CN115850771B - 一种抗酸奶粘附的包装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗酸奶粘附的包装材料及其制备方法，将底膜清洁后浸渍于硅烷偶联剂水溶液中，得到表面偶联改性底膜；将二元体系硅油、甲基乙炔醇、有机溶剂、疏水性氧化物颗粒和铂系催化剂超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液，置于表面偶联改性底膜上刮涂后烘干固化，得到所述抗酸奶粘附的包装材料。制备得到的抗酸奶粘附的包装材料具有亚微米细密微观凸起，抗粘附性好，当酸奶滴在该材料上时，呈难润湿状态，可自由流淌，无粘附。
Description
技术领域
本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种抗酸奶粘附的包装材料及其制备方法。
背景技术
酸奶作为一种常见的流体食品，其包装以聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等传统食品包装材料为主，但酸奶成分多样，粘度又高，日常食用时，往往容易粘附残留在包装内壁，影响食用体验并造成大量浪费，同时，含有残留酸奶的包装被丢弃后腐烂容易产生卫生健康和环境污染问题。为了减少酸奶在包装材料内壁的残留，有方案通过改进包装机械结构来达到效果，但其复杂的结构和使用操作也限制了其使用。此外，也有对传统包装材料进行疏水改性的研究，但单纯疏水不能与酸奶多样化的成分匹配，因此效果不明显或不够持久，从而限制了其应用。在现在市面上流通的酸奶，其粘附残留问题仍旧没有真正解决。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有技术的不足，提供一种抗酸奶粘附的包装材料的制备方法，采用如下技术方案：
步骤（1）、将底膜置于乙醇或去离子水中超声，取出后烘干，得到清洁底膜；
步骤（2）、将步骤（1）得到的清洁底膜浸渍于2～5 wt.%的硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
步骤（3）、将1重量份的二元体系硅油，0.002～0.005重量份的甲基乙炔醇，5～10重量份的有机溶剂，0.4～0.7重量份的疏水性氧化物颗粒，0.005～0.01重量份的铂系催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
步骤（4）、将步骤（3）得到的抗粘附涂布液置于步骤（2）得到的表面偶联改性底膜上，刮涂后烘干固化形成抗粘附涂层，得到抗酸奶粘附包装材料。
作为优选，步骤（1）中所述底膜包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等常用食品包装塑料。
作为优选，步骤（3）中所述疏水性氧化物颗粒为疏水二氧化硅。
作为优选，步骤（3）中所述硅油为乙烯基硅油和含氢硅油混合物，乙烯基硅油与含氢硅油的质量比为10:（1～5）。
作为优选，步骤（3）中所述有机溶剂为烷烃类非极性有机溶剂，更优选为正庚烷。
作为优选，步骤（4）中所述烘干固化温度为80～120℃，时间为4～8h。更为优选，烘干固化温度为80℃，时间为8h。
作为优选，步骤（4）中所述抗粘附涂层厚度为0.01～0.1mm。
本发明的第二个目的是提供上述方法制备得到的抗酸奶粘附的包装材料，包括底膜和抗粘附涂层，所述抗粘附涂层由疏水性氧化物颗粒作为基本骨架，其间填充硅油作为粘结剂，在固化后将底膜与疏水氧化物颗粒相连；在使用中可有效防止食用时的酸奶残留，减少浪费。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）在疏水氧化物粉体之间填充硅油聚合物作为粘结剂，不仅具有疏水效果，而且保证疏水性氧化物颗粒外露，这样形成亚微米细密微观凸起，进一步保证了疏水且不粘附酸奶效果。
（2）本发明在制备过程中引入溶剂，利用溶剂挥发与硅油固化相配合，使表面形成一些纳米空隙结构，由于酸奶具有一定的粘稠度，不仅难以渗入纳米空隙内部，而且，还处于一种悬空状态，减少粘附，易于在重力作用下自由流淌。
（3）本发明采用底膜上偶联改性工艺，偶联层可以与硅油粘结剂发生化学作用，加强了疏水性氧化物颗粒与底膜之间的结合，防止疏水性氧化物颗粒在酸奶冲刷下掉落，增加其使用寿命，防止失效。
（4）相比于现在的商业化的酸奶包装材料（如聚丙烯、聚乙烯等），在使用本发明的包装材料时，只要调整方向或摇动该包装材料，酸奶就能够自由流淌，无粘附现象。
附图说明
图1中A为实施例1中制备的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，B为酸奶滴于该膜材表面呈现的状态。
图2中A为实施例2中制备的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，B为酸奶滴于该膜材表面呈现的状态。
图3中A为比较例2中制备的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，B为酸奶滴于该膜材表面呈现的状态。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进一步阐述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于2wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.002份重量的甲基乙炔醇，5份重量的正庚烷，0.4份重量的疏水性氧化物颗粒，0.005份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.01mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜45度角，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：膜材表面呈现细小颗粒状，颗粒凸起不平，尺寸在亚微米，如附图1所示。同时可以看出，当酸奶滴在该膜材上，呈难润湿状态。当膜材倾斜45度角，酸奶可自然滑落，膜材表面残留很少。
实施例2
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于5wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.005份重量的甲基乙炔醇，10份重量的正庚烷，0.6份重量的疏水性氧化物颗粒，0.01份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.03mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜一定角度，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：膜材表面呈现细小颗粒状，有微观上亚微米尺寸凸起和纳米气孔，如附图2所示。还可以看出，当酸奶滴与该材料表面，接触角大，很难润湿。当膜材倾斜至15度角，酸奶自然滑落，膜材表面几乎无残留，抗粘附效果好。
实施例3
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于5wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:5），依次加入0.005份重量的甲基乙炔醇，10份重量的正庚烷，0.7份重量的疏水性氧化物颗粒，0.01份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.03mm，在鼓风干燥箱中120℃烘干4h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜一定角度，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：与实施例2结果相似，膜材表面呈现细小颗粒状，有微观上亚微米尺寸凸起和纳米气孔；当酸奶滴与该材料表面，接触角大，很难润湿；当膜材倾斜至15度角，酸奶自然滑落，膜材表面几乎无残留，抗粘附效果好。
