用于食品包装的聚乳酸膜的制备及性能研究
发布时间：2021-06-27 18:46
食品在生产加工以后的运输及销售环节极易受到环境的影响,而食品包装能有效防止食品进一步发生腐败变质现象。为了有效保障食品的安全,延长货架期,本文以聚乳酸为基材,制备了聚乳酸透气膜、聚乳酸抗菌膜和聚乳酸降解膜,研究了功能性物质对聚乳酸复合薄膜的形貌结构、热学性能、力学性能的影响,对聚乳酸透气膜的渗透性能、聚乳酸抗菌膜的抗菌性能以及聚乳酸降解膜的降解性能进行测试,最后考察了聚乳酸透气膜和聚乳酸抗菌膜对蔬菜水果以及肉品的保鲜效果。主要结果如下:1.采用非溶剂致相分离法制备一系列不同N-甲基吡咯烷酮（NMP）添加量的聚乳酸透气膜。扫描电镜的结果显示,NMP的加入可以使薄膜内部产生多孔结构;对聚乳酸透气膜渗透性能的测试结果也证明,当NMP添加量为10%时,薄膜的水蒸气透过量和透气率均达到最大值,透光率随着添加量的增加,逐渐下降;通过热性能的测试发现,NMP的加入对薄膜熔融温度影响较小,热分解温度略微上升,且随着添加量的增加,Tg和Tc都呈现先增大后减小的趋势;力学性能结果显示,NMP的加入使薄膜拉伸强度持续降低,断裂伸长率先增大后减小;对蔬菜水果及肉品的...
【文章来源】：成都大学四川省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
丙交酯开环聚合法原理
成都大学硕士学位论文3直接合成法也称为一步聚合法，是在脱水剂的作用下，乳酸分子中的羟基和羧基直接发生脱水缩合反应，生成聚乳酸。该法操作简单，成本低，但是聚合成的聚乳酸相对分子质量偏低。直接合成法的制备原理如图1.2所示。图1.2直接合成法原理Fig.1.2PrincipleofDirectSynthesis聚乳酸最初的原料是从植物中提取出来的淀粉，然后经过特定的酶分解为葡萄糖，葡萄糖经过乳酸菌发酵生成乳酸，乳酸再经过一系列化学合成方法聚合形成聚乳酸。产品使用完毕后，可以埋藏在土壤里，经过土壤里的微生物作用，可完全降解为水和二氧化碳，重新进入生态循环中，不会对环境造成污染，不会造成温室效应[20-22]。因此，聚乳酸材料能完全契合当下可持续发展的理念，原料来源于自然，最后降解产物归于自然。基于聚乳酸材料的种种优势，在石油资源逐渐枯竭、“白色污染”问题日益严重、人们环保意识逐渐增强的今天，广大研究者们将它作为当代最具潜力的新型绿色高分子包装材料之一[23]。虽然聚乳酸材料合成简便，易于被加工为各种产品，而且在使用后的废弃物处理上不会对人体或者环境造成危害，符合当前社会发展的潮流。但是聚乳酸材料的气体阻隔性较差，热稳定性较差，延展性差，亲水性弱，降解周期不可控[24,25]。这些因素都在一定程度上限制了聚乳酸在食品包装材料上的大范围推广应用，若能得到解决，则更有利于聚乳酸材料的发展。1.1.2聚乳酸的改性研究由于聚乳酸材料具有良好的加工特性，所以针对其本身具有的缺点，研究者们进行了大量的改性研究。目前改性的方法主要分为物理改性和化学改性，物理改性有两种方法，一是通过将增塑剂与聚乳酸形成共混体系，在增塑剂的作用下，削弱聚乳酸分子间的相互作用力，提高其加工特性、柔韧性，防止?
