微波处理对塑料薄膜包装材料阻隔性能影响的研究

研究了常用的塑料薄膜包装材料经微波处理不同时间后其透氧率、透湿率的变化规律.研究结果表明,塑料单膜随微波处理时间增加,透氧率明显增大,而复合薄膜透氧率变化较小;透湿率变化正好相反,微波处理相同时间后,复合薄膜透湿率增长明显大于塑料单膜.     

SiO2含量与粒径对PLA/SiO2复合膜性能的影响

目的 为了提高聚乳酸材料的力学性能和气体阻隔性,选择二氧化硅为共混材料,通过改变二氧化硅的粒径和含量,研究SiO2对SiO2/PLA复合膜性能的影响.方法 用流延法制备二氧化硅/聚乳酸(SiO2/PLA)复合膜.采用力学性能测试、结晶性测试、热稳定测试和透氧、透水蒸汽测试等分析手段对制备的复合膜进行力学性和阻隔性的表征.结果 在PLA材料中添加适量的SiO2对复合膜的拉伸强度和弹性模量会有增强作用,并且粒径越小,增强效果越明显;粒径为50 nm,质量分数为2％时复合膜表现出更佳的力学性能.同时,随着SiO2含量的增加,氧气透过系数呈先降低后升高的趋势,在SiO2质量分数为2％时透过系数最小,复合膜的氧气阻隔性最好;不同粒径不同含量的SiO2透湿性测试结果表明,SiO2粒径为50 nm,质量分数为2％时复合膜的阻隔性效果最好.结论 二氧化硅的加入能够提升聚乳酸的弹性模量和阻隔性,并且二氧化硅的粒径和不同添加量对复合膜的性能有很大影响.     

几种食品包装用塑料膜阻透性能比较

目的研究不同厚度、不同材质的食品包装用塑料膜透氧量、透湿量的变化情况,为食品包装在阻隔性方面的选材提供依据和指导。方法采用压差法和杯式法分别测试塑料膜的透氧量和透湿量。结果单层塑料膜随厚度的增加,透氧量和透湿量均减小,阻隔性能变好。相同厚度的PE,PET,BOPP,PA这4种单层塑料膜中,PA的透氧量最小,PE的透氧量最大,BOPP的透湿量最小,PA的透湿量最大。复合膜厚度增加,其透氧量、透湿量均减小,但减小幅度逐渐变小。塑塑复合膜外层材料厚度不变时,透氧量、透湿量随总厚度变化不太明显,EVOH塑料复合膜的透氧量值和透湿量值较小,通常在5以下,铝箔塑料复合膜的透氧量值和透湿量值均小于1。结论单层塑料膜PA的氧气阻隔性最好,PE的氧气阻隔性最差,BOPP的水蒸气阻隔性最好,PA的水蒸气阻隔性最差。复合膜中,塑塑复合膜的阻隔性主要取决于外层材料,铝塑复合膜的阻隔性最好,含高阻隔材料EVOH的塑料复合膜的阻隔性比普通塑塑复合膜好,其阻隔性可与铝塑复合膜媲美。     

微纤化纤维素/聚乳酸薄膜的制备及性能分析

目的将微纤化纤维素(MFC)和聚乳酸(PLA)共混成膜,以提高薄膜的透湿、透氧、阻光等性能,满足果蔬等食品的包装要求。方法采用酶解法与机械处理的方法制备MFC,使用硅烷偶联剂KH560对MFC进行疏水改性处理,再将改性处理的微纤化纤维素(MFC-S)与PLA共混制成薄膜。结果当MFC-S的质量分数为0.75%时,MFC-S/PLA共混包装膜的拉伸强度比纯PLA膜增加了13.3%,当MFC-S的质量分数为2%时,MFC-S/PLA共混包装膜的透氧系数为纯PLA膜的1.43倍,透湿系数为纯PLA膜的1.26倍,透光率降低了60%,阻光效果较好。结论 MFC-S的质量分数为0.75%时,包装膜的拉伸强度较好;MFC-S的质量分数为2%时,透氧、透湿、阻光性较好。     

