CN112795248A - 一种高阻隔pva涂布液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种高阻隔PVA涂布液及其应用。食用菌的干制品在潮湿的环境中贮藏容易吸湿受潮，在氧气的作用下腐败变质，从而失去食用价值，单纯的PE包装袋防潮性较好，但是其阻隔氧气的性能较差。针对上述技术问题，本发明提供一种高阻隔PVA涂布液，其成分中添加有改性石墨烯，改性石墨烯具有高疏水性能，将高阻隔PVA涂布液涂布在PE包装膜的表面可有效降低包装袋的水汽透过率，所述改性石墨烯分子结构表面还负载有铜原子，具有较强的还原性，能够有效阻止外界环境中的氧气进入PE包装袋内；所述高阻隔PVA涂布液中还添加了具有较强抗氧化能力的植物提取物和食品除氧剂，有效提高了包装袋阻隔氧气的性能。

Description

一种高阻隔PVA涂布液及其应用
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种高阻隔PVA涂布液及其应用。
背景技术
食用菌是指子实体硕大、可供食用的蕈菌(大型真菌)，通称为蘑菇。中国已知的食用菌有350多种，常见的食用菌有：香菇、草菇、蘑菇、木耳、银耳、猴头、竹荪、松口蘑(松茸)、口蘑、红菇、灵芝、虫草、松露、白灵菇和牛肝菌等。
新鲜采摘的食用菌含水量很高，水分高达70-95％，常温下不耐贮藏，易氧化变色，自溶腐烂，不利于贮运和销售。在我国，由于保鲜技术相对落后，冷链设备空缺，国内蔬果市场上的食用菌采后损失高达20-30％。对此，将食用菌进行焙烤干制，可有效延长食用菌货架期，减少效益损失。但是食用菌的干制品在潮湿的环境中贮藏容易吸湿受潮，在氧气的作用下腐败变质，失去食用价值，因此，对食用菌的干制品进行包装，与外界环境进行隔离，不仅能防止食用菌的吸湿回潮，隔氧避光，防治蛀虫，还能有利于其运输。
目前市面上用于食用菌包装的材料为竹篓、麻袋、纸箱、纸盒、金属罐、玻璃罐、PE塑料薄膜等，竹篓、麻袋、纸箱、纸盒作为包装材料时的阻隔氧气和水汽的性能较差，金属罐、玻璃罐作为包装材料时的阻隔氧气和水汽的性能较好，但是金属罐的成本较高，玻璃易碎，单一的PE塑料薄膜的防潮性较好，但是其阻隔氧气的性能较差，因此，有必要对PE塑料薄膜进行进一步改性，获得一种既具有较好的防潮性且对氧气也具有良好阻隔性的PE包装材料。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：食用菌的干制品在潮湿的环境中贮藏容易吸湿受潮，在氧气的作用下腐败变质，失去食用价值，单纯的PE包装袋防潮性较好，但是其阻隔氧气的性能较差。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000021
具体地，所述PVA改性液按照以下方法制备：
(1)将2mg氧化石墨烯(GO)分散于水中得到10mg/mL的分散液，超声分散10-15min，加入30-40mg硝酸铜，超声分散均匀，加入2mL甲醛，搅拌均匀，加入700mg三聚氰胺，搅拌至粘稠蓬松状态，转移至高压水热反应釜中，180℃下水热10h，干燥后，即得到改性石墨烯；
(2)将1g纳米TiO2分散于25-30g水中，加入50-60g乙醇，调节pH＝9，加入3-5g硅烷偶联剂KH550，加入30-50g水，80℃水浴搅拌下，反应4-5h，之后进行离心分离获得沉淀物，水洗至中性，干燥后获得改性纳米TiO2；
(3)将0.1-0.2g改性石墨烯分散于260-265g去离子水中超声2h，然后将改性石墨烯水溶液转入2L的球形反应器，加入600-620gDMSO溶液，在搅拌条件下加入200gPVA树脂、2-3g改性纳米TiO2，40℃下搅拌1h，再升温到110℃溶解10h，即得到PVA改性液。
具体地，所述TiO2的粒径为20-30nm。
具体地，所述PVA的聚合度为1700，醇解度为98-99％。
具体地，所述功能性物质为何首乌提取物、木樨花提取物、金丝桃苷提取物、芦丁提取物、食品除氧剂中的一种或多种。
具体地，所述食品除氧剂为铁粉、精盐、硅藻盐或功能性炭。
具体地，所述加工助剂包括表面活性剂、粘合剂和消泡剂。
具体地，所述的高阻隔PVA涂布液可作为于食品包装膜的阻隔性涂层。
本发明以下实施例和对比例所采用的表面活性剂为图易乐
Figure BDA0002832245020000031
