纳米ZnO/纤维素纳米晶/聚乙烯醇复合膜的制备及性能

采用球磨法制备的纤维素纳米晶(CNC)及市售纳米ZnO对聚乙烯醇(PVA)进行改性,改善了PVA膜的力学性能,并且,赋予其抗菌性,测试复合膜的力学性能、水蒸气透过性能及抗菌性能。结果表明,加入CNC后,提高了PVA膜的力学性能和阻湿性能,加入纳米ZnO后,复合膜对金黄色葡萄球菌具有一定的抗菌性能,并且,能进一步提高复合膜的拉伸强度,但是,降低了复合膜的阻湿性能。当CNC的添加量为3%、纳米ZnO∶CNC=2∶1(摩尔比)时,复合膜综合性能较好,拉伸强度为73.7 MPa,与纯PVA膜相比,提高了77.2%;断裂伸长率为3.8%,与纯PVA膜相比,提高了46.1%;水蒸气透过系数为3.44×10^-13 g·cm/(cm²·s·Pa),与纯PVA膜相比,提高了11.7%。     

海藻酸钠/CNC/山梨酸钾复合膜的制备及性能研究

以海藻酸钠为基材,纤维素纳米晶(CNC)为增强增韧剂,以山梨酸钾为防腐保鲜剂,采用流延法制备海藻酸钠/CNC/山梨酸钾复合膜。研究CNC、山梨酸钾的加入对海藻酸钠膜光学性能、力学性能、水蒸气阻隔性能等的影响。结果表明：随着CNC含量的增加,复合膜的透光率先增加后降低;添加山梨酸钾后,复合膜的透光率逐渐下降。CNC的加入使复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均先提高后降低,水蒸气阻隔性能先降低后升高。随着山梨酸钾的添加,复合膜的拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率先降低后增加,水蒸气阻隔性能先升高后降低。当CNC含量为5%、山梨酸钾含量为3%,复合膜的拉伸强度为120.78 MPa,断裂伸长率为4.38%,水蒸气透过系数为7.62×10^-13 g·cm/(cm²·s·Pa),与纯海藻酸钠膜相比,分别提高了21.66%、27.33%和17.59%,复合膜综合性能最佳。     

改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备及性能

通过化学酸水解法从农林废弃物油茶果壳中提取出纳米纤维素(CNC),并利用丁酸酐对CNC进行表面修饰,获得了丁酸酯化纳米纤维素(BCNC),再通过溶液浇铸法制备了BCNC/聚乳酸(PLA)复合材料。研究了CNC改性前后的形貌、性能变化以及BCNC对PLA膜力学性能、阻隔性能和透光率的影响。结果表明,经改性后,纳米纤维素的团聚现象得到改善并能稳定分散在非极性有机溶剂中。与纯PLA膜相比,当BCNC质量分数为5%时,PLA膜的拉伸强度提升了30.1%,水蒸气透过率和氧气透过率分别下降了60.0%和35.0%,且膜的透光率保持在60%以上。     

纤维素纳米晶/羧甲基纤维素复合膜的制备及性能

首先采用机械球磨法制备纤维素纳米晶(CNC),然后将CNC与羧甲基纤维素(CMC)进行溶液共混,采用流延法制备CNC/CMC复合膜,最后测试并系统研究复合膜的形貌、力学性能、光学性能、水蒸气透过性能等。结果显示,CNC/CMC复合膜有较高的透明性,CNC在复合膜中能较为均匀地分散。随着CNC的加入,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率先升高后降低,水蒸气透过性能先降低后升高。当CNC含量为3%(wt)时,复合膜表现出最佳的综合性能。与CMC膜相比,拉伸强度最大为64.77 MPa,增加了53%,断裂伸长率由0.9%增加到2.9%,水蒸气透过系数最小为3.11×10-12 g·cm/(cm2·s·Pa),降低了18%。     

聚乳酸–壳聚糖–茶多酚复合膜的制备及其性能

为研究壳聚糖(CS)、茶多酚(TP)和聚乳酸(PLA)3种物质所得复合膜的性能效果,采用流延成膜法,制备不同CS与TP质量比的PLA–CS–TP复合膜。通过测试纯PLA膜及各复合膜的密度、力学性能、热封性能、水蒸气透过率和溶解度等指标,对比分析了复合膜的综合性能,研究其实用价值。结果表明,相比纯PLA膜,CS与TP的加入使复合膜的密度和拉伸性能明显降低,但显著提高了复合膜的热封强度、水蒸气透过率和溶解度。当CS与TP质量比为3/7时,热封强度最高,比纯PLA膜提高了245.72%;当CS与TP质量比为5/5时,水蒸气透过率最高,比纯PLA膜提高了28.59%;当CS与TP质量比为1/9时,溶解度最高,比纯PLA膜提高了758.04%。复合膜具有较好的热封性、透湿率和溶解度,在食品包装领域有较好的应用潜力,可使无花果在5℃下的保存期由2 d延长至13 d以上。     

