论文部分内容阅读
开发可生物降解的淀粉基包装材料对我国食品安全发展和环境保护均具有重要的意义。然而,传统的淀粉材料亲水性强、阻隔性能差,限制了其推广和应用。针对淀粉膜材强吸水性和弱阻隔性能的问题,开发绿色、安全的防水高阻隔性淀粉膜材成为可降解包装材料的研究热点之一,而采用生物基改性剂和绿色改性技术已经成为新的研究思路和前沿方向。本论文基于淀粉改性修饰、紫外光固化涂层及两相界面处理技术,采用生物基环氧大豆油丙烯酸酯涂层对淀粉膜材表面进行疏水处理;在此过程中,通过引入界面改性剂进一步改善淀粉膜材和涂层的附着力,进而开发出一种具有防水阻气功能的新型淀粉材料。本论文采用环氧大豆油丙烯酸酯涂层和界面改性联用技术,构建了一种绿色可工业化连续生产的防水阻气性淀粉膜材制备和性能测试体系,开发出环保可生物降解的防水阻气性淀粉膜材,同时系统研究了环氧大豆油丙烯酸酯、光引发剂和界面改性剂对体系及性能的影响。通过使用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、吸水率测试、透湿性测试仪、自动拉拔仪、紫外分光光度计、拉伸仪等现代分析仪器和方法探讨了表面涂层处理及界面改性处理对淀粉膜材的微观结构、表面形貌、断面结构、防水阻气性能、界面结合性能、透光率和机械性能的影响,建立淀粉复合膜材的微观结构和宏观性能之间的关系。主要研究结果如下:1、探讨了环氧大豆油丙烯酸酯涂层对淀粉膜材的防水阻气性能的影响,结果表明,经涂覆处理后,SEM图观察到淀粉膜材表面形成一层连续的涂层,淀粉复合膜材的水蒸气透过系数从531.81g/m~2*24h显著下降到46.79g/m~2*24h,降低了约10倍,吸水率从411.19%降低到132.51%,降低了约3倍,淀粉复合膜材在水中可稳定存在1h,随着环氧大豆油丙烯酸酯和光引发剂浓度在研究范围内增加,淀粉复合膜材的机械性能无明显变化。2、探讨了界面改性剂对淀粉复合膜材涂层附着力及防水性能的影响,结果表明,经界面改性剂处理后,SEM图观察到涂层与淀粉膜材之间的空隙消失。环氧大豆油丙烯酸酯涂层与淀粉膜材的附着力从2MPa增大到4MPa,增大为原来的2倍,改性淀粉复合膜材的吸水率从411.19%进一步降低到67.79%,降低了约6倍,与SEM图观察到的微观结构变化构成因果关系。随着界面改性剂浓度在研究范围内增加,复合淀粉膜材的吸水率先减小后增大,附着力和透光率均呈现先增大后减小的相一致的变化规律,改性淀粉复合膜材的机械性能无明显变化。本文的研究结果表明,相比纯淀粉膜材,使用环氧大豆油丙烯酸酯涂层以及两相界面改性处理的淀粉复合膜材,水蒸气透过系数显著降低约10倍,附着力增大为原来的2倍,吸水率降低了约6倍,而机械性能无明显变化,从而构建了一种绿色、安全的防水阻气性淀粉基膜材的制备方法。