醋酸对明胶-壳聚糖膜性质的影响及应用

目的制备基于不同醋酸质量分数的明胶-壳聚糖基可食复合膜,以期探究醋酸质量分数(1%、1.5%、2%和2.5%)对复合膜性质及应用的影响。方法利用透湿仪、透氧仪、拉伸仪、扫描电镜、热重、红外和拉曼光谱探究可食性复合膜的理化性质,并进行机理解析。结果低醋酸浓度制备的复合膜具有较低透湿性和透氧性,且其抗拉强度和断裂伸长率较高;同时醋酸浓度较低时,可以提高复合膜表面的光滑度,改善复合膜的热稳定性。红外测试与拉曼测试表明,明胶、壳聚糖、醋酸之间主要是通过氢键进行相互作用并结合,从而形成了稳定致密的薄膜。结论以质量分数为1%醋酸制备得到的明胶-壳聚糖基复合膜,其性质表现得更加优异,同时该系列薄膜可以制备成包装袋并能有效包装花生,对明胶-壳聚糖复合膜在食品包装领域的应用具有一定的参考作用。     

GTA改性的PLA/PHB复合包装膜性能研究

目的研究三乙酸甘油脂(GTA)对PLA/PHB包装膜性能的影响。通过添加GTA提高PLA与PHB的相容性,改善包装膜的力学和透湿透氧性能。方法以GTA为增塑剂,聚乳酸(PLA)和聚β-羟基丁酸酯(PHB)为原料,利用熔融共混吹膜的方法制备PLA/PHB复合膜,通过对复合材料的DSC测试,以及透湿透氧性能、力学性能和红外光谱分析,研究GTA质量分数不同时对复合材料的拉伸性能、断裂伸长率、透湿透氧性能和相容性的影响。结果随着GTA含量的增加,薄膜拉伸强度整体呈下降趋势,同时断裂伸长率不断增大。当GTA质量分数大于4%时,拉伸强度急剧下降,断裂伸长率由原先的快速增长变为缓慢增长。透湿性能随GTA质量分数的增加先不断增大后减小,透氧性能增长不明显。通过DSC图结合包装膜断面结构微观图发现,GTA的加入减弱了聚合物分子链段之间的作用力,促进了链段的运动,使得薄膜断面上的微孔消失,形成层状结构。结论 GTA的加入改善了PLA和PHB的相容性,并且在GTA质量分数为4%时,复合包装膜既具有较好的拉伸性能和断裂伸长率,还具有较好的透湿透氧性能。     

不同淀粉原料对淀粉-壳聚糖复合膜性能的影响

目的 研究不同淀粉原料对复合膜性能的影响,为淀粉基膜的原料选择提供参考.方法 选取土豆淀粉、红薯淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉等6种常见的市售淀粉为原料,将30 g/L的淀粉溶液和20 g/L的壳聚糖溶液以1:1的体积比混合,再添加一定量甘油为增塑剂,浇铸成膜,测定膜的力学性能和渗透性能.通过X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和接触角等仪器对复合膜的性能和结构进行表征分析.结果 不同淀粉基复合膜间的性能存在较大差异.当土豆淀粉直链质量分数为14％时,复合膜的断裂伸长率和透气性相对最好,断裂伸长率可达55.65％,氧气透过系数为75.52 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa);当小麦淀粉支链质量分数为27％时,复合膜的抗拉强度和阻隔性能相对最好,抗拉强度可达14.04 MPa,氧气透过系数为3.31 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),水蒸气透过系数为24.51 g/(m2·24 h).复合膜均为亲水性材料,且各成膜物质之间具有良好的相容性.结论 当淀粉直链质量分数较高时,复合膜的抗拉强度和阻隔性能较好;当淀粉支链质量分数较高时,复合膜的断裂伸长率较好,阻隔性能较差.淀粉原料不同,复合膜材料的特性也不同,可满足产品对包装材料性能的不同需求.     

