一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法技术

本发明专利技术提出一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法，将活性陶土与表面改性的双亲氧化石墨烯在溶剂中通过超声分散得到均匀的分散液，再涂覆在超支化薄膜基体表面，干燥固化成复合膜，最后通过磁控溅射在氧化石墨烯表面镀上一层SiO2薄膜，得到三层复合结构的高阻隔塑料薄膜。本发明专利技术提供上述方法，克服了现有层复合技术中复合层之间结合强度不高，以及直接在塑料薄膜中混入气体吸附性多孔物质导致薄膜基体的力学性能下降，影响了阻隔材料的使用寿命及手感的缺陷，极大提升了作为蔬果包装薄膜的力学性能，提高了薄膜的阻隔性能和薄膜使用寿命，延缓了蔬果储存时间。

High barrier fresh-keeping plastic film for high strength vegetable and fruit packaging and preparation method thereof

The invention provides a high-strength vegetable and fruit packaging plastic film with high barrier and a preparation method. Activated clay and surface-modified amphiphilic graphene oxide are dispersed in a solvent by ultrasonic wave to obtain a uniform dispersion, then coated on the surface of the hyperbranched film substrate, dried and solidified to form a composite film, and finally through magnetron sputtering. A layer of SiO2 film was coated on the surface of graphene oxide, and a high barrier plastic film with three layers of composite structure was obtained. The method overcomes the defects of low bonding strength between the composite layers in the existing layer composite technology, and the mechanical properties of the film substrate are degraded by directly mixing the gas adsorption porous material into the plastic film, which affects the service life and the handle of the barrier material, and greatly improves the packaging sheet for vegetables and fruits. The mechanical properties of the film improved the barrier performance and the service life of the film, and delayed the storage time of vegetables and fruits.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法
本专利技术涉及包装材料
，具体涉及一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法。
技术介绍
