一种可生物降解的智能包装膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及可生物降解、智能复合膜材料技术领域，具体涉及一种可生物降解的智能包装膜材料及其制备方法。可生物降解的智能包装膜材料包括以下重量百分比的原料,溶解液90～95％、纤维素原料3～8％、姜黄素0.02～1％、环氧氯丙烷0.3～0.9％、稀硫酸0.05～0.15％、三氯甲基硅烷0.1～0.3％、其中，所述溶解液是LiOH

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的智能包装膜材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可生物降解、智能复合膜材料
，具体涉及一种可生物降解的智能包装膜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，石油基包装材料的使用产生了一系列的环境问题，如造成城市固体废物数量的增加、海洋生物多样性受到威胁。为了解决这些问题，其中一个研究的重点是将生物可降解材料应用到包装领域之中。因此，在过去的几年里，各种类型的多糖材料(如：纤维素、壳聚糖、淀粉、卡拉胶、果胶等)被用于开发天然可降解的膜包装材料。其中，纤维素(cellulose)是目前地球上人们所知道的最古老最丰富的可再生生物质有机材料，广泛来源于棉花、木材、亚麻等植物，其在棉花中的含量最高可达90％[1]。在当今石油资源日趋紧张、环境日益恶劣的形势下，纤维素作为一种来源广泛、成本低廉、环境友好的天然高分子材料，研究其提取、改性并用于天然可降解的透明防水包装膜材料的制备，能够较好的缓解石油基包装材料带来的系列环境问题。
[0003]传统的食品包装材料通常用于保护食品免受环境的污染(如灰尘、物理损伤、气味、振动、光线等)并给消费者提供商品的信息，如生产日期、营养标签、使用期限及使用方法等。而除了传统食品包装的屏障作用、信息传递载体作用外，在人们对健康饮食管理程度的逐渐加强，智能食品包装材料越来越受到研究员和消费者的关注。智能包装可以检测被包装食品的质量或内部包装环境因素，如温度、pH值、气体成分、腐烂的代谢物等，为消费者提供化学、物理、微生物和其他质量信息。其中，肉类及其制品在其腐败过程中，其内部的蛋白质和脂肪会分解为挥发性胺类化合物(如生物胺、氨、二甲胺和三甲胺)。随着挥发性胺类化合物的流失，产品中的pH值也会随之发生变化。在这个变化过程中，智能pH响应的复合膜材料能够监测到pH的变化，并发生颜色变化。由此，将因pH变化引起的颜色改变与产品的新鲜程度建立关系，以达到肉类及其制品新鲜度监测的目的。目前，合成与天然的两大类pH响应活性物质广泛被用于监测食品新鲜度。由于合成类pH活性物质的毒性、加剧了环境污染及复杂的合成过程，天然的pH响应活性物质更加的受到研究员与消费者的关注。目前，用于制造活性食品包装膜中的天然植物活性化合物是研究人员研究最多的物质，并且由于它们对新技术的有效特性而不断发展。其中姜黄素、花青素、没食子酸等天然多酚化合物具有多种生理、生物活性和有益的健康特性而被广泛应用。在这些众多天然活性物质中，姜黄素因具有抗菌、抗病毒、抗氧化和pH响应等特性而受到广泛关注，但姜黄素难溶于水的特性限制了其在包装领域中的开发应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种可生物降解的智能包装膜材料，该可生物降解的智能包装膜材料具有抗菌性能、pH响应性能，能更好的抵抗细菌污染，监测食物的新鲜度。
[0005]为实现上述目的之一，提供以下技术方案：
[0006]提供一种可生物降解的智能包装膜材料，包括以下重量百分比的原料,
[0007]溶解液90～95％
[0008]纤维素原料3～8％
[0009]姜黄素0.02～1％
[0010]环氧氯丙烷0.3～0.9％
[0011]稀硫酸0.05～0.15％
[0012]三氯甲基硅烷0.1～0.3％
[0013]其中，所述溶解液是LiOH
·
H2O\NaOH/Urea体系。
[0014]在一些实施方式中，所述LiOH
·
H2O\NaOH/Urea体系的中LiOH、尿素和水体系的重量之比是7:12:81。
[0015]在一些实施方式中，所述稀硫酸的浓度为3wt％～6wt％。
[0016]在一些实施方式中，所述纤维素原料是棉短绒。