PEG200增塑改性ACNs/MMT/PHBH纳米复合包装膜

目的 制备聚乙二醇(PEG200)-乙酰化纤维素纳米晶体/蒙脱土/聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯(PHBH)纳米复合包装膜,探究PEG200对三元纳米复合材料(ACNs/MMT/PHBH)性能的影响,以获得柔韧性、分散性等性能优良的纳米复合包装膜,增加复合包装膜在包装上的可应用性.方法 通过溶液共混法制备不同比例的PEG200-ACNs/MMT/PHBH纳米复合包装膜,应用扫描电镜、傅里叶红外光谱、偏光显微镜、热重分析、差式扫描量热仪、拉伸测试仪和透氧透湿测试仪,对复合膜的断面形貌、热稳定性、晶体形貌、力学性能和阻隔性能进行分析表征.结果 扫描电镜显示,加入适量的PEG200后,纳米颗粒上具有包覆作用,使得填料与PHBH基质间的相容性得到进一步改善.力学测试结果表明,PEG200的加入使复合包装膜的韧性有一定程度的提高,当PEG200的质量分数为6％时,与未添加PEG200的包装膜相比,其断裂伸长率增加了29.9％.阻隔性能测试结果显示,当PEG200的质量分数为4％时,复合膜的阻隔性能最佳,水蒸气透过率和氧气透过率分别为26.48 g/(m2·d)和28.46 cm3/(m2·d).结论 实验结果表明,加入少量的PEG200能够改善纳米粒子与PHBH之间的相容性,提高ACNs/MMT/PHBH纳米复合材料的韧性和阻氧阻湿性能.     

聚乳酸/茶多酚抗氧化膜的制备及其性能研究

以聚乳酸（PLA）为基材,茶多酚（TP）为抗氧化剂,通过流延法制备了具抗氧化活性的可降解PLA/TP共混膜,并研究了茶多酚添加量对共混膜包装性能及抗氧化性能的影响。研究结果表明：茶多酚与聚乳酸基质间发生了相互作用,茶多酚在聚乳酸基质中具有较好的分散性。天然抗氧化物茶多酚的添加使共混膜的拉伸强度、断裂伸长率以及透光率降低,但显著提高了共混膜的热封强度、透湿系数、透氧系数、溶解度和自由基清除率。当茶多酚的质量分数为0.9%时,共混膜的热封强度为3.31 N/(15 mm),透湿系数和透氧系数分别是纯PLA膜的1.68倍和6倍,透光率为88.1%,自由基清除率为89.18%,是一种具有应用潜力的环境友好型食品活性包装材料。     

打坑BOPP薄膜的透湿性能研究

打坑薄膜通过对薄膜进行打坑微处理,可提高其透氧性能及透湿性能。打坑BOPP薄膜在食品包装中得到了广泛的应用,但使用过程中其透湿性不好的问题较为突出,包装内易出现结露问题。以透湿性能为试验指标,选用2种不同透氧系数的打坑BOPP薄膜和未打坑BOPP薄膜进行了对比试验。结果表明,透氧系数大的打坑BOPP薄膜的透湿量也相对较大;同时,透氧系数相同的打坑BOPP薄膜的反面透湿量要大于其正面透湿量;对于不同透氧系数规格的薄膜,反面的透湿性增加量要大于正面的。可见,在实际应用中,不仅需要根据透氧系数来选择合适的包装用BOPP薄膜,且在应用时还需调整薄膜正反面的选择。     

石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料传热特性研究及仿真

目的 提升无源冷链物流中保温容器的保温性能,减少或取消短途冷链运输中蓄冷剂的使用量.方法 将石墨烯改性相变大胶囊与聚氨酯发泡材料共混,制备石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料,研究石墨烯的添加对其导热系数和保温性能的影响,并基于COMSOL Multiphysics对石墨烯改性相变大胶囊和石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的传热过程进行有限元模拟.结果 在常温状态下,石墨烯的添加会增加石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数;在冷藏工况下,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数随石墨烯添加量的增加而降低,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料制备的保温容器的系统热阻随石墨烯的增加而升高.通过有限元模拟可发现,石墨烯的加入能够提升相变大胶囊的导热系数,同时能够减缓升温平台阶段的升温速率;在跨越平台区后,即内部相变大胶囊完全融化后,石墨烯会提升保温材料的导热系数,从而降低保温容器的保温效果.结论 制备的石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料能够在设计使用时间内提升保温容器的保温性能,该材料在需要冷藏的生鲜果蔬短途无源冷链物流领域具有广阔的应用前景.     

