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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