CN113817302A - 一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜，包括：基材以及涂布于基材表面的高阻隔涂层；所述基材由以下质量份的原料制备而成：40～60份聚丙交酯(PLA)、5～15份聚乙交酯(PGA)、5～10份聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、1～3份纳米有机蒙脱土(OMMT)，2～5份开口剂，7～53份填料；所述高阻隔涂层由以下质量份的原料制备而成：60～75份水，5～10份聚乙烯醇(PVA)，5～10份流平剂，5～30份水性增塑剂。本发明提供了一种完全可降解的薄膜材料，同时通过水性乳液涂布技术提高降解薄膜对氧气、水蒸气的阻隔，做到降解薄膜耐摩擦、耐弯折、耐穿刺，在复杂条件下始终保持高阻隔，提高食品等的保鲜能力。
Description
技术领域
本发明属于包装技术领域，具体涉及一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜及其制备工艺。
背景技术
储存保鲜技术在日常生活中应用广泛，主要有常温储存、低温储存、气调储存等，而气调储存中的真空包装储存是常见、高效的食品包装方式。
以储存大米举例而言，采用真空包装，可以降低储藏环境氧气、水蒸气等的浓度，抑制大米的呼吸强度和霉菌的繁殖，防止大米陈化、发霉、生虫等，更好地保持大米的品质。
目前大米真空包装选用的真空度一般在-0.07MPa～-0.09MPa之间。真空度较大时，包装袋很容易被米粒扎破，致使真空包装失效，另外包装袋在流通过程中袋与袋之间的摩擦、碰撞和跌落也很容易造成破袋。大多研究表明大米具有吸附的能力，形成保护层，使大米处于睡眠状态，其脂肪酸、总酸、还原糖、粘度变化相对较小，可有效延长保质期。
目前，我国粮食包装主要使用塑料编织袋、复合塑料袋等。塑料编织袋是用聚丙烯塑料薄膜制成一定宽度的窄条，或用热拉伸法得到强度高、延伸率小的塑料扁带编织而成。塑料编织袋具有质轻、价格便宜、强度高、不易变形、耐冲击性好等特点，净含量在5公斤以上的大米通常采用此种包装。包装时采用缝线封口，包装过程中未施加任何保鲜技术，又由于这种包装材料防潮性差、阻隔性差的缺点，其对大米的防虫、防霉、防潮保鲜效果相对较差，尤其是在高温多雨的夏季。
复合塑料袋是由高阻隔性包装材料EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、PVDC(聚偏二氯乙稀)、聚酯(PET)与PP(聚丙稀)、PE(聚乙稀)等多层塑料复合而成，这种包装较塑料编织袋阻隔性好，具有较好的防潮、防虫、防霉效果，且具有印刷清楚的优点，净含量在5公斤以下的大米多采用这种复合塑料袋包装。但这种包装具有后处理难，难降解的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜及其制备工艺，本发明提供的薄膜材料可以提高降解薄膜对氧气、水蒸气的阻隔，做到降解薄膜耐摩擦、耐弯折、耐穿刺，在复杂条件下始终保持高阻隔，提高食品等的保鲜能力。
本发明提供了一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜，包括：基材以及涂布于基材表面的高阻隔涂层；
所述基材由以下质量份的原料制备而成：
40～60份聚丙交酯、5～15份聚乙交酯、5～10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、1～3份纳米有机蒙脱土，2～5份开口剂，7～53份填料；
所述高阻隔涂层由以下质量份的原料制备而成：
60～75份水，5～10份聚乙烯醇，5～10份流平剂，5～30份水性增塑剂。
优选的，所述聚丙交酯选自左旋PLA，优选为牌号为2002D、2003D、3001D、3052D的聚丙交酯中的一种或多种。
优选的，所述聚乙交酯的重均分子量为10～20万；
所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯为重均分子量为15～25万。
优选的，所述纳米有机蒙脱土为有机季铵盐改性的纳米有机蒙脱土。
优选的，所述开口剂为硅藻土、二氧化硅、滑石粉中一种或多种。
优选的，所述填料为白炭黑、钛白粉、直链淀粉中的一种或多种。
优选的，所述聚乙烯醇为牌号为1788、0599、0499中的一种或多种。
优选的，所述流平剂为乙醇、异丙醇、二丙二醇甲醚中的一种或多种。
优选的，所述水性增塑剂为乙二醇、丙三醇、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述食品包装用高阻隔真空降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
A)以聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、纳米有机蒙脱土、开口剂和填料为原料制备基材；
B)将水、聚乙烯醇、流平剂和水性增塑剂混合，得到高阻隔水性涂布乳液；
将所述高阻隔水性涂布乳液涂布于所述基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。
与现有技术相比，本发明提供了一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜，包括：基材以及涂布于基材表面的高阻隔涂层；所述基材由以下质量份的原料制备而成：40～60份聚丙交酯(PLA)、5～15份聚乙交酯(PGA)、5～10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、1～3份纳米有机蒙脱土(OMMT)，2～5份开口剂，7～53份填料；所述高阻隔涂层由以下质量份的原料制备而成：60～75份水，5～10份聚乙烯醇(PVA)，5～10份流平剂，5～30份水性增塑剂。本发明提供了一种完全可降解的薄膜材料，同时通过水性乳液涂布技术提高降解薄膜对氧气、水蒸气的阻隔，做到降解薄膜耐摩擦、耐弯折、耐穿刺，在复杂条件下始终保持高阻隔，提高食品等的保鲜能力。
具体实施方式
本发明提供了一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜，包括：基材以及涂布于基材表面的高阻隔涂层；
所述基材由以下质量份的原料制备而成：
40～60份聚丙交酯(PLA)、5～15份聚乙交酯(PGA)、5～10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、1～3份纳米有机蒙脱土(OMMT)，2～5份开口剂，7～53份填料；