温度响应型纳米涂层涂覆PBAT/PLA复合薄膜的制备及性能研究

利用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)对纤维素纳米纤丝(NFC)进行接枝改性，使NFC功能化，将改性NFC(PNIPAM-NFC)与纳米蒙脱土(MMT)、聚乙烯醇(PVA)混合制成复合涂层溶液，将涂层溶液涂布于生物降解聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯/聚乳酸(PBAT/PLA)薄膜表面制备阻隔型复合薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能拉力试验机和水蒸气透过率测试仪对复合薄膜的结构、表面形貌、热学性能、力学性能及阻隔性能进行表征。结果表明：加入适量的PNIPAM-NFC可有效提高涂覆PBAT/PLA复合薄膜的水蒸气阻隔性能，使其水蒸气透过系数(WVP)降低(温度30℃、湿度90%条件下)。当PNIPAM-NFC用量为0.5份时，未添加N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的复合薄膜的WVP为5.26×10^-14 g·cm/(cm²·s·Pa)，比纯PBAT/PLA薄膜降低44.86%。     

热处理蔗渣纤维素/PVA复合膜的制备及性能研究

为提高纯蔗渣纤维素膜的包装性能,通过热处理和氢键作用制备性能优良的蔗渣纤维素/聚乙烯醇(PVA)复合膜。对复合膜的结构、力学性能、阻隔性、耐水性等进行综合表征分析。结果表明,经过170℃热处理后,含4%PVA的蔗渣纤维素复合膜的综合性能最佳。由于纤维素与PVA之间氢键以及热处理后醚键的共同作用,复合膜拉伸强度与断裂伸长率分别达到了52.83 MPa和26.32%,相比纯纤维素膜分别提高了约33%和500%。PVA的引入使得复合膜的氧气透过率[0.75×10^-14 cm³·cm/(cm²·s·Pa)]相比纯纤维素膜[3.6×10^-14 cm³·cm/(cm²·s·Pa)]降低了5倍。此外,复合膜的力学性能与透氧性能对高湿度的敏感性较低,表明其有良好的耐水性。综合分析表明,复合膜在食品包装材料方面,具有潜在的应用前景。     

PLA/nano-TiO_2复合膜的制备及性能研究

采用流延成膜法,通过向聚乳酸(PLA)体系中添加无机抗菌剂纳米二氧化钛(nano-TiO_2)共混制备得到PLA/nano-TiO_2复合膜。为研究nano-TiO_2的含量对PLA膜的性能的影响,测定了纯PLA膜及不同质量分数的PLA/nano-TiO_2复合膜的密度、色度、溶解率、力学性能、抗菌性能、水蒸气透过量等性能指标,并通过傅里叶红外光谱分析了其官能团变化,对比研究其实际应用价值。结果表明,由于nano-TiO_2的加入,复合膜的密度、溶解率、拉伸强度均有一定降低,但色度、抗菌性能、水蒸气透过量及断裂伸长率都呈明显升高趋势。当nano-TiO_2质量分数为1%时,透湿性最低为纯PLA膜的(132.1±10.0)%。PLA/3%nano-TiO_2复合膜的抗菌性最佳,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径大小分别是(4.86±0.50)mm和(5.98±0.77)mm。PLA/2%nano-TiO_2复合膜的色度达到最大值7.52±1.05,是纯PLA膜的(306.5±30.8)%。PLA/4%nano-TiO_2复合膜有最高的断裂伸长率为(62.7±5.70)%。综合来看,PLA/2%nano-TiO_2复合膜具有最佳的性能参数。将PLA与nano-TiO_2复合,可以明显改善PLA膜的各方面性能,使其更有望用于食品包装领域。     