石墨烯改性高导热相变大胶囊的制备与性能表征

为了提升相变大胶囊导热性能,拓展相变材料应用范围,通过将石墨烯与海藻酸钠、相变微胶囊共混,并由钙离子交联后制得石墨烯改性相变大胶囊。通过拉曼光谱、扫描电镜表征石墨烯改性相变大胶囊组分及微观结构,通过差式扫描量热仪分析其相变储能性能,并比较了石墨烯改性后样品导热系数的变化。结果表明:石墨烯改性相变大胶囊是由海藻酸钠凝胶连接成簇相变微胶囊,并由石墨烯穿插其中。制备的石墨烯改性相变大胶囊包覆率为58.8%~63.6%,相变潜热为112.5~121.7J/g范围内,石墨烯的添加对相变大胶囊包覆率、相变潜热及相变温度影响不显著。经过石墨烯改性后的相变大胶囊导热系数显著提升,但随着石墨烯添加量的增加其导热系数提升效果降低。所制石墨烯改性相变大胶囊在不显著改变其相变储热性能的同时提升了导热性能,提高了相变大胶囊的换热效率,为进一步开发高性能相变储能发泡材料提供了技术支持。     

复合相变储冷材料的制备及性能研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂,多层石墨烯、TiO2/石墨烯(m(TiO2):m(石墨烯)=25∶75)和TiO2颗粒作为导热添加剂,加入到二元复合有机储冷材料中(m(壬酸):m(葵醇)=60:40),制备了复合相变储冷材料。通过吸光度、DSC和热导率测试等手段,对复合相变储冷材料的稳定性、相变温度、相变潜热及热导率进行了评价分析。结果表明,分散剂和导热添加剂的加入,对储冷材料的相变温度和相变潜热影响不大,但对热导率影响较大。当分散剂SDBS浓度为0.2 g/L,导热添加剂(分别为TiO2/石墨烯和TiO2颗粒)浓度为0.5 g/L时,复合相变储冷材料具有较好的稳定性,其热导率分别为为0.2211和0.2096 W/(m·K),相比没有加入任何导热添加剂的储冷材料的热导率(0.1738 W/(m·K)),分别提高了27.22%和20.61%;当分散剂SDBS浓度为0.3 g/L,导热添加剂多层石墨烯浓度为0.3 g/L时,复合相变储冷材料处于稳定状态,其热导率为0.2268 W/(m·K),相比0.1738 W/(m·K),提高了30.49%。由此可知,多层石墨烯可以更有效地增加复合相变储冷材料的热导率,这主要是由于石墨烯具有非常高的比表面积,有利于复合材料更加均匀地分散以及形成更加完善的网格结构,从而有效增加复合相变储冷材料的稳定性及热导率。选用多层石墨烯为导热添加剂(0.3 g/L),SDBS为分散剂(0.3 g/L),可以制备出体系最稳定、热导率最高的复合相变储冷材料。     

低温冷链物流用相变材料的优化及应用

本文针对-23 ℃以下的低温冷链物流场合,研制了一种由甲酸钠（HCOONa）、氯化铵（NH4Cl）和水组成的新型复合相变蓄冷材料SF70（HCOONa-NH4Cl-H2O质量比为2:1:7）,并以SF70为基液,添加纳米粒子、增稠剂对其过冷度、导热率导热系数及相分离现象进行优化,对优化后的材料进行循环性能实验及保温箱应用实验。结果表明：添加质量分数为0.4% 的TiO2纳米粒子在综合改善蓄冷材料的过冷度及导热性能上表现最优;添加质量分数为1%的 PAAS增稠剂能有效消除复合材料的相分离现象。经优化的最终材料为SF70+0.4% TiO2+1% PAAS,其相变温度为-29.9 ℃、潜热为255 kJ/kg、过冷度为2.8 ℃、导热率导热系数为0.652 2 W/(m?K)。经过200次循环试验,复合材料热性能稳定。将该复合材料应用在于自制保温箱中可使冷冻肉丸维持保持在-23 ℃以下超20 h,能够满足短途冷链运输的要求。     