成都大学硕士学位论文5形成聚乳酸多嵌段共聚物对映体，再将对映体热压成膜，发现薄膜的断裂伸长率是之前的6倍，拉伸强度只是略有降低，同时还提升了一定的热稳定性。Cui等[38]利用交联剂TAIC与增塑剂PEG对PLLA和PDLA进行交联，研究表明交联后有效提高了聚乳酸的耐热性和柔韧性，而且低浓度的PEG更有利于共混物耐热性的提高。1.1.3聚乳酸的降解机理聚乳酸的鲜明特点之一就是可降解性，但是其降解周期不可控，通常需要几个月到几年的时间才能完全降解为水和二氧化碳。水解降解是聚乳酸降解中最主要的方式，其机理是聚乳酸分子链中的酯键在水分子的作用下，断裂成羧基和羟基，生成的乳酸又会进一步促进水解的进行，形成自催化体系，具体过程如图1.3所示。图1.3聚乳酸水解降解机理Fig.1.3Hydrolyticdegradationmechanismofpolylacticacid影响聚乳酸降解速率的因素有很多，比如相对分子质量大孝分子结构、结晶度等都会影响其降解速率。相对分子质量越小，分子结构越疏松，结晶度越低，降解的速率就越快[39]。同时，环境中的pH、温度、微生物等因素也会影响聚乳酸的降解速率。酯键在水分子的作用下断裂而成的羧酸可以与氢氧根离子中和，醇可以跟氢离子中和，推动水解反应向正方向进行，因此在酸性和碱性环境下，都能提高聚乳酸水解降解速率。李荣秋[40]研究了温度和pH对聚乳酸降解的影响，发现当温度越来越高时，pH对聚乳酸降解速度的影响越来越小，同时得出碱性环境对降解速率的提升效果最好，其次是酸性。Lesaffre等[41]研究了温度、湿度、辐射等因素对聚乳酸水解的影响效果，发现三种因素联合处理的效果要优于任意两个因素组合的效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚乳酸活性抗菌薄膜的性能及其对樱桃保鲜效果的影响[J]. 李洋洋,宋文龙,郜海燕,李立. 食品科学. 2020(17)
[2]聚乳酸/聚多巴胺复合材料的制备及性能研究[J]. 杨雯迪,刘文毅,梁孝林,施冬健,陈明清. 应用化工. 2019(12)
[3]聚丁二酸丁二醇酯与氯醚弹性体协同增韧改性聚乳酸多元共混体系[J]. 胡宽,江海,黄冬,刘畅,张坤玉,潘莉. 应用化学. 2019(09)
[4]编织管增强型聚乳酸中空纤维膜结构及其性能[J]. 萧传敏,肖长发,张泰,王新亚. 纺织学报. 2019(08)
[5]水降解对木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响[J]. 刘一楠,刘珊杉,王春明,刘巍岩. 林业科技. 2019(04)
[6]聚乳酸-聚己内酯多嵌段立构复合物薄膜的制备及熔融稳定性[J]. 常悦,陈支泽,杨一奇. 材料导报. 2019(16)
[7]聚乙烯/壳聚糖-柠檬精油抗菌膜的制备及应用[J]. 钟乐,曾绮颖,肖乃玉,刁维新,罗文翰,张雪琴,陈海光. 包装工程. 2019(13)
[8]食品塑料包装材料潜在安全隐患的研究[J]. 余丽. 现代食品. 2019(09)
[9]聚乳酸-聚吡咯/银多层复合抗菌薄膜的制备与性能表征[J]. 毛龙,姚进,刘跃军,白永康. 表面技术. 2019(01)
