CN109251450A - 一种高阻隔性pva基复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种高阻隔性pva基复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉20‑30份、PVA40‑50份、改性水滑石10‑20份，角蛋白溶液30‑50份，羧甲基纤维素钠10‑20份，聚乙二醇5‑15份，交联剂3‑10份，增塑剂3‑10份，水100‑150份。本发明中改性水滑石层对基体分子链的包裹程度高，使得聚乙烯醇分子链难以向水中扩散，起到了固定基体的作用；而多种基体物质之间的相互交联的作用也阻挡了水分子的扩散，复合材料机械性能维持在较高的水平上。

Description

一种高阻隔性PVA基复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装膜材料，具体涉及一种高阻隔性PVA基复合膜及其制备方法。
背景技术
食品包装是现代食品生产的最后一个环节，不仅要方便储存和运输，而且应能保护食品质量和卫生，从而延长货架期和提高商品价值。随着人们环保意识的加强，越来越多的人们开始关注绿色环保，对食品包装材料要求绿色包装。绿色包装又可以称为无公害包装和环境之友包装，指对生态环境和人类健康无害，能重复使用和再生，符合可持续发展的包装。聚乙烯醇(PVA)是一种分子主链为碳链、侧链含有大量羟基的亲水性聚合物，具有良好的成膜
性。由PVA制得的薄膜具有无毒无味、透明度高、气体阻隔性好、不吸灰尘和力学性能良好等特点，尤其是它可完全生物降解，符合绿色环保的发展要求，因此在包装、分离纯化和生物医学等领域有良好的应用前景。尽管PVA薄膜在干燥状态下具有良好的力学性能和气体阻隔性，但当其处于潮湿或水环境中时，就会吸水发生溶胀甚至溶解，膜的这些性能出现明显下降。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供高阻隔性PVA基复合膜，具有良好阻隔性的基础上，耐水性得到很好的提高。
技术方案：一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉20-30份、PVA40-50份、改性水滑石10-20份，角蛋白溶液30-50份，羧甲基纤维素钠10-20份，聚乙二醇5-15份，交联剂3-10份，增塑剂3-10份，水100-150份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可。
进一步的，所述水滑石的改性方法中水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为4-5:1。
进一步的，所述增塑剂为三羟甲基丙烷或甘油中的任意一种。
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物。
进一步的，所述角蛋白溶液的制备方法为将羊毛投入到浴比1∶40的尿素/硫化钠/十二烷基硫酸钠的混合溶液中，在55℃下溶解完全，然后用透析袋进行透析，浓缩至10%羊毛角蛋白溶液，其中混合溶液中尿素的质量浓度为8 g /L，硫化钠的质量浓度为19 g /L，十二烷基硫酸钠的质量浓度为42 g /L。
进一步的，所述透析袋的分子截留量为10000-16000。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
有益效果：本发明的复合膜具有以下优点：
改性水滑石比表面积大，水分子向复合材料基体内部扩散时，扩散路径比在小片层聚乙烯醇/改性水滑石复合材料内长，从而降低了水分子向基体中的扩散速度；大面积改性水滑石层对基体分子链的包裹程度高，使得聚乙烯醇分子链难以向水中扩散，起到了固定基体的作用；而多种基体物质之间的相互交联的作用也阻挡了水分子的扩散，而受到拉伸作用时，基体成分之间发生相互交联，加之基体与填料之间的相互作用力和缠结作用使得分子链滑移过程中内摩擦增大，不易发生相对滑移，使得复合材料机械性能维持在较高的水平上。
具体实施方式
以下实施例和对比例中角蛋白溶液的制备方法为：将羊毛投入到浴比1∶40的尿素/硫化钠/十二烷基硫酸钠的混合溶液中，在55℃下溶解完全，然后用透析袋进行透析，浓缩至10%羊毛角蛋白溶液，其中混合溶液中尿素的质量浓度为8 g /L，硫化钠的质量浓度为19 g /L，十二烷基硫酸钠的质量浓度为42 g /L，其中，实施例1-5和对比例1-2中透析袋的分子截留量分别为10000，16000，12000，11000，14000，13000，16000。
实施例1
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉20份、PVA50份、改性水滑石10份，角蛋白溶液30份，羧甲基纤维素钠10份，聚乙二醇15份，交联剂3份，三羟甲基丙烷10份，水100份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可，其中，水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为5:1；
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物，其质量比为1：2：2。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
实施例2
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉30份、PVA40份、改性水滑石20份，角蛋白溶液50份，羧甲基纤维素钠20份，聚乙二醇5份，交联剂10份，甘油3份，水150份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可，其中，水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为4:1；
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物，其质量比为1：1：2。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
实施例3
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉22份、PVA48份、改性水滑石12份，角蛋白溶液35份，羧甲基纤维素钠12份，聚乙二醇12份，交联剂7份，三羟甲基丙烷8份，水120份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可，其中，水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为5:1；
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物，其质量比为1：2：1。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
实施例4
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉30份、PVA44份、改性水滑石17份，角蛋白溶液45份，羧甲基纤维素钠18份，聚乙二醇8份，交联剂5份，甘油5份，水140份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可，其中，水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为4:1；
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物，其质量比为1：1：1。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
实施例5
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉26份、PVA46份、改性水滑石15份，角蛋白溶液40份，羧甲基纤维素钠15份，聚乙二醇10份，交联剂6份，三羟甲基丙烷6份，水130份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可，其中，水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为4.5:1；
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物，其质量比为2：2：1。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
对比例1
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉20份、PVA50份、水滑石10份，角蛋白溶液30份，羧甲基纤维素钠10份，聚乙二醇15份，交联剂3份，三羟甲基丙烷10份，水100份；
进一步的，所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物，其质量比为1：2：2。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
对比例2
一种高阻隔性PVA基复合膜，按重量份称取以下成分：玉米淀粉30份、PVA40份、改性水滑石20份，羧甲基纤维素钠20份，聚乙二醇5份，交联剂10份，甘油3份，水150份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可，其中，水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为4:1；
进一步的，所述交联剂为硼酸和聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物，其质量比为1：1。
上述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
根据GB/T1040-1992测试拉伸性能，根据GB/T 1034-1998测试吸水性能（浸泡时间为24h）