实施例4
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于2wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.002份重量的甲基乙炔醇，10份重量的正庚烷，0.4份重量的疏水性氧化物颗粒，0.005份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.1mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜一定角度，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：与实施例1结果相似，膜材表面呈现细小颗粒状，有微观上亚微米尺寸凸起和纳米气孔；当酸奶滴与该材料表面，接触角大，很难润湿；当膜材倾斜至40度角，酸奶自然滑落，膜材表面几乎无残留，抗粘附效果好。
实施例5
取聚丙烯（PP）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于5wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.002份重量的甲基乙炔醇，10份重量的正庚烷，0.4份重量的疏水性氧化物颗粒，0.005份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.01mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜一定角度，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：膜材表面呈现细小颗粒状，有微观上亚微米尺寸凸起和纳米气孔。当酸奶滴在该材料表面，接触角大，很难润湿。当膜材倾斜至45度角，酸奶自然滑落，膜材表面残留少，抗粘附效果好。
实施例6
取聚乙烯（PE）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于5wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.002份重量的甲基乙炔醇，10份重量的正庚烷，0.7份重量的疏水性氧化物颗粒，0.005份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.01mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜一定角度，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：膜材表面呈现细小颗粒状，有微观上亚微米尺寸凸起和纳米气孔；当酸奶滴在该材料表面，接触角大，很难润湿；当膜材倾斜至20度角，酸奶自然滑落，膜材表面几乎无残留，抗粘附效果好。
比较例1：只有底膜，无抗粘附涂层
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁，取出后烘干，得到清洁底膜。将酸奶滴于该膜材表面，倾斜一定角度，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。结果当膜材倾斜至90度角，酸奶仍难以滑落，大量残留。
比较例2：涂层中疏水性氧化物颗粒含量低
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于2wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.002份重量的甲基乙炔醇，5份重量的正庚烷，0.1份重量的疏水性氧化物颗粒，0.005份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.01mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
用扫描电子显微镜（SEM）观察所得到的抗酸奶粘附包装材料表面微观形貌，将酸奶滴于该膜材表面，观察其润湿状态，然后倾斜45度角，观察其在重力作用下流淌及粘附情况。
结果：膜材表面大部分区域平整，颗粒凸起不明显，如附图3所示。从图3也可以看出，当酸奶滴于其上，润湿角变小，当膜材倾斜90度角，酸奶有少量缓慢滑落，大量粘附在膜材上，效果差。
比较例3：涂层中疏水性氧化物颗粒含量高
取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）底膜，在乙醇或去离子水中超声清洁后烘干，得到清洁底膜；
将清洁底膜浸渍于2wt.%的KH560硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
取1份重量的二元体系硅油（乙烯基硅油：含氢硅油=10:1），依次加入0.002份重量的甲基乙炔醇，5份重量的正庚烷，0.8份重量的疏水性氧化物颗粒，0.005份重量的铂金催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；
将得到的抗粘附涂布液涂覆在表面偶联改性底膜上，厚度0.01mm，在鼓风干燥箱中80℃烘干8h固化成膜，得到抗酸奶粘附包装材料。
结果：膜材表面粗糙度大，由于含量过高，厚度控制困难，涂层轻擦有掉粉现象，酸奶滴上后，当膜材倾斜，酸奶也可滑落，但局部区域把粉颗粒粘下，效果不好。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种抗酸奶粘附的包装材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤（1）、将底膜置于乙醇或去离子水中超声，取出后烘干，得到清洁底膜；
步骤（2）、将清洁底膜浸渍于2～5 wt.%的硅烷偶联剂水溶液中，取出后烘干，得到表面偶联改性底膜；
步骤（3）、将1重量份的二元体系硅油，0.002～0.005重量份的甲基乙炔醇，5～10重量份的有机溶剂，0.4～0.7重量份的疏水性氧化物颗粒，0.005～0.01重量份的铂系催化剂，超声搅拌混合均匀，得到抗粘附涂布液；所述硅油为乙烯基硅油和含氢硅油混合物，乙烯基硅油与含氢硅油的质量比为10:（1～5）；
步骤（4）、将步骤（3）得到的抗粘附涂布液置于步骤（2）得到的表面偶联改性底膜上，刮涂后烘干固化形成抗粘附涂层，得到所述抗酸奶粘附的包装材料。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述底膜包括聚丙烯PP、聚乙烯PE或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述疏水性氧化物颗粒为疏水二氧化硅。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述有机溶剂为烷烃类非极性有机溶剂。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述有机溶剂为正庚烷。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述烘干固化温度为80～120℃，时间为4～8h。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述烘干固化温度为80℃，时间为8h。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述抗粘附涂层厚度为0.01～0.1mm。
9.一种抗酸奶粘附的包装材料，采用权利要求1-8任一项所述方法制备得到。
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