[10]壳聚糖/无机物纳米复合材料在抗菌方面的研究进展[J]. 李旭飞,车阳丽,吕艳,刘芳,王永强,赵朝成. 材料导报. 2018(21)
博士论文
[1]高韧性、高选择透过性聚乳酸薄膜的制备及其对果蔬的气调保鲜效果[D]. 云雪艳.内蒙古农业大学 2017
硕士论文
[1]聚乳酸分离膜制备及性能研究[D]. 萧传敏.天津工业大学 2019
[2]星型PLLA-PEG-PLLA结构共聚物对圣女果包装内部气氛环境的调控[D]. 道日娜.内蒙古农业大学 2018
[3]聚乳酸—聚乙二醇共聚物的合成及其静电纺丝研究[D]. 李亚莉.陕西科技大学 2018
[4]聚乳酸/纳米纤维素可降解食品包装薄膜的研究及其在西兰花保鲜中的应用[D]. 何依谣.浙江大学 2018
[5]防雾抗菌聚乙烯薄膜的制备及对生鲜香菇保鲜包装应用的研究[D]. 魏丽娟.上海海洋大学 2017
[6]多孔PLA/KGM复合软骨组织工程支架的制备及其性能研究[D]. 雷云.昆明理工大学 2017
[7]氧化石墨烯改性聚乳酸薄膜的研究[D]. 张丹英.南京理工大学 2017
[8]聚乳酸薄膜的降解行为及其降解性能快速检测方法研究[D]. 李荣秋.西南科技大学 2016
[9]MOF-5的合成及Ru（Pd）/AC掺杂研究[D]. 周丽姣.中南大学 2012
本文编号：3253400
【文章来源】：成都大学四川省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
丙交酯开环聚合法原理
成都大学硕士学位论文3直接合成法也称为一步聚合法，是在脱水剂的作用下，乳酸分子中的羟基和羧基直接发生脱水缩合反应，生成聚乳酸。该法操作简单，成本低，但是聚合成的聚乳酸相对分子质量偏低。直接合成法的制备原理如图1.2所示。图1.2直接合成法原理Fig.1.2PrincipleofDirectSynthesis聚乳酸最初的原料是从植物中提取出来的淀粉，然后经过特定的酶分解为葡萄糖，葡萄糖经过乳酸菌发酵生成乳酸，乳酸再经过一系列化学合成方法聚合形成聚乳酸。产品使用完毕后，可以埋藏在土壤里，经过土壤里的微生物作用，可完全降解为水和二氧化碳，重新进入生态循环中，不会对环境造成污染，不会造成温室效应[20-22]。因此，聚乳酸材料能完全契合当下可持续发展的理念，原料来源于自然，最后降解产物归于自然。基于聚乳酸材料的种种优势，在石油资源逐渐枯竭、“白色污染”问题日益严重、人们环保意识逐渐增强的今天，广大研究者们将它作为当代最具潜力的新型绿色高分子包装材料之一[23]。虽然聚乳酸材料合成简便，易于被加工为各种产品，而且在使用后的废弃物处理上不会对人体或者环境造成危害，符合当前社会发展的潮流。但是聚乳酸材料的气体阻隔性较差，热稳定性较差，延展性差，亲水性弱，降解周期不可控[24,25]。这些因素都在一定程度上限制了聚乳酸在食品包装材料上的大范围推广应用，若能得到解决，则更有利于聚乳酸材料的发展。1.1.2聚乳酸的改性研究由于聚乳酸材料具有良好的加工特性，所以针对其本身具有的缺点，研究者们进行了大量的改性研究。目前改性的方法主要分为物理改性和化学改性，物理改性有两种方法，一是通过将增塑剂与聚乳酸形成共混体系，在增塑剂的作用下，削弱聚乳酸分子间的相互作用力，提高其加工特性、柔韧性，防止?