[0017]本专利技术一种可生物降解的智能包装膜材料的有益效果：
[0018](1)本专利技术的可生物降解的智能包装膜材料，其通过氢键作用力引入姜黄素，再加入交联剂，混合液发生化学交联反应，构建性能优异的混合溶解液网络，并使用硅烷试剂对复合膜的一侧进行表面化学改性，使制备的复合膜材料具有抗氧化、抗紫外、抗菌、pH智能响应多功能性质，材料具有一定的防水、力学性能。
[0019](2)本专利技术的可生物降解的智能包装膜材料，通过对复合膜进行单侧进行表面化学改性，使得复合膜一侧具有优异pH响应能力并监测肉制品的新鲜程度的同时，提高其另外一侧的耐水能力。由此，研制一种透明、防水的天然可降解纤维素/姜黄素复合包装膜材料，能成为石油基包装材料的替代品。即，本专利技术选用纤维素作为基体，通过形成交联网络的方式引入姜黄素，制备姜黄素/纤维素复合薄膜，将一定量的硅烷试剂通过化学气相沉积的方法对复合薄膜一侧进行疏水改性，得到透明、防水的天然可降解纤维素/姜黄素复合包装膜材料。纤维素自身含有丰富的羟基官能团，有利于与姜黄素通过氢键作用力结合在一起。而交联剂的引入则使复合网络发生化学交联，使得制备的复合膜材料力学性能更加优异。姜黄素中大量的酚羟基等官能团除了给纤维素提供了结合位点外，还赋予材料抗氧化、抗紫外及pH响应等多种功能。三氯甲基硅烷的单边疏水改性，解决了天然纤维素基材料亲水问题的同时，没有过多的影响pH响应性能，使复合材料在疏水的同时，能够保证其pH响应性能、较高的透明度以及防水性能。
[0020]为实现上述目的之二，本专利技术提供以下技术方案：
[0021]提供一种可生物降解的智能包装膜材料的制备方法，制备上述的可生物降解的智能包装膜材料，包括以下步骤，
[0022]S1.将溶解液预冷至
‑
15℃～
‑
11℃，将纤维素原料加入到溶解液中，充分搅拌，得到第一混合液；
[0023]S2.将姜黄素加入到第一混合液中，转移到冷肼中,逐渐滴加环氧氯丙烷，充分搅拌，进行交联反应，得到第二混合液；
[0024]S3.将第二混合液离心脱泡，所得的物质制成薄膜；
[0025]S4.将薄膜浸入稀硫酸中酸浴处理，引入物理交联网络，随后反复水洗后干燥得到
再生纤维素/姜黄素复合膜材料；
[0026]S5.向再生纤维素/姜黄素复合膜材料通过加入三氯甲基硅烷试剂，进行快速化学气相沉积，制得可生物降解的智能包装膜材料。
[0027]在一些实施方式中，步骤S1中，搅拌速度为1000
‑
2200rad/min。
[0028]在一些实施方式中，步骤S2中，冷肼温度为3℃～7℃，搅拌速度为200
‑
500rad/min，交联时间为1h～3h。
[0029]在一些实施方式中，步骤S3中，通过延流法制得所述薄膜。
[0030]在一些实施方式中，步骤S4中，酸浴处理时间为10min～20min。
[0031]在一些实施方式中，快速化学气相沉积的时间为0.5min～2min。
[0032]本专利技术一种可生物降解的智能包装膜材料的制备方法的有益效果：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的智能包装膜材料，其特征是：包括以下重量百分比的原料,溶解液90～95％纤维素原料3～8％姜黄素0.02～1％环氧氯丙烷0.3～0.9％稀硫酸0.05～0.15％三氯甲基硅烷0.1～0.3％其中，所述溶解液是LiOH
·
H2O\NaOH/Urea体系。2.根据权利要求1所述的可生物降解的智能包装膜材料，其特征是：所述LiOH
·
H2O\NaOH/Urea体系的中LiOH、尿素和水体系的重量之比是7:12:81。3.根据权利要求2所述的可生物降解的智能包装膜材料，其特征是：所述稀硫酸的浓度为3wt％～6wt％。4.根据权利要求2所述的可生物降解的智能包装膜材料，其特征是：所述纤维素原料是棉短绒。5.一种可生物降解的智能包装膜材料的制备方法，其特征是：制备权利要求1
‑
4任一项所述的可生物降解的智能包装膜材料，包括以下步骤，S1.将溶解液预冷至
‑
15℃～
‑
11℃，将纤维素原料加入到溶解液中，充分搅拌，得到第一混合液；S2.将姜黄素加入到第一混合液中，转移到冷肼中,逐渐滴加环...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟权，黄乙辉，郭凡，余宇喧，卢锦清，彭进平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：