚乳酸(PLA)受到了广泛的关注，其具有良好的生物相容性和生物降解性，但聚乳酸膜具有酸性脆、抗冲击性能差等缺点，可通过己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)与其的共混达到改性的目的，使其具有良好的延展性和拉伸断裂伸长率。
本专利以PLA和PBAT两种可降解聚合物为原料，不同化合物修饰的MOFs为功能材料进行对共聚膜在分子水平上的调控，进一步通过不同气体在复合膜透气性比较，从而得到具有良好透气性能的物流包装膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物基可降解保鲜物流包装材料。
本发明的技术方案：一种生物基可降解保鲜物流包装材料，(1)以完全生物来源的聚乳酸(PLA)为基材，以及使用己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)调控复合膜的力学性能；(2)使用不同比例的金属有机框架化合物(MOFs)，在多巴胺和单宁酸的修饰下和PLA/PBAT复合膜进行混合，从而达到调控膜的通透量以及通过调控不同气体对复合膜的通透性，从而达到对农产品的保鲜作用。
儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物是将金属有机骨架化合物分散于儿茶酚基化合物的弱碱性缓冲溶液中，反应12小时后，经离心分离、干燥后得到儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物；其中，金属有机骨架化合物为ZIF-7、ZIF-8；儿茶酚基化合物为多巴胺、单宁酸，儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物可表示为MOFs-DA、MOFs-TA。将儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物MOFs-DA、MOFs-TA均匀分散于1mL甲醇中，再将其与聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共混物的氯仿溶液混合，其中，PLA/PBAT的质量百分比为90:10、95:5、98:2；金属有机框架化合物的加入量分别为两种聚合物质量和的1％，2％，5％，10％。所制备得到保鲜物流包装材料具有较高的力学强度，达到35MPa。
本发明的有益效果：本发明通过利用金属有机化框架化合物具有较好的空间结构，以及气体通透性，通过将其与PLA/PBAT复合膜进行混合进而达到膜对气体通透性的调控。制得的聚合物膜具有良好的生物降解性和生物相容性，这种一种生物基可降解保鲜物流包装材料可用于对容易腐败的农产品的保鲜时间进行延长。
附图说明
图1生物基可降解保鲜物流包装膜。
图2 PLA/PBAT与MOFs的复合膜及PLA/PBAT膜的应力-应变图。
具体实施方式
1.实施多巴胺和MOFs材料的复合
将60.8mg多巴胺溶解在10.5mL pH＝8.5的PBS缓冲溶液中，其次在常温下在磁力搅拌器的搅拌下将24.2mg金属有机框架化合物(MOFs)，置于混合溶液中，充分分散。将分散好的混合溶液放入离心机在7800转/分钟下离心10分钟，把离心好的溶液至于冰箱中冷冻1天，将充分冰冻的溶液蒸馏48小时，得到产物。
2.将多巴胺和MOFs的复合材料对PLA/PBAT膜进行分子调控
配置好质量比为所述的PLA与PBAT的共聚物，其特征是在12ml氯仿为溶剂中先加入526mg，68mg的PLA和27.22mg的PBAT，后再向混合液中加入2mL甲醇，并将5.6mg的上述配置好的MOFs分散在混合溶液当中，充分分散后通过使用液膜法在常温下，铺展在玻璃板上成膜所得。

Claims (4)

1.一种新型可降解生物基保鲜物流包装材料的制备方法，属于功能高分子材料领域；本发明以生物基聚乳酸为原料，加入聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯与之混合进行增韧；同时，加入预先制备的儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物，通过溶液挥发法制备得到可降解的聚合物复合膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述的儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物是将金属有机骨架化合物分散于儿茶酚基化合物的弱碱性缓冲溶液中，反应12小时后，经离心分离、干燥后得到儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物；其中，金属有机骨架化合物为ZIF-7、ZIF-8；儿茶酚基化合物为多巴胺、单宁酸，儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物可表示为MOFs-DA、MOFs-TA。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是将聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯溶解于氯仿中，其中，聚乳酸与聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯的质量百分比为90:10、95:5、98:2；将儿茶酚基修饰的金属有机骨架化合物MOFs-DA、MOFs-TA均匀分散于1mL甲醇中，再将其与聚合物的氯仿溶液混合，其加入量分别为两种聚合物质量和的1％，2％，5％，10％。
4.根据权利要求1所述的制备方法制备得到保鲜物流包装材料，具有提高生物基共混物的力学强度和气体阻隔性。
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