高温相变石蜡-脲醛树脂微胶囊的制备及表征

通过原位聚合法合成了以高温相变石蜡(相变区间为75~85℃)为芯材,三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材的相变微胶囊。采用DSC、SEM、导热系数仪等分别对石蜡-脲醛树脂(Paraffin-UF)微胶囊的形貌、热性能等进行了表征。分析了NaCl溶液、三聚氰胺以及石墨烯的添加对微胶囊的影响。结果表明:适量NaCl的添加能改善微胶囊表面形貌,三聚氰胺的添加能提高微胶囊的生成量。添加质量分数为0.03%的石墨烯,在80℃时微胶囊的导热系数提高了55.56%,而且其热稳定性有所提高。     

表面活性剂协同超声分散制备还原氧化石墨烯＠月桂酸Ｇ棕榈酸复合相变材料及其表征

相变储能材料因能有效地解决能量供求中时间和空间不匹配的矛盾而备受关注。本实验首先采用熔融共混法制得月桂酸(LA)-棕榈酸(PA)低共熔混合物后,将其与还原氧化石墨烯(RGO)混合,通过超声分散制得还原氧化石墨烯@月桂酸-棕榈酸(RGO@LA-PA)复合相变材料。FT-IR、Raman、SEM、DSC和形貌稳定性的分析结果表明,RGO与LA-PA是以物理方式结合,所添加的RGO能对材料形成均匀包覆,仅1%(质量分数)的RGO就能使其导热系数提升20%为0.426 W·m-1·K-1,相变潜热为159.9 J·g-1,起始分解温度提高2 ℃;经100次热循环后,其相变潜热仅下降2%,说明RGO包覆相变材料后提高了其导热性能,改善了其渗漏现象,同时该复合相变材料还具有良好的热稳定性。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

Enhancing the thermal conductivity of n-eicosane/silica phase change materials by reduced graphene oxide

Reduced graphene oxide (rGO) sheets prepared by different methods are incorporated to boost the thermal conductivity of organic phase change materials (n-eicosane) in silica microcapsules. Low concentration (1 wt%) of graphene dosing already results in notable increase of the thermal conductivity. The preparation methods of rGO significantly affect the thermal properties of the composite. With 1 wt% dosing, sodium borohydride (NaBH₄) reduced rGO increases the thermal conductivity by 83% and decrease the phase change enthalpy by 6%. On the other hand, the thermal reduced rGO increases the thermal conductivity by 193% but leads to a 15% loss of the phase enthalpy. The difference is attributed to the different surface morphology and functional groups of the rGO sheets.     

多壁碳纳米管/硬脂酸-十八醇@脲醛树脂微胶囊的制备及表征

通过原位聚合法以硬脂酸-十八醇低共融复合相变材料（SA-OA,质量比为50.02%,相变温度为55℃）为芯材,三聚氰胺改性的脲醛树脂（UF）为壁材,氨基化多壁碳纳米管（MWCNTs-NH₂）为高导热填料制备了MWCNTs/SA-OA@UF相变微胶囊。采用FTIR、SEM、DSC、TGA和导热系数仪,对MWCNTs/SA-OA@UF相变微胶囊的化学结构、表面形貌、相变性能和导热性能进行表征。讨论了不同的MWCNTs修饰方法、不同乳化剂种类和MWCNTs-NH₂添加量对SA-OA@UF相变微胶囊的影响。结果表明:MWCNTs-NH₂在溶液中分散性良好;十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和曲拉通X-100复配乳化剂使SA-OA@UF相变微胶囊的表面形貌更加光滑平整;添加质量比为0.5%的MWCNTs-NH₂,使MWCNTs/SA-OA@UF相变微胶囊的导热系数达到0.224 W/（m·K）,提高了38%（55℃）,包覆率提高了6.9%,粒度更加均一,热稳定性有明显提高。      

MPCMs/环氧树脂复合材料导热调温性能

目的 制备MPCMs/环氧树脂复合材料,研究石蜡相变微胶囊(MPCMs)对环氧树脂导热调温性能的影响.方法 采用共混法制备MPCMs/环氧树脂复合材料,对共混改性的复合材料进行导热、储热、调温及热稳定性能表征.结果 MPCMs/环氧树脂复合材料导热系数增大,为原来的4.91倍以上,相变潜热特性与MPCMs的质量分数成正比,有自我调节温度能力.结论 MPCMs/环氧树脂复合材料提高了环氧树脂的导热性能,保留了MPCMs的相变储热调温性能,热稳定性良好.