一种制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法，其是在聚乳酸和柠檬酸酯类化合物共混形成的基体树脂中添加无机纳米粒子，经充分搅拌均匀后，通过超高压处理成膜液，并在超高压处理后采用溶剂挥发法制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜；本方法使用的原材料可以实现生物降解，减少了由包装带来的环境污染问题；使用超高压技术处理成膜液，增加了包装膜的热稳定性，提高了包装膜的阻隔性能，可应用于环保包装领域。

【技术实现步骤摘要】
一种制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法
本专利技术涉及一种制备高阻隔性聚乳酸包装膜的方法，属于高分子材料

技术介绍
随着人们环境保护意识地不断提高，开发具有良好安全性和包装性能的环境友好型包装材料已成为当前包装领域的研究热点，基于可再生资源的生物降解天然高分子包装也越来越受到关注。其中,聚乳酸是一种生物可降解材料，其作为环保材料的一员，性能优良、用途广泛，具有不可估量的消费潜力和发展前景。聚乳酸虽然具有良好的生物可降解性以及优良的力学性能，但是聚乳酸膜在主要应用如包装应用上，因其阻隔性能较差，很大程度限制了其应用于需要较好阻隔性能的包装领域。针对聚乳酸膜的阻隔性能改善，目前已有一定的研究，将无机纳米粒子通过共混或化学改性的方式引入聚乳酸。纳米材料从定义上来说就是粒子尺寸在纳米级数量级的材料，它是一种特殊的材料，具有极细的粒径。由于纳米材料特殊的单位结构，还有小尺寸效应和表面效应等特点，在一定程度上可以提高聚乳酸膜的阻隔性能；然而，仅通过机械搅拌方式使无机纳米粒子与成膜液共混，无机纳米粒子在聚乳酸膜中会发生部分团聚，不能完全发挥效果。超高压技术，又称超高压灭菌技术，高静压技术，或高压食品加工技术。超高压灭菌的机理是通过破坏菌体蛋白中的非共价键，使蛋白质高级结构破坏，从而导致蛋白质凝固及酶失活。超高压技术通过在密闭容器内，以水或油作为流体介质对物料施加100MPa以上的压力，从而杀死物料中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌。从分子角度上说，超高压处理过程中，形成生物高分子立体结构的氢键、离子键和疏水键等非共价键易发生变化，改变其空间结构，使之发生某些不可逆的变化。目前，超高压处理作为一种非热加工方式，能够更好地保持食品营养成分、色泽和新鲜度，越来越多地用于果蔬、肉制品、水产品等保存和储藏。有文献指出，超高压应用于食品杀菌处理时，对于合成或常规包装，会影响食品包装薄膜性能如密封完整性、机械性能、氧气透过率和透水性等。然而，这些研究中的大多数研究了超高压加工对成型包装膜性能的影响，而不是制造包装膜过程中对成膜液的处理方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法，在聚乳酸和柠檬酸酯类化合物共混形成的基体树脂中添加无机纳米粒子，经充分搅拌均匀后，通过超高压处理成膜液，并在超高压处理后采用溶剂挥发法制备聚乳酸纳米包装膜。本专利技术所述方法具体包括以下步骤：（1）将聚乳酸和柠檬酸酯类化合物按质量比为8:2～9:1的比例混匀后制得基体树脂；（2）按每10～15mL二氯甲烷中溶解1g基体树脂的比例，将基体树脂加入二氯甲烷中，搅拌24h后得到透明溶液，向溶液中添加无机纳米粒子制备成膜液，其中，无机纳米粒子添加量为基体树脂质量的1%～20%；（3）将步骤（2）的成膜液装入真空袋，抽真空封袋后置于超高压设备中，其中流体介质为水，超高压处理结束后，将成膜液均匀涂布于聚四氟乙烯模具上，室温条件下干燥，成膜后揭下即得高阻隔性聚乳酸纳米包装膜。所述无机纳米粒子为纳米二氧化钛、纳米银、纳米氧化锌、纳米蒙脱土中的一种。所述成膜液的超高压处理是在压力100～600MPa下处理10～30分钟。所述聚乳酸的平均分子量为10～30万，含水量小于0.02%。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术制得的聚乳酸纳米复合膜具有较未进行超高压处理的复合膜具有更优良的水蒸气、氧气阻隔性能；在食品包装中能够有效地抑制食品的厌氧呼吸，减少水蒸气透过，保持包装袋内的食物水分含量，减缓食品水分流失；本专利技术制得的聚乳酸纳米复合材料的结晶度与未经超高压处理的材料结晶度相比有所增加，经检测说明超高压过程中有新的氢键生成，提高了聚乳酸纳米复合膜的热稳定性。经超高压处理的聚乳酸纳米复合膜可有效应用于环保包装领域。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1：本制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法包括以下步骤：（1）称取8g聚乳酸（平均分子量为20万）与2g柠檬酸三丁酯混合，充分溶解在150mL二氯甲烷溶液中，充分溶解24h后添加0.1g纳米二氧化钛，搅拌均匀制备成膜液；（2）取100mL步骤（1）中得到的成膜液置入真空袋中，抽真空处理后置入超高压设备中，水作为流体介质，压力设定为100MPa，保压时间30分钟；（3）将步骤（2）中得到的成膜液涂布于20cm×20cm的聚四氟乙烯板上，在室温条件下干燥，成膜后揭下。