功能化纳米纤维素复合PLA/PBAT薄膜的制备及性能

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为改性剂对纤维素纳米纤维(CNF)进行功能化改性，并用聚丙二醇(PPG)对改性后的CNF进行包覆，制备了CNF-PPG纳米粒子。将其作为填料加到聚乳酸(PLA)/聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)聚合物基体中，用溶液浇铸法制备了PLA/PBAT/CNF-PPG复合薄膜。通过FTIR、XPS、SEM、DSC、TG对薄膜进行了表征，探讨了PLA与PBAT的质量比及CNF-PPG纳米粒子的添加量对复合薄膜机械强度、热稳定性、阻隔性能的影响。结果表明，PLA/PBAT薄膜比纯PLA薄膜具有更高的韧性和热稳定性；当m(PLA)∶m(PBAT)=90∶10、CNF-PPG纳米粒子用量(以PLA和PBAT的质量为基准，下同)为10%时，PLA/PBAT/CNF-PPG(90/10/10)复合薄膜的拉伸强度达到(33.38±0.64) MPa，断裂伸长率为39.97%±0.67%；复合薄膜最终降解温度从纯PLA膜的394℃提高到435℃；复合薄膜的水蒸气和氧气透过系数分别为4.98×10^–14 g·cm/(cm²·...     

PP-g-MAH对PLA性能的影响

采用双螺杆挤出机以熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)和马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)共混物,以傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)分析、动态热机械分析(DMA)和扫描电子显微镜研究了不同PP-g-MAH含量对PLA力学性能和微观结构的影响。DMA测试发现,随着PP-g-MAH含量的增加,PLA/PP-g-MAH共混物的损耗因子向低温区移动,表明PLA与PP-g-MAH分子链具有良好的相容性。FTIR分析证实了这种良好的相容性归因于PLA分子链羟基和酸酐基团之间的酯化反应。TG分析研究表明,PP-g-MAH的加入限制了PLA分子链的运动,提高了共混物的耐热性,一定程度上抑制了PLA的分解。PP-g-MAH在一定程度上提高了PLA/PP-g-MAH共混物的力学性能,添加质量分数15%的PP-g-MAH时,PLA/PP-g-MAH共混物的Iozd缺口冲击强度和弯曲弹性模量都有所提高,分别由纯PLA的2.83 k J/m2,2 668 MPa提高到5.38 k J/m2,2 970 MPa,分别提高了90.1%和11.3%,但拉伸强度却有一定程度的降低。阻隔性能实验表明,随着PP-g-MAH含量的增加,水蒸气和氧气透过系数降低。添加质量分数20%的PP-g-MAH,氧气和水蒸气的透过系数分别为4.5×10-15(cm3·cm)/(cm2·s·Pa)和1.3×10-10 g/(m·s·Pa),与纯PLA相比,分别下降了74.7%和45.1%。     

豌豆淀粉/聚乳酸双层膜的制备与性能表征

采用溶液流延法以豌豆淀粉（PS）和聚乳酸（PLA）为原料制备了豌豆淀粉/聚乳酸（PS/PLA）双层薄膜。通过对双层薄膜的吸水性、溶解性、水蒸气透过性、拉伸性能、表面形貌等进行测试,研究了薄膜的力学性能、疏水性能以及水蒸气阻隔性能。结果表明：随着双层膜中聚乳酸层的比例增加,双层薄膜的吸水性、溶解性和水蒸气透过性逐渐降低,拉伸强度和拉伸模量逐渐增加,断裂伸长率逐渐下降,表明水蒸气阻隔效果明显,增加了膜的韧性,降低了膜的强度。当PLA和PS的质量比为50：50时,PS/PLA双层膜的拉伸强度为（13.47±0.75）MPa,拉伸模量为（0.848±0.002）GPa;断裂伸长率为（16.11±0.16）%,水蒸气透过系数为0.27×10^-10 g·cm/（cm²·s·Pa）。     

壳聚糖对玉米淀粉可食膜性能的影响

以玉米淀粉为原料,结合壳聚糖在增塑剂甘油的作用下通过溶液浇铸法制备了玉米淀粉/壳聚糖复合可食薄膜,采用红外光谱和扫描电子显微镜对薄膜结构和微观形貌进行了表征,研究了壳聚糖的含量对薄膜力学性能、水蒸气透过性、阻油性及抗菌性能的影响.结果表明,适量的壳聚糖可以较明显地改善薄膜的力学性能,提高其隔水和阻油性能;壳聚糖与淀粉质...     

