CN107880459A - 一种掺杂丁香精油/β‑环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜及其制备方法 - Google Patents

一种掺杂丁香精油/β‑环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掺杂丁香精油/β‑环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜，及其制备工艺，其特征在于，以聚乙烯醇、膨润土、柠檬酸、甘油、葡萄糖酸、炭黑、聚醚胺、纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾、氧化石墨烯、碳纳米管、戊二醇、乙酸、β‑环糊精、丁香精油等为原料。本发明中膨润土与葡萄糖酸发生反应，与聚乙烯醇形成分子间氢键，提高其耐水性。用聚醚胺改性炭黑、纳米二氧化硅得到具有核壳结构的增强体；氧化石墨烯(GO)与PVA之间通过氢键结合，提高PVA材料的力学性能；用十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾对碳纳米管进行处理，提高拉伸强度；以戊二醛为交联剂，以乙酸为催化剂，PVA可以发生分子间的缩醛化交联，提高其耐水性。

Description

一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜及其 制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜，及其制备工艺。
背景技术
随着公众生活水平的提高，人们对于食品安全及环境安全越来越重视，使得传统塑料保鲜膜备受质疑。那么，如何保证食品的安全性和货架期，同时又对环境友好，如何制备可食或可降解保鲜膜，成为了行业研究和发展的重要方向。
黄煇荣在其硕士学位论文《膨润土/PVA保鲜膜的制备及其在芒果保鲜中的应用研究》一文中，以膨润土为填充材料，以聚乙烯醇（PVA）为基材，研究膨润土及其负载化学助剂（柠檬酸）的保鲜材料对乙烯的吸附作用。将膨润土、甘油、柠檬酸加入水中，搅拌，加入聚乙烯醇，升温至90℃水浴保温，超声，排除气泡，冷却至室温，倾倒在有机玻璃板上，用刮刀涂布成膜，将膜静置在室温下24h，使水分挥发，然后再将膜置于45℃的真空干燥箱中干燥24h，制得膨润土/PVA保鲜膜。但存在力学性能、耐水性能不足。
本发明中膨润土与葡萄糖酸发生反应，得到表面有羟基修饰的材料，与聚乙烯醇形成了分子间氢键，具有良好的相容性，提高其耐水性。用聚醚胺改性炭黑、纳米二氧化硅得到具有核壳结构的增强体，改性炭黑表面的胺基与PVA 之间形成氢键，结合紧密，提高复合材料的力学性能，同时降低材料的吸湿率；纳米二氧化硅对聚醚胺起到增稠作用，在PVA薄膜中的分散性良好，提高复合膜的拉伸强度。氧化石墨烯(GO)在PVA基体中的分散性良好，两者之间通过氢键结合，GO的加入提高了PVA材料的力学性能；用十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾对碳纳米管进行处理，提高其分散性、拉伸强度。以戊二醛为交联剂，以乙酸为催化剂，PVA可以发生分子间的缩醛化交联，采用缩醛交联法制备了改性膜，提高其耐水性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜及其制备工艺，依照该工艺制作的保鲜膜可降解性、防水耐水、力学性能好，具有缓释抗菌性。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
聚乙烯醇34-43，膨润土6-12，柠檬酸5-10，甘油2-4，葡萄糖酸4-8，炭黑5-9，聚醚胺7-13，纳米二氧化硅3-5，十二烷基环糊精苯磺酸钠2-3，氢氧化钾3-6，氧化石墨烯5-7，碳纳米管6-9，戊二醇4-8，乙酸3-5，β-环糊精4-8，丁香精油5-9，乙醇、H2SO4、蒸馏水。
一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将膨润土、甘油混合，1:10-20加入蒸馏水，搅拌1-2h分散均匀，调pH为7-8，1:5-10加入柠檬酸、乙醇，升温至70-80℃恒温水浴，缓慢滴加葡萄糖酸，搅拌反应3-4h，抽滤、水洗醇洗3-5次，30-50℃真空干燥、粉碎、过100-200目筛；
b. 向炭黑中1:3-5加入H2SO4，磁力搅拌1-2h，70-80℃超声2-3h，得A液，将聚醚胺、纳米二氧化硅1:10-20分散于蒸馏水中，滴加到A液中，磁力搅拌4-8h后，60-70℃烘干，待用；
c. 将十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾1:15-25溶于蒸馏水中，加入碳纳米管、氧化石墨烯，升温至85-95℃超声振荡4-5h，过滤、水洗3-5次，50-60℃真空干燥；
d. 向β-环糊精中1:10-20加入蒸馏水，搅拌溶解，得A液；将丁香精油1:10-15溶解于乙醇中，缓慢滴加到A液中，60-70℃下搅拌反应1-2h，冷却至室温，抽滤、醇洗水洗3-5次，50-60℃干燥至恒重；
e. 向聚乙烯醇中1:20-30加入蒸馏水，加热至80-90℃搅拌溶解，加入a、b、c、d中所得物料及戊二醇、乙酸，超声1-2h充分混合，恒温搅拌反应1-2h，排除气泡，冷却至室温，倾倒在有机玻璃板上，用刮刀涂布成膜，将膜静置在室温下6-10h，使水分挥发，再将膜置于45-55℃的真空干燥箱中干燥5-10h，制得一种聚乙烯醇保鲜膜。
本发明的反应机理如下：
（1）膨润土与葡萄糖酸发生反应，得到表面有羟基修饰的材料，与聚乙烯醇形成了分子间氢键，具有良好的相容性，提高其耐水性。
（2）用聚醚胺改性炭黑、纳米二氧化硅得到具有核壳结构的增强体，改性炭黑表面的胺基与PVA 之间形成氢键，结合紧密，提高复合材料的力学性能，同时降低材料的吸湿率；纳米二氧化硅对聚醚胺起到增稠作用，在PVA薄膜中的分散性良好，提高复合膜的拉伸强度。
（3）氧化石墨烯(GO)在PVA基体中的分散性良好，两者之间通过氢键结合，GO的加入提高了PVA材料的力学性能；用十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾对碳纳米管进行处理，提高其分散性、拉伸强度。
（4）以戊二醛为交联剂，以乙酸为催化剂，PVA可以发生分子间的缩醛化交联，采用缩醛交联法制备了改性膜，提高其耐水性。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜，由下述重量份(g)的原料制得：
聚乙烯醇43，膨润土12，柠檬酸10，甘油4，葡萄糖酸8，炭黑9，聚醚胺13，纳米二氧化硅5，十二烷基环糊精苯磺酸钠3，氢氧化钾6，氧化石墨烯7，碳纳米管9，戊二醇8，乙酸5，β-环糊精8，丁香精油9，乙醇、H2SO4、蒸馏水。
一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将膨润土、甘油混合，1:20加入蒸馏水，搅拌2h分散均匀，调pH为7-8，1:10加入柠檬酸、乙醇，升温至70-80℃恒温水浴，缓慢滴加葡萄糖酸，搅拌反应3h，抽滤、水洗醇洗3次，40-50℃真空干燥、粉碎、过100目筛；
b. 向炭黑中1:5加入H2SO4，磁力搅拌1h，70-80℃超声2h，得A液，将聚醚胺、纳米二氧化硅1:20分散于蒸馏水中，滴加到A液中，磁力搅拌4h后，60-70℃烘干，待用；
c. 将十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾1:25溶于蒸馏水中，加入碳纳米管、氧化石墨烯，升温至85-95℃超声振荡4h，过滤、水洗3次，50-60℃真空干燥；
d. 向β-环糊精中1:20加入蒸馏水，搅拌溶解，得A液；将丁香精油1:15溶解于乙醇中，缓慢滴加到A液中，60-70℃下搅拌反应2h，冷却至室温，抽滤、醇洗水洗3次，50-60℃干燥至恒重；
e. 向聚乙烯醇中1:25加入蒸馏水，加热至80-90℃搅拌溶解，加入a、b、c、d中所得物料及戊二醇、乙酸，超声2h充分混合，恒温搅拌反应2h，排除气泡，冷却至室温，倾倒在有机玻璃板上，用刮刀涂布成膜，将膜静置在室温下10h，使水分挥发，再将膜置于45-55℃的真空干燥箱中干燥8h，制得一种聚乙烯醇保鲜膜。
上述实施例制备的一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜的性能检测结果如下所示：
拉伸强度≥65.2MPa，撕裂强度≥96.4MPa，断裂伸长率≥149.3%，常温下可延长水果货架期2-4d，冷藏下可延长水果的货架期5-8d。