本实施例制备得到的聚乳酸纳米复合膜，其水蒸气透过率为2.69(g·m)/(m2·s·Pa)，O2透过率为1.96[(cm3/(24h×m2)]×(cm/bar)，呈现出良好的透气性能，与超高压前相比，水蒸气透过率增加了31.7%，氧气透过率增加了16.8%；聚乳酸纳米复合膜的结晶度为16.3%与超高压处理前相比，复合膜结晶度增加了26.7%。实施例2：本制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法包括以下步骤：（1）称取9g聚乳酸（平均分子量为10万）与1g乙酰柠檬酸三丁酯混合，充分溶解在120mL二氯甲烷溶液中，充分溶解24h后添加0.5g纳米蒙脱土，搅拌均匀制备成膜液；（2）取150mL步骤（1）中得到的成膜液置入真空袋中，抽真空处理后置入超高压设备中，水作为流体介质，压力设定为200MPa，保压时间20分钟；（3）将步骤（2）中得到的成膜液涂布于20cm×20cm的聚四氟乙烯板上，在室温条件下干燥，成膜后揭下。本实施例制备得到的聚乳酸纳米复合膜，其水蒸气透过率为2.24(g·m)/(m2·s·Pa)，O2透过率为1.85[(cm3/(24h×m2)]×(cm/bar)，呈现出良好的透气性能，与超高压前相比，水蒸气透过率增加了18.6%，氧气透过率增加了10.3%；聚乳酸纳米复合膜的结晶度为14.5%,与超高压处理前相比，复合膜结晶度增加了26.2%。实施例3：本制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法包括以下步骤：（1）称取8.5g聚乳酸（平均分子量为15万）与1.5g柠檬酸三丁酯混合，充分溶解在100mL二氯甲烷溶液中，充分溶解24h后添加1g纳米银，搅拌均匀制备成膜液；（2）取100mL步骤（1）得到的成膜液置入真空袋中，抽真空处理后置入设置超高压仪器中，超高压仪器设定为350MPa，保压时间15分钟；（3）将步骤（2）真空袋中的成膜液涂布于20cm×20cm的聚四氟乙烯板上，在室温的条件下干燥，成膜后揭下。本实施例制备得到的聚乳酸纳米复合膜，其水蒸气透过率为2.96(g·m)/(m2·s·Pa)，O2透过率为2.06[(cm3/(24h×m2)]×(cm/bar)，呈现出良好的透气性能,与超高压前相比，水蒸气透过率增加了15.4%，氧气透过率增加了12.1%；聚乳酸纳米复合膜的结晶度为15.7%,与超高压处理前相比，复合膜结晶度增加了38.6%。实施例4：本制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法包括以下步骤：（1）称取8.7g聚乳酸（平均分子量为30万）与1.3g乙酰柠檬酸三丁酯混合，充分溶解在130mL二氯甲烷溶液中，充分溶解24h后添加1.5g纳米氧化锌，搅拌均匀制备成膜液；（2）取50mL步骤（1）中得到的成膜液置入真空袋中，在抽真空处理后置入设置超高压仪器中，超高压仪器设定为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法，其特征在于：在聚乳酸和柠檬酸酯类化合物共混形成的基体树脂中添加无机纳米粒子，经充分搅拌均匀后，通过超高压处理成膜液，并在超高压处理后采用溶剂挥发法制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜。

【技术特征摘要】
1.一种制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法，其特征在于：在聚乳酸和柠檬酸酯类化合物共混形成的基体树脂中添加无机纳米粒子，经充分搅拌均匀后，通过超高压处理成膜液，并在超高压处理后采用溶剂挥发法制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜。2.根据权利要求1所述的制备高阻隔性聚乳酸纳米包装膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚乳酸和柠檬酸酯类化合物按质量比为8:2～9:1的比例混匀后制得基体树脂；（2）按每10～15mL二氯甲烷中溶解1g基体树脂的比例，将基体树脂加入二氯甲烷中，搅拌24h后得到透明溶液，向溶液中添加无机纳米粒子制备成膜液，其中，无机纳米粒子添加量为基体树脂质量的1%～20%；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃宇悦，迟海，陈海燕，张程，崔芮，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53