Figure BDA0002832245020000032
或陶氏的TRIONTMHW-1000。
本发明以下实施例和对比例所采用的粘合剂为水性聚氨酯或丙烯酸树脂。
本发明以下实施例和对比例所采用的消泡剂为乙醇。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的高阻隔PVA涂布液中添加有改性石墨烯，改性石墨烯具有高疏水性能，将高阻隔PVA涂布液涂布在PE包装膜的表面形成PVA/PE复合膜，其水汽透过率可低至g/m2·24h；
(2)本发明的高阻隔PVA涂布液中添加的改性石墨烯分子结构表面还负载有铜原子，铜原子具有较强的还原性，能够有效阻止外界环境中的氧气进入PE包装袋内；本发明的高阻隔PVA涂布液中还添加了具有较强抗氧化能力的植物提取物，其与食品除氧剂共同作用，能够有效清除食品包装袋中的氧气，在多种因素的共同作用下，使得所制备的高阻隔PVA涂布液涂布在PE包装膜的表面形成的PVA/PE复合膜氧气透过量可低至0.1cm3/m2·24h·0.1MPa。
具体实施方式
现在结合实施例和对比例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例所采用的PVA改性液按照以下方法制备：
(1)将2mg GO分散于水中得到10mg/mL的分散液，超声分散10-15min，加入30-40mg硝酸铜，超声分散均匀，加入2mL甲醛，搅拌均匀，加入700mg三聚氰胺，搅拌至粘稠蓬松状态，转移至高压水热反应釜中，180℃下水热10h，干燥后，即得到改性石墨烯；
(2)将1g粒径为20-30nm的TiO2分散于25-30g水中，加入50-60g乙醇，调节pH＝9，加入3-5g硅烷偶联剂KH550，加入30-50g水，80℃水浴搅拌下，反应4-5h，之后进行离心分离获得沉淀物，水洗至中性，干燥后获得改性纳米TiO2；
(3)将0.1-0.2g改性石墨烯分散于260-265g去离子水中超声2h，然后将改性石墨烯水溶液转入2L的球形反应器，加入600-620gDMSO溶液，在搅拌条件下加入200gPVA树脂、2-3g改性纳米TiO2，40℃下搅拌1h，再升温到110℃溶解10h，即得到PVA改性液。
本发明以下实施例所采用的GO为hummers方法制备的氧化石墨烯。
本发明以下实施例所采用的PVA的型号为1799。
本发明以下实施例所采用的食品除氧剂为铁粉、精盐、硅藻盐或功能性炭。
实施例1
高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000041
实施例2
高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000042
Figure BDA0002832245020000051
实施例3
高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000052
实施例4
高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000053
实施例5
高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000061
对比例1同实施例5，不同之处在于，对比例1的PVA改性液制备过程中未采用改性石墨烯，采用的是未经改性的GO。
对比例2同实施例5，不同之处在于，对比例2中采用的改性石墨烯按照以下步骤制备：
将2mgGO溶解于水中得到10mg/mL的分散液，超声分散10-15min，超声分散均匀，加入2mL甲醛，搅拌均匀，加入700mg三聚氰胺，搅拌至粘稠蓬松状态，转移至高压水热反应釜中，180℃下水热10h，干燥后，即得到改性石墨烯。
对比例3同实施例5，不同之处在于，高阻隔PVA涂布液，以重量份数计，包括以下成份：
Figure BDA0002832245020000062
对比例4同实施例5，不同之处在于，高阻隔PVA涂布液制备过程中所采用TiO2的粒径为50nm。
具体应用：
在实施例1-5和对比例1-3中的PVA改性液中加入功能性物质，在搅拌过程中加入水，然后依次加入表面活性剂、粘结剂、消泡剂，即获得高阻隔PVA涂布液。将获得的高阻隔功能性PVA涂布液分别涂布在厚度为20μm的PE膜上，保持涂布层厚度为2μm，干燥后得到高阻隔PVA/PE复合膜。