Claims (2)

1.一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜，其特征在于，由下述重量份的原料制得：
聚乙烯醇34-43，膨润土6-12，柠檬酸5-10，甘油2-4，葡萄糖酸4-8，炭黑5-9，聚醚胺7-13，纳米二氧化硅3-5，十二烷基环糊精苯磺酸钠2-3，氢氧化钾3-6，氧化石墨烯5-7，碳纳米管6-9，戊二醇4-8，乙酸3-5，β-环糊精4-8，丁香精油5-9，乙醇、H2SO4、蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂丁香精油/β-环糊精的抗菌型聚乙烯醇保鲜膜的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将膨润土、甘油混合，1:10-20加入蒸馏水，搅拌1-2h分散均匀，调pH为7-8，1:5-10加入柠檬酸、乙醇，升温至70-80℃恒温水浴，缓慢滴加葡萄糖酸，搅拌反应3-4h，抽滤、水洗醇洗3-5次，30-50℃真空干燥、粉碎、过100-200目筛；
b. 向炭黑中1:3-5加入H2SO4，磁力搅拌1-2h，70-80℃超声2-3h，得A液，将聚醚胺、纳米二氧化硅1:10-20分散于蒸馏水中，滴加到A液中，磁力搅拌4-8h后，60-70℃烘干，待用；
c. 将十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钾1:15-25溶于蒸馏水中，加入碳纳米管、氧化石墨烯，升温至85-95℃超声振荡4-5h，过滤、水洗3-5次，50-60℃真空干燥；
d. 向β-环糊精中1:10-20加入蒸馏水，搅拌溶解，得A液；将丁香精油1:10-15溶解于乙醇中，缓慢滴加到A液中，60-70℃下搅拌反应1-2h，冷却至室温，抽滤、醇洗水洗3-5次，50-60℃干燥至恒重；
e. 向聚乙烯醇中1:20-30加入蒸馏水，加热至80-90℃搅拌溶解，加入a、b、c、d中所得物料及戊二醇、乙酸，超声1-2h充分混合，恒温搅拌反应1-2h，排除气泡，冷却至室温，倾倒在有机玻璃板上，用刮刀涂布成膜，将膜静置在室温下6-10h，使水分挥发，再将膜置于45-55℃的真空干燥箱中干燥5-10h，制得一种聚乙烯醇保鲜膜。
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