随经济的发展，生活水平的提高，人们的饮食生活已由过去的单一化温饱型过渡到现在的多样化营养型。蔬菜水果的需求量越来越大，而且对其鲜度的要求也越来越高。与其他食品不同，蔬菜水果在采摘后并没有死亡，依然保持生命。蔬菜水果在储存时是借助呼吸作用而维持生命的。在呼吸过程中，蔬菜水果吸进氧气，呼出二氧化碳，产生乙烯气体，并使水分降低。呼吸作用会造成内部成分消耗、肉质软化、营养价值降低。此外，乙烯等气体能促进蔬菜水果老化，并使呼吸作用加快，影响蔬菜水果的价值。为了延长蔬果的新鲜度，需要：(1)尽量减缓果蔬的呼吸强度使其处于“冬眠”状态，必须控制好贮藏环境中二氧化碳和氧气的浓度，使其既能够保证果蔬进行呼吸，维持其生命的延续，又要控制和减缓其呼吸强度。(2)及时排除果蔬贮藏过程中产生的乙烯、乙醇、乙醛等气体。(3)减少水分的蒸发，使果蔬处于水饱和气体环境中。目前已经开发出多种保鲜技术和材料。塑料是制备薄膜常用的包装材料之一，为了满足蔬果保鲜的各类要求，必须提高塑料的阻隔性能，近年来，业界一方面在研究开发新型高阻隔性塑料，另一方面则是对现有的塑料包装材料进行改性，使塑料包装材料的阻隔性能得到了很大的提高。其中，复合包装膜就是塑料包装中最有活力、发展最快的一类包装材料，代表着当今塑料包装材料的发展方向。复合包装膜是两种或两种以上材料，经过一次或多次复合工艺而组合在一起，从而构成一定功能的复合膜材料。复合包装膜的复合结构中各组分均为连续相，可以通过湿式复合、干式复合、共挤出复合等方法进行生产加工。湿式复合是将黏合剂涂到基材上，再和另一种基材粘合在一起，然后将复合好的材料烘干，蒸发掉黏合剂中的溶剂完成复合的工艺。干式复合又称干法复合，是在塑料薄膜上涂布一层溶剂型胶黏剂，经过复合机烘道使溶剂挥发而干燥，再在热压状态下与其他复合材料黏结，形成平滑的复合材料。多层共挤复合与干式复合相比起步较晚，但其有节省原材料、原材料可多样化、适应环保要求、不用有毒胶黏剂等优点，而且阻透效果十分理想，并随着层数的增加效果越好。但是，多层复合技术也存在一些缺陷，例如复合层的连接方式多为物理结合，其强度不高，影响了阻隔材料的使用寿命及手感。另外，阻隔和保鲜多种功能的包装材料较为少见，当前的多功能薄膜多是直接在塑料薄膜中混入气体吸附性多孔物质，如凝灰石和沸石、方英石和硅石、粘土矿物、石粉等微粉末，降低了薄膜基体的力学性能。因此，在既不降低基体的力学性能前提条件下，提高蔬果包装用多层复合保鲜膜层与层之间的结合力，增强膜层之间连接处强度，对蔬果包装用多层复合保鲜膜的阻隔性能和使用寿命提升至关重要，进一步能够实现延缓储存时间，长效保鲜。
技术实现思路
针对当前多层复合技术中复合层之间结合强度不高，以及直接在塑料薄膜中混入气体吸附性多孔物质导致薄膜基体的力学性能下降，影响了阻隔材料的使用寿命及手感的缺陷，本专利技术提出一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法，通过增强复合层之间连接处强度，提升了作为蔬果包装薄膜的阻隔性能，延缓储存时间，达到保鲜效果。为解决上述问题，本专利技术提供一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜，所述高阻隔塑料薄膜具有三层复合结构，具体为采用超支化薄膜作为基体材料，在所述基体材料表面涂覆活性陶土与双亲氧化石墨烯固化而成的中间复合层，在所述中间复合层表面沉积SiO2薄膜。优选的，所述超支化薄膜厚度为10-40μm，所述复合层中双亲氧化石墨烯粘附在所述活性陶土表面，其厚度为5-20μm，所述SiO2薄膜的厚度为5-20μm。优选的，超支化薄膜为超支化聚酰胺、超支化聚氨基酯、超支化聚醚酰胺中的一种，所述活性陶土粒径为2-10μm，所述双亲氧化石墨烯径向大小为5-8μm，厚度为0.5-5nm。提供一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜的制备方法，具体制备方法为：(1)按质量比例1:0.5-1.3:20-40称取所述活性陶土、所述双亲氧化石墨烯和有机溶剂；(2)将所述双亲氧化石墨烯加入有机溶剂中，通过超声分散，得到均匀的分散液，再加入活性陶土，高速搅拌，将所述双亲氧化石墨烯均匀包裹活性陶土，调节粘度，得到活性陶土/双亲氧化石墨烯复合分散液；(3)通过刮涂法，将所述活性陶土/双亲氧化石墨烯复合分散液涂覆在所述超支化薄膜基体表面，经过干燥固化，得到中间复合层薄膜；(4)在真空环境下，利用磁控溅射在所述中间复合层薄膜表面镀上一层SiO2薄膜，得到三层复合结构的高阻隔保鲜塑料薄膜。优选的，所述有机溶剂为苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、戊烷、己烷、辛烷、甲基异丁酮和三乙醇胺中的一种或两种以上的组合。优选的，所述超声功率为2-5kW，超声时间为30-50分钟，高速搅拌速率为300-1200rpm，搅拌时间为40-80分钟。优选的，所述活性陶土/双亲氧化石墨烯复合分散液的粘度为2.6-3.8Pa·s。优选的，所述刮涂涂覆速率控制为100-300nm/min。