CN115260685B - 一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料及其制备方法。本发明以聚乙烯醇为基质，利用大黄酸作为功能性填料，实现了大黄酸以针状纳米粒子的形式均匀地分散在聚乙烯醇基体中，从而有效地提高了聚乙烯醇材料的力学强度、断裂伸长率、韧性、水汽阻隔、热稳定性、抗菌、紫外屏蔽、蓝光屏蔽、pH响应与氨气响应变色等性能，制备获得了强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料，且制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产，在生物医学、抗菌、食品包装、智能包装、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯醇是一种高分子聚合物，它具有可生物降解性、水溶性和其他一些物理性能，在食品、药品包装方面具有独特优势。但是，聚乙烯醇材料在实际使用上存在着一些限制性，比如：它的水汽阻隔能力、力学性能欠佳，且缺少抗菌、紫外屏蔽、pH响应和氨气响应等功能。大量的研究表明，利用有机功能性填料改性聚乙烯醇，可以赋予聚乙烯醇材料一些特定的功能(如抗菌、紫外屏蔽、pH响应和氨气响应等功能)，但通常导致力学性能(如力学强度、断裂伸长率、韧性)、热稳定性的降低，不利于其在食品、药品包装等领域的广泛应用。本发明以聚乙烯醇为基质，利用大黄酸作为功能性填料，实现了大黄酸以针状纳米粒子的形式均匀地分散在聚乙烯醇基体中，从而有效地提高了聚乙烯醇材料的力学强度、断裂伸长率、韧性、水汽阻隔、热稳定性、抗菌、紫外屏蔽、蓝光屏蔽、pH响应与氨气响应变色等性能，制备获得强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料，拓宽其在生物医学、抗菌、食品包装、智能包装、氨气检测、环境监测与安全等领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料及其制备方法。该复合材料具有优异的力学强度、断裂伸长率、韧性、水汽阻隔、热稳定性、抗菌、紫外屏蔽、蓝光屏蔽、pH响应与氨气响应变色等性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产。
本发明技术方案：
本发明提供了一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将0.5份大黄酸分散于1000份去离子水中，在室温下搅拌30min，得到大黄酸的均匀分散液，备用；
(2)将100份聚乙烯醇加入至3000份去离子水中，在85℃下搅拌60min，得到均匀的聚乙烯醇溶液，备用；
(3)将步骤(1)所得的大黄酸分散液加入到步骤(2)所得到的聚乙烯醇溶液中，在85℃下搅拌45min，得到均匀的成膜液，备用；
(4)将步骤(3)所得的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在60℃的烘箱中干燥24h，即得到强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果：
本发明所制备得到的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料具有优异的力学强度、断裂伸长率、韧性、水汽阻隔、热稳定性、抗菌、紫外屏蔽、蓝光屏蔽、pH响应与氨气响应变色等性能，在生物医学、抗菌、食品包装、智能包装、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的断面扫描电镜图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，下面结合具体实施例对本发明进一步详细解释，但本发明的实施方式不限于此。
在下述具体实施例和对比例配方、制备方法中，所述聚乙烯醇是由上海易恩化学技术有限公司提供的产品(型号为PVA1799)；大黄酸是上海贤鼎生物科技有限公司提供的分析纯级试剂。
实施例1
一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将0.5份大黄酸分散于1000份去离子水中，在室温下搅拌30min，得到大黄酸的均匀分散液，备用；
(2)将100份聚乙烯醇加入至3000份去离子水中，在85℃下搅拌60min，得到均匀的聚乙烯醇溶液，备用；
(3)将步骤(1)所得的大黄酸分散液加入到步骤(2)所得到的聚乙烯醇溶液中，在85℃下搅拌45min，得到均匀的成膜液，备用；
(4)将步骤(3)所得的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在60℃的烘箱中干燥24h，即得到强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料。
对比例
作为以上实施例的对比标准，本发明提供在不含有大黄酸的情况下所制备的聚乙烯醇材料，包括如下步骤：
(1)将100份聚乙烯醇加入至3000份去离子水中，在85℃下搅拌60min，得到均匀的聚乙烯醇溶液，备用；