干燥温度对纳米氧化石墨烯/PHBH复合膜结构及性能的影响

通过溶液浇铸法制备得到纳米氧化石墨烯（GO）/聚羟基丁酸-羟基己酸酯（PHBH）复合膜,利用SEM、XRD、DSC、拉伸测试、阻隔测试及透明度测试等检测手段,研究了不同干燥温度对复合膜结构及性能的影响,优化了制备工艺。结果表明：随着干燥温度的升高,GO在PHBH中的分散性以及复合膜的结晶度、断裂伸长率和阻隔性先增加后减小,而拉伸强度及透光率则随温度的增加而增加。当干燥温度为45℃→55℃梯度升温时,GO在PHBH中均匀分散,且复合膜的断面光滑,有良好的结晶度、热稳定性、力学及阻隔性能,其拉伸强度、断裂伸长率可分别达到20.11MPa、17.47%,且透氧系数及水蒸气透过系数分别为48cm³/(m²·d)、13.33g/(cm²·d),综合性能优于其他干燥温度下的复合膜。     

玉米淀粉/TiO2纳米复合薄膜制备与性能

以玉米淀粉为基质,结合纳米Ti O₂,通过超声分散采用流延法制备了可生物降解的淀粉/Ti O₂纳米复合薄膜,研究了纳米Ti O₂对薄膜拉伸性能、阻隔性能及抗菌活性的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对复合膜的微观形貌和结构进行了表征。结果表明,淀粉/Ti O₂纳米复合膜中Ti O₂与淀粉分子间存在缔合作用,含适量Ti O₂的复合膜组分之间有良好的相容性,与淀粉膜相比,纳米复合膜的拉伸性能和水蒸气阻隔性能得到有效改善,含0.8%Ti O₂(质量分数,下同)的纳米复合膜拉伸强度为7.54 MPa,比淀粉膜提高了53.9%,水蒸气透过系数为5.50×10^-5 g/(mm·d),较淀粉膜降低了23.5%,该复合膜同时表现出较好的紫外线隔离性能及抗菌活性。     

纳米纤维素的表面修饰及对聚乳酸膜的力学性能和阻隔性能的影响

本实验通过化学水解法从农林废弃物油茶果壳中提取出油茶果壳纳米纤维素（cellulose nanocrystals, CNC）,经丁酸酐表面修饰获得丁酸酯化纳米纤维素（butyrated cellulose nanocrystals, BCNC）后,通过溶液浇铸法制备得到了BCNC/聚乳酸（PLA）复合材料,研究了CNC改性后的形貌及性能变化,以及BCNC对PLA力学性能、阻隔性能及透光率的影响。研究结果表明,经改性后,纳米纤维素的团聚现象得到改善并能稳定的分散在非极性有机溶剂中。在PLA复合材料中,BCNC对PLA有增强增韧的效果,添加5 wt%的BCNC时,PLA膜的拉伸强度提升了30.1%。添加5 wt%的BCNC,PLA复合膜的水蒸气透过率和氧气透过率分别下降了60.0%和35.0%,且仍具有较高的透光率。由于BCNC在基体中有更好的分散性和界面结合,对提升PLA力学性能和阻隔性能的效果均优于CNC。     

纳米纤维素的表面修饰及对聚乳酸膜的力学性能和阻隔性能的影响

本实验通过化学水解法从农林废弃物油茶果壳中提取出油茶果壳纳米纤维素（cellulose nanocrystals, CNC），经丁酸酐表面修饰获得丁酸酯化纳米纤维素（butyrated cellulose nanocrystals, BCNC）后，通过溶液浇铸法制备得到了BCNC/聚乳酸（PLA）复合材料，研究了CNC改性后的形貌及性能变化，以及BCNC对PLA力学性能、阻隔性能及透光率的影响。研究结果表明，经改性后，纳米纤维素的团聚现象得到改善并能稳定的分散在非极性有机溶剂中。在PLA复合材料中，BCNC对PLA有增强增韧的效果，添加5 wt%的BCNC时，PLA膜的拉伸强度提升了30.1%。添加5 wt%的BCNC，PLA复合膜的水蒸气透过率和氧气透过率分别下降了60.0%和35.0%，且仍具有较高的透光率。由于BCNC在基体中有更好的分散性和界面结合，对提升PLA力学性能和阻隔性能的效果均优于CNC。     