Claims (7)

1.一种高阻隔性PVA基复合膜，其特征在于，按重量份称取以下成分：
玉米淀粉20-30份、PVA40-50份、改性水滑石10-20份，角蛋白溶液30-50份，羧甲基纤维素钠10-20份，聚乙二醇5-15份，交联剂3-10份，增塑剂3-10份，水100-150份；
其中水滑石的改性方法为：将水滑石加入浓度50%的乙醇水溶液中，加热至60℃，恒温搅拌2h，然后加入月桂醇醚磷酸酯钾盐，调节pH至4，在60℃下反应4h，过滤洗涤烘干即可。
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔性PVA基复合膜，其特征在于：所述水滑石的改性方法中水滑石与月桂醇醚磷酸酯钾盐的质量比为4-5:1。
3.根据权利要求1所述的一种高阻隔性PVA基复合膜，其特征在于：所述增塑剂为三羟甲基丙烷或甘油中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种高阻隔性PVA基复合膜，其特征在于：所述交联剂为硼酸，聚乙二醇二缩水甘油醚和戊二醛的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高阻隔性PVA基复合膜，其特征在于：所述角蛋白溶液的制备方法为将羊毛投入到浴比1∶40的尿素/硫化钠/十二烷基硫酸钠的混合溶液中，在55℃下溶解完全，然后用透析袋进行透析，浓缩至10%羊毛角蛋白溶液，其中混合溶液中尿素的质量浓度为8 g /L，硫化钠的质量浓度为19 g /L，十二烷基硫酸钠的质量浓度为42 g /L。
6.根据权利要求2所述的一种高阻隔性PVA基复合膜，其特征在于：所述透析袋的分子截留量为10000-16000。
7.如权利要求1所述的一种高阻隔性PVA基复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将水滑石加入水中，超声波分散均匀后，然后加入PVA，在90℃的水浴下搅拌至完全溶解
S2. 将淀粉加入水中，于80℃的水浴中糊化30min；
S4. 然后倒入PVA溶液和角蛋白溶液，混合搅拌后，继续加入羧甲基纤维素钠和聚乙二醇，在加交联剂和增塑剂混合搅拌；
S3. 在80℃下搅拌以后静置，然后再铺膜，烘干即可。
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