(2)向步骤(1)所得的聚乙烯醇溶液中加入1000份去离子水，在85℃下搅拌45min，得到均匀的成膜液，备用；
(3)将步骤(2)所得的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在60℃的烘箱中干燥24h，即得到聚乙烯醇材料。
结构与性能测试：
对上述对比例制备得到的聚乙烯醇材料和实施例制备得到的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料进行结构与性能测试，其中聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的断面形貌是通过SEM(SU-5000，日本高新技术公司)仪器来表征；紫外可见性能采用紫外可见光谱仪(Lamdba365，铂金埃尔默仪器公司)测试，并参照GB/T18830-2009计算紫外线平均透过率；拉伸性能按照GB/T1040-2006测试；利用热重分析仪表征材料的热稳定性；水汽透过系数按照ASTME96测试；按照QBT2591-2003进行材料的抗菌性测试；pH响应变色测试方法如下：在样品材料表面滴上具有一定pH值的酸性或碱性缓冲溶液，观察样品材料的颜色变化；氨气响应测试方法如下：将样品材料暴露于氨气环境中，观察样品材料的颜色变化。
上述性能测试数据如表1与表2所示。
表1样品性能测试数据
| 组别 | 实施例1 | 对比例 |
| 紫外线平均透过率(％) | 24.0 | 76.4 |
| 高能短波蓝光平均透过率(％) | 21.2 | 88.3 |
| 拉伸强度(MPa) | 56.9 | 46.1 |
| 断裂伸长率(％) | 118.4 | 90.2 |
| 韧性(MJ/m3) | 54.2 | 35.4 |
| 初始热降解温度(℃) | 268 | 257 |
| 水汽透过系数(10-8g/m.h.Pa) | 1.31 | 1.62 |
| 对大肠杆菌的抑菌率(％) | 18.2 | 3.0 |
| 对金色葡萄球菌的抑菌率(％) | 31.6 | 6.0 |
表2样品的pH响应与氨气响应变色性能
聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的SEM结果表明，大黄酸能以针状纳米粒子的形式均匀地分散在聚乙烯醇基体中(见图1)，有利于创制综合性能优异的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料；pH响应与氨气响应测试实验结果证明，本发明所制备得到的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料具有优异的pH响应与氨气响应变色性能(见表2)。
总之，由样品性能测试数据看出(见表1与表2)，本发明所制备得到的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料具有优异的力学强度、断裂伸长率、韧性、水汽阻隔、热稳定性、抗菌、紫外屏蔽、蓝光屏蔽、pH响应与氨气响应变色等性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产，在生物医学、抗菌、食品包装、智能包装、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将0.5份大黄酸分散于1000份去离子水中，在室温下搅拌30min，得到大黄酸的均匀分散液，备用；
（2）将100份聚乙烯醇加入至3000份去离子水中，在85℃下搅拌60min，得到均匀的聚乙烯醇溶液，备用；
（3）将步骤(1)所得的大黄酸分散液加入到步骤(2)所得到的聚乙烯醇溶液中，在85℃下搅拌45min，得到均匀的成膜液，备用；
（4）将步骤(3)所得的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在60℃的烘箱中干燥24 h，即得到强韧的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料。
2.根据权利要求1所述方法制备的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料。
3.根据权利要求1所述方法制备的聚乙烯醇基智能活性食品包装材料的应用，其特征在于，用于抗菌、食品包装、环境监测与安全领域。
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| Xianwen Song et al..《Properties of Cell-Compatible Poly(vinyl alcohol) Hydrogels Cross- Linked with Hydrophobic Luteolin》.《ACS Applied Polymer Materials》.2021,第第3卷卷(第第3卷期),第3019−3027页. * |
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