所述高阻隔涂层由以下质量份的原料制备而成：
60～75份水，5～10份聚乙烯醇(PVA)，5～10份流平剂，5～30份水性增塑剂。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的基材的制备原料包括40～60份聚丙交酯(PLA)，优选为40、45、50、55、60，或40～60份之间的任意值。在本发明中，所述聚丙交酯选自左旋PLA，优选为牌号为2002D、2003D、3001D、3052D的聚丙交酯中的一种或多种。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的基材的制备原料还包括5～15份聚乙交酯(PGA)，优选为5、7、10、12、15，或5～15份之间的任意值。在本发明中，所述聚乙交酯的重均分子量为10～20万，优选为10万、12万、15万、17万、20万，或10～20万之间的任意值。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的基材的制备原料还包括5～10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)，优选为5、6、7、8、9、10，或5～10份之间的任意值。所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯为重均分子量为15～25万，优选为15万、18万、20万、22万、25万，或15～25万之间的任意值。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的基材的制备原料还包括1～3份纳米有机蒙脱土(OMMT)，优选为1、1.5、2、2.5、3，或1～3份之间的任意值。所述纳米有机蒙脱土(OMMT)为有机季铵盐改性的纳米有机蒙脱土。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的基材的制备原料还包括2～5份开口剂，优选为2、3、4、5，或2～5份之间的任意值。所述开口剂为硅藻土、二氧化硅、滑石粉中一种或多种。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的基材的制备原料还包括7～53份填料，优选为7、10、20、30、40、50、53，或7～53份之间的任意值。所述填料为白炭黑、钛白粉、直链淀粉中的一种或多种。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的高阻隔涂层的制备原料包括60～75份水，优选为60、65、70、75，或60～75份之间的任意值。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的高阻隔涂层的制备原料还包括5～10份聚乙烯醇(PVA)，优选为5、6、7、8、9、10，或5～10份之间的任意值。所述聚乙烯醇为牌号为1788、0599、0499中的一种或多种。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的高阻隔涂层的制备原料还包括5～10份流平剂，优选为5、6、7、8、9、10，或5～10份之间的任意值。所述流平剂为牌号为乙醇、异丙醇、二丙二醇甲醚中的一种或多种。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的高阻隔涂层的制备原料还包括5～30份水性增塑剂，优选为5、10、15、20、25、30，或5～30份之间的任意值。所述水性增塑剂为乙二醇、丙三醇、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种。
在本发明中，所述基材的厚度为25～35μm；
所述涂布于基材表面的高阻隔涂层的厚度为5～10μm。
本发明还提供了一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜的制备方法，包括以下步骤：
A)以聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、纳米有机蒙脱土、开口剂和填料为原料制备基材；
B)将水、聚乙烯醇、流平剂和水性增塑剂混合，得到高阻隔水性涂布乳液；
将所述高阻隔水性涂布乳液涂布于所述基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。
具体的，所述基材的制备方法包括以下步骤：
40～60份聚丙交酯(PLA)、5～15份聚乙交酯(PGA)、5～10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、1～3份纳米有机蒙脱土(OMMT)，2～5份开口剂，7～53份填料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料吹膜得到基材膜。
得到基材膜后，将所述高阻隔水性涂布乳液涂布于所述基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。其中，本发明对所述涂布的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的涂布方法即可。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜储存时应低温、避光。
本发明的高阻隔真空降解薄膜，具有高氧气和水蒸气阻隔效率，可以用于食品真空密封。
本发明提供的薄膜可以作为包装食品的真空材料使用，真空度高，薄膜耐摩擦、耐弯折、耐穿刺，在复杂条件下始终保持高阻隔，适用于多种材料包装的运用场景。同时，薄膜自身采用完全可生物降解材料制备，不存在任何环保风险，属于环境友好型材料。
本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜，通过采用可完全生物降解的高分子制品的改性技术和水性乳液涂布技术，可以使食品真空保鲜膜具有完全生物可降解、高阻隔、耐弯折、耐穿刺等特性，更好地起到食品保鲜的作用。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的食品包装用高阻隔真空降解薄膜及其制备工艺进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1、配方
