PE基纳米包装材料的研制及其性能研究

发布时间：2017-05-17 01:11

  本文关键词：PE基纳米包装材料的研制及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚乙烯(PE)在包装领域中被广泛用作复合材料的内层和改性研究的基材。纳米粒子由于特殊的表面效应和尺寸效应,将其与PE进行共混或涂布复合不仅会对材料的强度、阻隔等性能产生影响,还可赋予其抗菌性等特殊性能,这对延长内装物的货架期有着关键的作用。尤其是近年来,高档时令果蔬跨区域流通量猛增,这对包装储运保鲜技术提出了更高的要求。因此,本研究制备PE基纳米包装薄膜,旨在开发具有综合抗菌保鲜效果的新型包装材料。本研究对纳米ZnO和纳米TiO2进行偶联剂改性处理,利用红外光谱分析仪和透射电镜分析表征粒子的微观结构和性质变化。配置了PVA纳米溶胶,采用涂布法制备了PVA纳米ZnO/PE和PVA纳米TiO2/PE复合包装薄膜,利用电子万能试验机、透氧测试仪、透湿测试仪和贴膜法研究分析了复合包装薄膜的力学性能、阻隔性能和抗菌性能。然后针对该薄膜的弱点,采用了新的纳米粒子改性方法,即稀土铈掺杂改性,制备新型薄膜并做了进一步研究与分析。在此试验过程中,制备了涂布稀土铈掺杂纳米ZnO(Ce4+-ZnO)的PE基薄膜和涂布稀土铈掺杂纳米TiO2(Ce4+-TiO2)的PE基薄膜,对此薄膜进行了力学性能、阻隔性能、抗菌性能的表征,并选取一些新鲜果蔬为具体内装物,进行了包膜保鲜效果的考察。结果表明,硅烷偶联剂KH570对纳米ZnO的改性效果较好,纳米Ti O2更适合使用钛酸酯偶联剂NDZ101来进行改性。PVA纳米ZnO/PE和PVA纳米TiO2/PE薄膜在纳米粉体添加量为1%时力学性能最佳,纳米粉体添加量为1.5%左右时阻隔性能最佳;PVA纳米ZnO/PE薄膜在避光、自然光和紫外光条件下抗菌率均达90%以上,PVA纳米TiO2/PE薄膜在自然光和紫外光下抗菌率达97%以上。本研究制备的涂布含稀土铈掺杂纳米粒子的新型复合薄膜较涂布含偶联剂改性纳米粒子的薄膜具有优良的抗菌性和实用保鲜效果。该新型包装薄膜可有效抑制樱桃贮存过程中的果实腐坏和质量损失,在纳米粉体添加量为1%时可将樱桃的保质期从7天延长至19天以上;同时它可减缓松茸贮藏过程中的褐变、自溶和开伞等现象,将松茸的保质期从3天延长至7天左右。
【关键词】：纳米ZnO 纳米TiO2 PE抗菌包装薄膜 稀土铈 果蔬保鲜包装
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB484;TQ325.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 纳米粒子特征与改性10-13
• 1.1.1 纳米粒子和纳米材料10-12
• 1.1.2 纳米粒子改性12-13
• 1.2 抗菌材料与抗菌剂13-18
• 1.2.1 抗菌材料及其应用13-14
• 1.2.2 抗菌剂分类与抗菌机理14-17
• 1.2.2.1 无机抗菌剂14-15
• 1.2.2.2 有机抗菌剂15-16
• 1.2.2.3 天然抗菌剂16-17
• 1.2.3 抗菌剂国内外研究进展17-18
• 1.3 PE基纳米抗菌塑料18-23
• 1.3.1 PE基纳米抗菌塑料的制备18-20
• 1.3.2 抗菌性能的检测20
• 1.3.3 PE基纳米抗菌塑料的研究进展20-22
• 1.3.3.1 抗菌性能研究20-21
• 1.3.3.2 综合性能研究21-22
• 1.3.4 PE基纳米抗菌塑料研究存在的问题22-23
• 1.4 课题的研究意义与研究内容23-26
• 1.4.1 课题研究背景23-24
• 1.4.2 研究对象的确定24
• 1.4.3 研究的主要内容24-26
• 第二章 PE基纳米包装薄膜制备试验与检测26-30
• 2.1 实验材料与设备26-27
• 2.2 PE基纳米包装薄膜的制备27-28
• 2.2.1 纳米粒子表面改性27
• 2.2.2 PE薄膜的表面改性与底涂27-28
• 2.2.3 纳米溶胶的配置28
• 2.2.4 PE基纳米包装薄膜制备28
• 2.3 PE基纳米包装薄膜的性能检测与表征28-30
• 2.3.1 纳米粉体改性表征28-29
• 2.3.2 包装薄膜力学性能表征29
• 2.3.3 包装薄膜阻隔性能表征29
• 2.3.4 包装薄膜抗菌性能表征29-30
• 第三章 PE基纳米包装薄膜检测结果与分析30-42
• 3.1 纳米粒子改性表征30-34
• 3.1.1 确定偶联剂用量30-31
• 3.1.2 确定偶联剂种类31-32
• 3.1.3 偶联剂改性纳米粉体FTIR分析32-33
• 3.1.4 偶联剂改性纳米粉体TEM分析33-34
• 3.2 包装薄膜力学性能分析34-36
• 3.3 包装薄膜阻隔性能分析36-39
• 3.4 包装薄膜抗菌性能分析39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 稀土铈掺杂纳米包装薄膜制备与表征42-57
• 4.1 研究背景42-43
• 4.2 试验与分析43-46
• 4.2.1 实验材料与设备43-44
• 4.2.2 新型包装薄膜试样制备44-45
• 4.2.3 性能检测与表征45-46
• 4.3 结果与讨论46-56
• 4.3.1 掺杂纳米粉体TEM表征46-47
• 4.3.2 新型包装薄膜的力学性能47-48
• 4.3.3 新型包装薄膜的阻隔性能48-50
• 4.3.4 新型包装薄膜的抗菌性能50-51
• 4.3.5 新型包装薄膜用于樱桃包膜保鲜的效果分析51-53
• 4.3.6 新型包装薄膜用于松茸包膜菇保鲜的效果分析53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 参考文献59-65
• 致谢65-66
• 附录66

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本文编号：372284