聚乳酸基纳米二氧化钛复合膜性能及纳米粒子在食品模拟液中的迁移研究

发布时间：2020-11-19 19:45

　　 本研究通过制备改性聚乳酸基纳米二氧化钛复合薄膜,并结合超高压技术,用实验和理论方法评价纳米粒子通过扩散方式从食品包装材料向食品模拟液当中的释放,并且系统的评价了超高压处理对于这种新型复合材料性能的影响。具体研究内容如下:(1)通过溶剂挥发方法制备聚乳酸基纳米二氧化钛复合薄膜,并对复合膜进行超高压处理,比较超高压处理前后复合膜的基本性能变化。通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合膜脆断面的微观结构发现超高压处理后的复合膜微观截断面变得很粗糙,而且出现了凹陷的结构。通过差示扫描量热仪(DSC)测定复合膜的热力学性能变化,发现超高压处理处理除了增加了复合膜的结晶度以外,没有使其他的热力学性能发生显著变化。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析复合膜内部官能团结构变化,发现超高压处理没有使纳米粒子与聚乳酸之间形成新的化学键。通过X射线衍射仪(XRD)分析得到超高压处理复合膜并没有改变其内部晶体结构。利用重量分析法得出复合膜在超高压处理后其水蒸气透过性能增加。(2)利用50%的乙醇水溶液作为酒精类食品模拟液,来模拟复合膜的包装食品的环境,经过0、5、15和30天的接触迁移实验后,来检测复合膜在接触迁移实验过程中复合膜的性能变化。通过SEM观察到复合膜随着与食品模拟液接触时间的增加,其截断面的粗糙程度越来越严重,出现了褶皱甚至微孔。通过DSC检测发现复合膜在迁移实验过程中的玻璃化转变温度先减小后增大,冷结晶温度和熔融温度没有发生显著变化。通过FTIR分析知道在与食品模拟液接触迁移实验过程中,聚乳酸基质与纳米粒子、聚乳酸基质与乙醇溶液以及纳米粒子与乙醇溶液之间都没有形成新的化学键。通过水蒸气透过率实验发现复合膜在迁移实验过程中其水蒸气透过性能逐渐增加。(3)超高压处理后的复合膜在50%的酒精溶液所代表的的酒精类食品模拟液中进行接触迁移实验。同样经过0、5、15和30天的接触迁移实验后,来检测复合膜在接触迁移实验过程中复合膜的性能变化。通过SEM观察到复合膜面在食品模拟液中迁移阶段的微观截断面越来越粗糙,出现严重的皱缩现象。通过DSC测量发现超高压处理后的复合膜在食品模拟液中迁移阶段的玻璃化转化点明显升高,冷结晶温度与熔融温度没有显著变化,结晶度随着迁移时间的增加而降低。通过FTIR发现超高压处理后温度复合膜在迁移阶段内部官能团结构没有发生变化。XRD发现在迁移过程中复合膜的内部晶体结构没有发生变化。测定超高压处理后复合膜的水蒸气透过性能发现复合膜的水蒸气透过性能随着迁移时间的增加而增加。(4)在迁移实验阶段,于第0、5、10、15、20、25、30、35和45天,利用ICP-AES仪器来测量复合膜中纳米粒子向食品模拟液中迁移的含量。结果显示,超高压前后的复合膜中纳米粒子向食品模拟液中迁移的趋势都是先升高后趋于平稳的,而且超高压处理后的复合膜中纳米粒子的迁移量要微低于未经超高压处理的复合膜。最后还基于Fick第二定律计算出了未经超高压处理复合膜中纳米粒子向食品模拟液中迁移的扩散系数D值。了解到复合膜中纳米粒子向酒精类食品模拟液中迁移的扩散系数随着纳米粒子含量以及迁移时间的增加而增大。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X56;TS206.4
【部分图文】：

）（e）和（g）分别代表超高压处理前复合膜 PLA、PLA/20%TiO2的微观截面形态；（b）（d）（f）和（h）分、PLA/5%TiO2、PLA/10%TiO2和 PLA/20%TiO2的微e) and (g) represents the microstructure morphology of comPLA/10%TiO2and PLA/20%TiO2before ultra-high pressu (f) and (h) represents the microstructure morphology of co10%TiO2and PLA/20%TiO2after ultra-high pressure treat解超高压处理对于复合膜材料微观截面形态的子在聚乳酸基质当中的分布情况的影响，本课题微观形态。结果如图 2.1 所示：通过比较（a）(

如图 2.1（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）所示，随着纳米二氧化钛超高压处理前后复合膜的微观截面形态变化越来越小。虽然仍有凹越来越不明显。这种现象与二氧化钛的加入有关。通过我们前期的，纳米粒子的就加入会使复合膜形成许多微孔，因此，在超高压处理低时气体溶于内层，但在压力增大时，膜内层的气体会被压力从微在快速降压的过程中就不会轻易形成凹陷，这也解释了为什么随着的增加，超高压处理对于复合膜微观形态的影响反而越小。SC

图 2.3（a）（c）（e）和（g）分别代表超高压处理前复合膜 PLA、PLA/5%TiO2、PLA/10%TiO2和 PLA/20%TiO2的傅里叶红外光谱图；（b）（d）（f）和（h）分别代表超高压处理后复合膜 PLA、PLA/5%TiO2、PLA/10%TiO2和 PLA/20%TiO2的的傅里叶红外光谱图。Figure 2. 3 (a), (c), (e) and (g) represents the fourier infrared spectrogram of composite filmPLA, PLA/5%TiO2, PLA/10%TiO2and PLA/20%TiO2before ultra-high pressure treatment,
【参考文献】

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本文编号：2890356