成都大学硕士学位论文5形成聚乳酸多嵌段共聚物对映体，再将对映体热压成膜，发现薄膜的断裂伸长率是之前的6倍，拉伸强度只是略有降低，同时还提升了一定的热稳定性。Cui等[38]利用交联剂TAIC与增塑剂PEG对PLLA和PDLA进行交联，研究表明交联后有效提高了聚乳酸的耐热性和柔韧性，而且低浓度的PEG更有利于共混物耐热性的提高。1.1.3聚乳酸的降解机理聚乳酸的鲜明特点之一就是可降解性，但是其降解周期不可控，通常需要几个月到几年的时间才能完全降解为水和二氧化碳。水解降解是聚乳酸降解中最主要的方式，其机理是聚乳酸分子链中的酯键在水分子的作用下，断裂成羧基和羟基，生成的乳酸又会进一步促进水解的进行，形成自催化体系，具体过程如图1.3所示。图1.3聚乳酸水解降解机理Fig.1.3Hydrolyticdegradationmechanismofpolylacticacid影响聚乳酸降解速率的因素有很多，比如相对分子质量大孝分子结构、结晶度等都会影响其降解速率。相对分子质量越小，分子结构越疏松，结晶度越低，降解的速率就越快[39]。同时，环境中的pH、温度、微生物等因素也会影响聚乳酸的降解速率。酯键在水分子的作用下断裂而成的羧酸可以与氢氧根离子中和，醇可以跟氢离子中和，推动水解反应向正方向进行，因此在酸性和碱性环境下，都能提高聚乳酸水解降解速率。李荣秋[40]研究了温度和pH对聚乳酸降解的影响，发现当温度越来越高时，pH对聚乳酸降解速度的影响越来越小，同时得出碱性环境对降解速率的提升效果最好，其次是酸性。Lesaffre等[41]研究了温度、湿度、辐射等因素对聚乳酸水解的影响效果，发现三种因素联合处理的效果要优于任意两个因素组合的效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚乳酸活性抗菌薄膜的性能及其对樱桃保鲜效果的影响[J]. 李洋洋,宋文龙,郜海燕,李立. 食品科学. 2020(17)
[2]聚乳酸/聚多巴胺复合材料的制备及性能研究[J]. 杨雯迪,刘文毅,梁孝林,施冬健,陈明清. 应用化工. 2019(12)
[3]聚丁二酸丁二醇酯与氯醚弹性体协同增韧改性聚乳酸多元共混体系[J]. 胡宽,江海,黄冬,刘畅,张坤玉,潘莉. 应用化学. 2019(09)
[4]编织管增强型聚乳酸中空纤维膜结构及其性能[J]. 萧传敏,肖长发,张泰,王新亚. 纺织学报. 2019(08)
[5]水降解对木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响[J]. 刘一楠,刘珊杉,王春明,刘巍岩. 林业科技. 2019(04)
[6]聚乳酸-聚己内酯多嵌段立构复合物薄膜的制备及熔融稳定性[J]. 常悦,陈支泽,杨一奇. 材料导报. 2019(16)
[7]聚乙烯/壳聚糖-柠檬精油抗菌膜的制备及应用[J]. 钟乐,曾绮颖,肖乃玉,刁维新,罗文翰,张雪琴,陈海光. 包装工程. 2019(13)
[8]食品塑料包装材料潜在安全隐患的研究[J]. 余丽. 现代食品. 2019(09)
[9]聚乳酸-聚吡咯/银多层复合抗菌薄膜的制备与性能表征[J]. 毛龙,姚进,刘跃军,白永康. 表面技术. 2019(01)
[10]壳聚糖/无机物纳米复合材料在抗菌方面的研究进展[J]. 李旭飞,车阳丽,吕艳,刘芳,王永强,赵朝成. 材料导报. 2018(21)
博士论文
[1]高韧性、高选择透过性聚乳酸薄膜的制备及其对果蔬的气调保鲜效果[D]. 云雪艳.内蒙古农业大学 2017
硕士论文
[1]聚乳酸分离膜制备及性能研究[D]. 萧传敏.天津工业大学 2019
[2]星型PLLA-PEG-PLLA结构共聚物对圣女果包装内部气氛环境的调控[D]. 道日娜.内蒙古农业大学 2018
[3]聚乳酸—聚乙二醇共聚物的合成及其静电纺丝研究[D]. 李亚莉.陕西科技大学 2018
[4]聚乳酸/纳米纤维素可降解食品包装薄膜的研究及其在西兰花保鲜中的应用[D]. 何依谣.浙江大学 2018
[5]防雾抗菌聚乙烯薄膜的制备及对生鲜香菇保鲜包装应用的研究[D]. 魏丽娟.上海海洋大学 2017
[6]多孔PLA/KGM复合软骨组织工程支架的制备及其性能研究[D]. 雷云.昆明理工大学 2017
[7]氧化石墨烯改性聚乳酸薄膜的研究[D]. 张丹英.南京理工大学 2017
[8]聚乳酸薄膜的降解行为及其降解性能快速检测方法研究[D]. 李荣秋.西南科技大学 2016
[9]MOF-5的合成及Ru（Pd）/AC掺杂研究[D]. 周丽姣.中南大学 2012
本文编号：3253400
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3253400.html