优选的，所述干燥固化条件为常温真空环境干燥，真空度为0.01-1Pa。优选的，所述磁控溅射为1-10Pa氩气环境中，采用13.56MHz的射频电源溅射SiO2靶材，溅射过程中，保持所述复合薄膜的温度低于40℃。当前的多层复合技术制备的薄膜阻隔材料复合层之间结合强度不高，以及直接在塑料薄膜中混入气体吸附性多孔物质导致薄膜基体的力学性能下降，影响了阻隔材料的使用寿命及手感的缺陷，本专利技术提出一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法，通过将活性陶土与表面改性的氧化石墨烯在溶剂中通过超声分散得到均匀的分散液，再涂覆在超支化薄膜基体表面，干燥固化成复合膜，最后通过磁控溅射在氧化石墨烯表面镀上一层SiO2薄膜，得到三层复合结构的高阻隔塑料薄膜。通过将具有乙烯吸附功能的活性陶土分散于双亲氧化石墨烯中并作为复合薄膜中间层，不与树脂直接混合，因此不会降低基体的力学性能，且双亲氧化石墨烯表面基团能分别与上下表面的薄膜层形成牢固的化学键合，提升连接处强度和保鲜效果，同时氧化石墨烯层与SiO2薄膜层相互协同，极大提升了作为蔬果包装薄膜的阻隔性能，抑制果蔬的呼吸作用，延缓了其新陈代谢的速度，从而延长蔬果的保鲜期和储存时间。将本专利技术制备的一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜与两款市售果蔬保鲜膜相比，在25℃条件下，湿度为45％条件下具有显著的阻隔优势。本专利技术一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、本专利技术提出一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜具有三层复合结构，具体为采用超支化薄膜作为基体材料，活性陶土作为乙烯气体吸收层材料，双亲氧化石墨烯作为活性陶土层的改性剂，SiO2薄膜作为空气阻隔层，三层复合结构之间协同作用，拉伸强度相对于原始聚合物基体提高了约300％，并保持了很高的韧性，极大提升了作为蔬果包装薄膜的力学性能和阻隔性能，延缓蔬果的储存时间。2、本专利技术提出一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜的制备方法，将活性陶土与表面改性的氧化石墨烯在溶剂中通过超声分散得到均匀的分散液，再涂覆在超支化薄膜基体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜，其特征在于，所述高阻隔塑料薄膜具有三层复合结构，具体为采用超支化薄膜作为基体材料，在所述基体材料表面涂覆活性陶土与双亲氧化石墨烯固化而成的中间复合层，在所述中间复合层表面沉积SiO2薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜，其特征在于，所述高阻隔塑料薄膜具有三层复合结构，具体为采用超支化薄膜作为基体材料，在所述基体材料表面涂覆活性陶土与双亲氧化石墨烯固化而成的中间复合层，在所述中间复合层表面沉积SiO2薄膜。2.根据权利要求1所述的一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜，其特征在于，所述超支化薄膜厚度为10-40μm，所述复合层中双亲氧化石墨烯粘附在所述活性陶土表面，其厚度为5-20μm，所述SiO2薄膜的厚度为5-20μm。3.根据权利要求2所述的一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜，其特征在于，超支化薄膜为超支化聚酰胺、超支化聚氨基酯、超支化聚醚酰胺中的一种，所述活性陶土粒径为2-10μm，所述双亲氧化石墨烯径向大小为5-8μm，厚度为0.5-5nm。4.如权利要求1-3中任一权项所述的一种高强度的蔬果包装用高阻隔保鲜塑料薄膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：（1）按质量比例1:0.5-1.3:20-40称取所述活性陶土、所述双亲氧化石墨烯和有机溶剂；（2）将所述双亲氧化石墨烯加入有机溶剂中，通过超声分散，得到均匀的分散液，再加入活性陶土，高速搅拌，将所述双亲氧化石墨烯均匀包裹活性陶土，调节粘度，得到活性陶土/双亲氧化石墨烯复合分散液；（3）通过刮涂法，将所述活性陶土/双亲氧化石墨烯复合分散液涂覆在所述超支化薄膜基体表面，经过干燥固化，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51