聚乙烯醇基复合膜的制备及性能研究

随着人们生活水平的提升及食品安polyester-based biocomposites全意识的增强,传统包装材料的抗氧化及抑菌性差,保质期短的问题日益凸显。在双碳环保政策的加持下,发展具备可生物降解性的功能包装材料,符合我国可持续发展战略,具有深远意义。本文以聚乙烯醇(PVA)为基体制备活性包装膜材料,利用单宁酸(TA)作为抗氧化剂和交联剂、纳米银(Ag NPs)作为抗菌剂、纳米纤维素(TOCN)作为增强剂和还原剂,制备功能性复合膜并优化工艺。主要的研究内容和结论如下:1.以PVA和TA为原料,根据TA含量的不同,分别采用溶液浇铸法和沉淀压膜法制备PVA/TA复合膜,研究了TA含量对PVA功能性、力学性能及耐水性的影响。结果表明,TA与PVA在两种成膜方式中都发生了物理交联,交联后的复合膜在力学性能和耐水性方面都得到了不同程度的提升,TA的加入同时赋予了复合膜抗氧化的功能性。TA含量为20%时PVA/TA复合膜的拉伸强度最高,为62.2 MPa;TA含量为2%时,应变最大,为40.99%;耐水性在TA含量为40%时达到最佳,抗氧化能力则与TA含量成正相关。2.以废弃纸浆为原料,采用TEMPO氧化法得到TOCN,将其作为增强相PS-341浓度与TA和PVA复合,采用溶液浇铸法得到不同的PVA/TA/TOCN复合膜。研究了TOCN与TA含量对PVA功能性、力学性能及耐水性的影响。结果表明,TOCN作为增强相能进一步提高复合膜的力学性能且相容性较好,这是PVA、TA和TOCN三者之间羟基发生物理交联的结果,且不影响TA抗氧化的功能性。添加TOCN后复合膜的拉伸强度最高可达99.97 MPa,抗氧化能力与TA含量成正相关,接触角最大为64.81°,吸水率下降到161.9%,耐水性被进一步提升。3.以TOCN溶液为还原剂制备Ag NPs,并以Ag NPs为抗菌剂,以TOCN为增强剂,与PVA结合制备PVA/TOCN-Ag NPs复合膜。研究了温度、Ag NO_3含量和时间对Ag NPs合成的影响,并优化了制备工艺。选择最佳的TOCN-Ag NPs溶液加入PVA溶液中,得到抗菌性PVA/TOCN-Ag NPs复合膜。结果表明,TOCN与Ag NO_3在质量比为1:3,室温处理7天后得到的Ag NPs尺寸均匀且溶液体系稳定,与PVA复合后,制备出的复BMN 673 NMR合膜拉伸强度最高为93.52 MPa,接触角最大为57.16°,吸水率最低为166.24%,力学性能和耐水性显著提高,Ag NPs的添加赋予了复合膜抗菌的功能性。