以聚乙烯醇為基材的吸濕薄膜研究.pdf

1、隨著我國(guó)塑料產(chǎn)品的大量使用,廢舊塑料的處理急需解決?！鞍咨廴尽币呀?jīng)成為環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的一大阻礙?？山到獠牧弦咽悄壳暗难芯繜狳c(diǎn)。
　　本課題首先探討了PVA薄膜的吸濕機(jī)理。從多種吸濕機(jī)理模型出發(fā),尋求適合PVA的吸濕機(jī)理模型。綜合得出的結(jié)果是膨脹機(jī)理和吸濕動(dòng)力學(xué)比較適合PVA的吸濕過(guò)程。
　　本課題的實(shí)驗(yàn)部分是以聚乙烯醇(PVA)、甲基纖維素(MC)、甘油、戊二醛、殼聚糖等為原材料,制備吸濕薄膜并進(jìn)行薄膜性能以及包裝性能測(cè)試

2、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　PVA和MC的相容性具有一定的局限性。同時(shí)薄膜的性能不是很好,親水性仍然很強(qiáng)。交聯(lián)反應(yīng)能夠降低薄膜的吸濕性能。均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化制備PVA/MC薄膜的方法是以PVA與MC體積比、交聯(lián)劑戊二醛、催化劑鹽酸和甘油含量為設(shè)計(jì)因素,吸濕率作為指標(biāo)的的四因素七水平均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:模擬的回歸方程是y=11.227 x1+407.762 x2+0.52 x3-923.041 x4-65.166,綜合分析得出最佳方案

3、是PVA與MC溶液體積比為2:1(其中PVA溶液的濃度為10g/100mL,甲基纖維素溶液的濃度為2g/100mL),甘油含量為0.11％,pH為3.06,交聯(lián)劑濃度為2.26×10-4mol/L。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得知此結(jié)果符合回歸方程模型,此條件下制得的薄膜吸濕率為2.68,抗張強(qiáng)度為42.17MPa,伸長(zhǎng)率為48.2%。
　　由于交聯(lián)改性方法的缺點(diǎn)是戊二醛遷移不適合用于食品包裝。故采用物理方法制備薄膜。首先采用1%的殼聚糖/醋酸溶液對(duì)

4、PVA/MC薄膜進(jìn)行表面修飾后再進(jìn)行性能測(cè)試。此方法制得的薄膜的吸濕率最小。薄膜的抗張強(qiáng)度隨著甘油含量的增大而降低;伸長(zhǎng)率隨著甘油含量的增大而增大。但是當(dāng)甘油含量≥0.2%時(shí)薄膜出現(xiàn)滲析現(xiàn)象。PVA/MC薄膜的透濕性隨著甘油含量的增大而增大;其透氧氣性隨著甘油含量的增大而降低。PVA/MC薄膜的制備方案為 PVA含量為10g/100mL,MC含量為2g/100mL,甘油含量為0.16%。
　　將增塑改性制得的PVA膠液作為吸濕層涂

5、布在PET/PET和尼龍/PET的表面制備單面吸水薄膜和雙面吸水薄膜,然后經(jīng)薄膜表面修飾后進(jìn)行薄膜性能的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單面吸水薄膜的抗張強(qiáng)度優(yōu)于雙面吸水的抗張強(qiáng)度。薄膜的透光性能較好,而霧度則在涂膜作用后顯著增加,雙面吸水薄膜變化最明顯。單雙面吸水薄膜的熱封溫度比較高,吸水薄膜熱封后強(qiáng)度從大到小依次為:單面吸水>PET/PE>雙面吸水>尼龍/PE。PET/PE單面吸水薄膜的O2透過(guò)系數(shù)最大,而尼龍/PE薄膜雙面吸水薄膜的O2透過(guò)系

6、數(shù)最小。PET/PE和尼龍/PE薄膜雙面吸水薄膜的CO2的透過(guò)系數(shù)非常接近。尼龍/PE和尼龍/PE雙面吸水薄膜 N2的透過(guò)系數(shù)非常接近。雙面吸水薄膜的阻濕性最強(qiáng)。
　　從以上制得的PVA或PVA基薄膜中選擇PVA/MC薄膜以及PET/PE涂膜復(fù)合材料為代表討論薄膜的吸濕隨時(shí)間變化情況并驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)解釋薄膜對(duì)水蒸氣的吸濕機(jī)理研究。綜合薄膜的吸濕率得出薄膜的平衡吸濕率:PVA/MC薄膜的平衡吸濕率為1.979;PET/PE/PVA/MC

7、薄膜的平衡吸濕率為1.637;PVA/MC、PET/PE/PVA/MC薄膜的平衡吸濕率為2.076。吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明其吸濕行為主要遵循Freundlich準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　將制備的復(fù)合薄膜應(yīng)用于食品包裝,選用圣女果作為代表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:室溫下圣女果的失重率、糖度和硬度與是否使用薄膜以及和薄膜的類型有著密切的聯(lián)系。經(jīng)過(guò)薄膜包裝處理的圣女果失重率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于未包裝的空白組,且吸水薄膜組的糖度和硬度保持效果明顯優(yōu)于對(duì)照組。