所述高阻隔真空降解薄膜基材，按照原材料重量比组成：40份聚丙交酯(PLA，2003D)、5份聚乙交酯(PGA，重均分子量20万)、10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT，重均分子量20万)、3份纳米有机蒙脱土(OMMT，由十六烷基三甲基溴化铵改性，纳米有机蒙脱土：十六烷基三甲基溴化铵＝2:1(质量比))，2份滑石粉，40份直链淀粉。
所述高阻隔水性涂布乳液，按照原材料重量比组成：60份水，10份聚乙烯醇(PVA，0599)，10份二丙二醇甲醚，20份丙三醇。
2、制备方法
(1)制备高阻隔真空降解薄膜基材
将薄膜基材原料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料吹膜得到基材膜，基材膜厚度为30μm，涂布厚度7μm。
(2)将所述高阻隔水性涂布乳液涂覆于高阻隔真空降解薄膜基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。
对比例1
沧州彩汇塑料包装有限公司的尼龙真空袋
对上述实施例1和对比例1进行性能测试，结果见表1
表1性能测试结果
参照QB/T 1871-93双向拉伸尼龙/低密度聚乙烯复合膜、袋。
实施例2
1、配方
所述高阻隔真空降解薄膜基材，按照原材料重量比组成：60份聚丙交酯(PLA，2002D)、12份聚乙交酯(PGA，重均分子量15万)、7份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT，重均分子量25万)、1份纳米有机蒙脱土(OMMT，由十八烷基三甲基氯化铵改性，纳米有机蒙脱土：十八烷基三甲基氯化铵＝2:1(质量比))，3份硅藻土，17份钛白粉。
所述高阻隔水性涂布乳液，按照原材料重量比组成：70份水，6份聚乙烯醇(PVA，1788)，6份乙醇，18份邻苯二甲酸二辛脂。
2、制备方法
(1)制备高阻隔真空降解薄膜基材
将薄膜基材原料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料吹膜得到基材膜，基材膜厚度为35μm，涂布厚度5μm。
(2)将所述高阻隔水性涂布乳液涂覆于高阻隔真空降解薄膜基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。
对上述实施例2和对比例1进行性能测试，结果见表2
表2性能测试结果
实施例3
1、配方
所述高阻隔真空降解薄膜基材，按照原材料重量比组成：45份聚丙交酯(PLA，3052D)、15份聚乙交酯(PGA，重均分子量10万)、7份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT，重均分子量18万)、2份纳米有机蒙脱土(OMMT，由十八烷基三甲基溴化铵改性，纳米有机蒙脱土：十八烷基三甲基溴化铵＝2:1(质量比))，3份二氧化硅，28份白炭黑。
所述高阻隔水性涂布乳液，按照原材料重量比组成：75份水，9份聚乙烯醇(PVA，0499)，6份异丙醇，10份乙二醇。
2、制备方法
(1)制备高阻隔真空降解薄膜基材
将薄膜基材原料混合均匀后，加入造粒机中依次进行熔融混炼、挤出、冷却和切粒，得到可生物降解塑料；然后将所述可生物降解塑料吹膜得到基材膜，基材膜厚度为25μm，涂布厚度10μm。
(2)将所述高阻隔水性涂布乳液涂覆于高阻隔真空降解薄膜基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。
对上述实施例3和对比例1进行性能测试，结果见表3
表3性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种食品包装用高阻隔真空降解薄膜，其特征在于，包括：基材以及涂布于基材表面的高阻隔涂层；
所述基材由以下质量份的原料制备而成：
40～60份聚丙交酯、5～15份聚乙交酯、5～10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、1～3份纳米有机蒙脱土，2～5份开口剂，7～53份填料；
所述高阻隔涂层由以下质量份的原料制备而成：
60～75份水，5～10份聚乙烯醇，5～10份流平剂，5～30份水性增塑剂。
2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述聚丙交酯选自左旋PLA，优选为牌号为2002D、2003D、3001D、3052D的聚丙交酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述聚乙交酯的重均分子量为10～20万；
所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯为重均分子量为15～25万。
4.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述纳米有机蒙脱土为有机季铵盐改性的纳米有机蒙脱土。
5.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述开口剂为硅藻土、二氧化硅、滑石粉中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述填料为白炭黑、钛白粉、直链淀粉中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇为牌号为1788、0599、0499中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述流平剂为乙醇、异丙醇、二丙二醇甲醚中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述水性增塑剂为乙二醇、丙三醇、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种。
10.一种如权利要求1～9任意一项所述的食品包装用高阻隔真空降解薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)以聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、纳米有机蒙脱土、开口剂和填料为原料制备基材；
B)将水、聚乙烯醇、流平剂和水性增塑剂混合，得到高阻隔水性涂布乳液；
将所述高阻隔水性涂布乳液涂布于所述基材表面，干燥后，得到食品包装用高阻隔真空降解薄膜。
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