酰胺化纳米晶纤维素提高乙烯-醋酸乙烯酯共聚物薄膜阻透性的研究

合成了三种酰胺化纳米晶纤维素,并采用溶液共混成膜法制备了酰胺化纳米晶纤维素（CNC）/乙烯醋酸乙烯醋共聚物(EVA)复合膜材料。通过紫外-可见分光光度计、电子万能试验机和透湿仪研究了酰胺化CNC/ EVA复合膜的光学性能、力学性能以及水蒸气阻隔性,并通过原子力显微镜研究热压处理的EVA复合膜的表面形貌。结果表明,添加三种不同碳链的酰胺化CNC都使 EVA膜的透光率有所降低,当添加量为5 %时,EVA膜透光率仍高达90%。一定程度的热压能够让酰胺化纳米晶纤维素在EVA基体中分散更均匀,使EVA复合膜的透光率提高了2%～3%;随着纳米晶纤维素含量的逐渐增加,三种酰胺化CNC/EVA膜的拉伸强度均逐渐增强,透湿率（WVTR值）均减小;酰胺化CNC含量相同时, 十六胺改性的纳米晶纤维素(CNC-N16)/EVA复合膜的力学性能和水蒸气阻隔效果优于相应的十二胺和正辛胺。     

Surface texture and barrier performance of poly(lactic acid)–cellulose nanocrystal extruded-cast films

In this study, we assessed the influence of cellulose nanocrystal (CNC) addition level (0.5–2 wt %) on the surface texture, thickness, and barrier properties of poly(lactic acid) (PLA) extruded-cast films. Regardless of the CNC content, the addition of CNC increased the surface average roughness and maximum roughness of the PLA films in both the machine and cross-machine directions because of the presence of CNC agglomerates. The increased roughness resulted in films with uneven thicknesses; this affected their accurate measurements with a conventional micrometer. Rather, accurate thickness measurements were obtained through the density method, a more appropriate thickness measurement method for films with rough surfaces. The permeability values were negatively correlated with the increased crystallinity. Both the water vapor permeability and oxygen permeability (OP) values decreased significantly by approximately 26–45 and 25–50%, respectively, as the CNC content increased from 0.5 to 2 wt % because of the tortuosity effect. The OP values of the neat PLA and composite films remained insensitive to changes in the relative humidity (from 0 to 75%) when they were tested at 23 °C. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47594.     

Mechanical and barrier properties of poly(lactic acid) films coated by nanoclay–ink composition

In this study, poly(lactic acid) (PLA) films were coated by an ink formulation containing nanoclay dispersed with ultrasonic homogenization for 20 min. Mechanical and barrier properties of the coated films were evaluated according to clay type and concentration. PLA films coated by ink formulations containing Cloisite 30B displayed the best mechanical and barrier properties in six types of nanoclays. PLA films coated by Cloisite 30B‐containing ink varying in clay concentration were investigated. Tensile strength and elongation at break of these coated films were improved in 1% Cloisite 30B. Oxygen permeability decreased significantly upon the addition of clay levels up to 1% and slightly decreased with further increases in the amount of the clay. The value of water vapor permeability also decreased depending on the increases of clay (0%–20%). When the clay content in the sample was 2.0%, the surface of coated PLA films displayed aggregation visible using film emission scanning electron microscopy. X‐ray diffractometry and transmission electron microscopy indicated that a mixture of exfoliated and intercalated structure was formed with addition of 1% (w/w) Cloisite 30B to the ink after ultrasonication. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

A comparison of partially acetylated nanocellulose,nanocrystalline cellulose,and nanoclay as fillers for high‐performance polylactide nanocomposites

Partially acetylated cellulose nanofibers (CNF) were chemically extracted from sisal fibers and the performance of those CNF as nanofillers for polylactide (PLA) for food packaging applications was evaluated. Three PLA nanocomposites; PLA/CNF (cellulose nanofibers), PLA/CNC (nanocrystalline cellulose), and PLA/C30B (Cloisite^TM 30B, an organically modified montmorillonite clay) were prepared and their properties were evaluated. It was found that CNF reinforced composites showed a larger decrease on oxygen transmission rate (OTR) than the clay‐based composites; (PLA/CNF 1% nanocomposite showed a 63% of reduction at 23°C and 50% RH while PLA/C30B 1% showed a 26% decrease) and similar behavior on terms of water vapor barrier properties with 46 and 43%, respectively of decrease on water vapor transmission rate at 23°C and 50% RH (relative humidity). In terms of mechanical and thermomechanical properties, CNF‐based nanocomposites showed better performance than clay‐based composites without affecting significantly the optical transparency. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 43257.