性能测试：
为了考察高阻隔PVA/PE复合膜阻隔氧气的能力，依据GB/T1038-2000标准，在温度23℃条件下，将实施例1-5和对比例1-4的圆形高阻隔PVA/PE复合膜密封贴于气体渗透测试仪的检测腔内，测试PVA/PE复合膜的氧气透过量，依据GB/T 1037-1988标准测试实施例1-5和对比例1-4的圆形高阻隔PVA/PE复合膜的水汽透过率。具体测试结果见表1：
表1
测试项 氧气透过量(cm<sup>3</sup>/m<sup>2</sup>·24h·0.1MPa) 水汽透过率(g/m<sup>2</sup>·24h)
实施例1 0.2 1.5
实施例2 0.18 1.3
实施例3 0.15 1.1
实施例4 0.12 0.5
实施例5 0.1 0.8
对比例1 0.82 4.2
对比例2 0.73 3.5
对比例3 0.13 1.0
对比例4 0.11 1.4
20μmPE膜 3883 11.1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种高阻隔PVA涂布液，其特征在于：以重量份数计，包括以下成份：
Figure FDA0002832245010000011
2.根据权利要求1所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：所述PVA改性液按照以下方法制备：
(1)将2mgGO分散于水中得到10mg/mL的分散液，超声分散10-15min，加入30-40mg硝酸铜，超声分散均匀，加入2mL甲醛，搅拌均匀，加入700mg三聚氰胺，搅拌至粘稠蓬松状态，转移至高压水热反应釜中，180℃下水热10h，干燥后，即得到改性石墨烯；
(2)将1g纳米TiO2分散于25-30g水中，加入50-60g乙醇，调节pH＝9，加入3-5g硅烷偶联剂KH550，加入30-50g水，80℃水浴搅拌下，反应4-5h，之后进行离心分离获得沉淀物，水洗至中性，干燥后获得改性纳米TiO2；
(3)将0.1-0.2g改性石墨烯分散于260-265g去离子水中超声2h，然后将改性石墨烯水溶液转入2L的球形反应器，加入600-620gDMSO溶液，在搅拌条件下加入200gPVA树脂、2-3g改性纳米TiO2，40℃下搅拌1h，再升温到110℃溶解10h，即得到PVA改性液。
3.根据权利要求2所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：所述TiO2的粒径为20-30nm。
4.根据权利要求2所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：所述PVA的聚合度为1700，醇解度为98-99％。
5.根据权利要求1所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：所述功能性物质为何首乌提取物、木樨花提取物、金丝桃苷提取物、芦丁提取物、食品除氧剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：所述食品除氧剂为铁粉、精盐、硅藻盐或功能性炭。
7.根据权利要求1所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：所述加工助剂包括表面活性剂、粘合剂和消泡剂。
8.根据权利要求1-7所述的高阻隔PVA涂布液，其特征在于：可作为于食品包装膜的阻隔性涂层。
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吴淑芳等: "高分子材料阻隔性能的研究进展", 《化工新型材料》 *
周碧茹: "功能化氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料制备及阻氧性", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

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CN112795248B (zh) 2022-01-11

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