纳米微晶纤维/聚乙烯醇复合薄膜的制备及性能

采用蔗渣为原料制备出粒径大小为20～50nm的纳米微晶纤维素(NCC),并用溶胶/凝胶方法制备出不同NCC含量的纳米微晶纤维素/聚乙烯醇(NCC/PVA)复合薄膜,重点研究了NCC加入量对复合薄膜综合性能的影响。结果表明,NCC的加入能使薄膜的热稳定性有所提高,当NCC的添加量在0.5%时,聚乙烯醇薄膜的拉伸强度提高了115%,吸水性降低了12.0%,断裂伸长率减少了68%。     

脱脂棉纳米微晶纤维素的制备及其作为海藻酸盐-淀粉复合薄膜增强剂的应用

探究了纳米微晶纤维素对海藻酸盐-淀粉复合薄膜的增强效果。以脱脂棉为原料,采用化学预处理结合超声破碎法制备纳米微晶纤维素(NCC);以马铃薯淀粉与海藻酸钠为成膜基材,以甘油为增塑剂,将NCC作为增强组分,通过流延法制备复合薄膜。微观形貌观察表明,脱脂棉NCC呈棒状,直径30 nm左右,长径比约为8;对复合膜的机械性能、阻隔性能、光学性能、水溶性、热稳定性和红外光谱检测表明,当NCC的添加量为5%(w/w)时,可以有效提高复合膜的拉伸强度、水溶时间和热稳定性,降低复合膜的透湿系数,而对复合膜的透光性影响不大。     

环保型PLA/CNF应用于纸张阻隔性涂布的研究

以聚乳酸（PLA）为基体、乙酰化改性纤维素纳米纤丝（m-CNF）为增强材料制得复合涂料,将其涂覆于A4纸表面制得PLA/m-CNF阻隔纸,探讨了复合涂料中m-CNF添加量对纸张阻隔性能、疏水性能、强度性能等的影响。结果表明,与原纸相比,当m-CNF添加量为3%时,PLA/m-CNF3%阻隔纸的抗张指数、耐破指数、疏水性能分别提高了30.6%、40.1%、24.8%,透气度降低了36.6%。原纸水蒸气透过量为1815 g/（m²·d）,PLA/CNF阻隔纸的氧气和水蒸气阻隔性能相较原纸显著提升;其中,PLA/CNF3%阻隔纸的水蒸气透过量为443 g/（m²·d）、氧气透过量为45 cm³/（m²·d·（0.1 MPa））;PLA/m-CNF3%阻隔纸的水蒸气透过量为385 g/（m²·d）、氧气透过量为35 cm³/（m²·d·（0.1 MPa））,与PLA/CNF3%阻隔纸相比,分别下降了13.1%和22.2%;表明PLA/m-CNF阻隔纸具有优异的保鲜效果。     

纳米微晶纤维素/石墨烯柔性导电薄膜的制备与表征

以微晶纤维素为原料,采用酸水解法制备纳米微晶纤维素(NCC)悬浮液,基于真空抽滤法获得NCC薄膜。然后,以NCC为分散剂,并改变其加入量,制备石墨烯/NCC复合涂料液。最后,基于旋涂法将不同配方的石墨烯/NCC涂料液施涂在NCC膜的表面,获得NCC/石墨烯柔性导电薄膜。实验结果表明:添加NCC可有效地提高石墨烯的水相分散性;相比于纯NCC薄膜,NCC/石墨烯复合薄膜的电导率和力学性能均有所增强,但复合薄膜的透光率和热稳定性有所下降;与NCC薄膜相比较,NCC/石墨烯导电薄膜的抗张强度和弹性模量分别增加了207.1%和128.3%,NCC/石墨烯导电薄膜的电导率最大值可达到2.25 s·cm^-1。     

乙酰化前后木质素对甲酚与聚乳酸复合成膜性质影响的比较

本文讨论乙酰化前后木质素对甲酚的结构变化以及其与聚乳酸(PLA)复合成膜的性质特点。重点研究了不同羟基含量的乙酰化木质素对甲酚的用量对其与PLA复合膜的拉伸强度及断裂伸长率的影响。木质素对甲酚经过乙酰化处理后,通过红外光谱和紫外光谱对比了吡啶-冰醋酸法和乙酸酐法两种方法的乙酰化效果。通过使用不同羟基含量的乙酰化木质素对甲酚与聚乳酸共混铺膜后,用拉力测试仪测量膜的力学性质。结果表明,两种方法在乙酰化后由于木质素酚的羟基和酰基含量不同,对膜的拉伸性能影响不同。当木质素酚的羟基含量从12%降低至5%时,复合膜的断裂伸长率在添加比例从0增加到20%时均有所增高,但膜的拉伸强度在乙酰化木质素酚的羟基含量为8%时,表现出比未添加情况下更高的性质。这说明,乙酰化木质素酚中的羟基与酰基在与PLA复合时共同影响复合膜的力学性质。     

乙酰化前后木质素对甲酚与聚乳酸复合成膜性质的比较

本文讨论乙酰化前后木质素对甲酚的结构变化以及其与聚乳酸(PLA)复合成膜的性质特点。重点研究了不同羟基含量的乙酰化木质素对甲酚的用量对其与PLA复合膜的拉伸强度及断裂伸长率的影响。木质素对甲酚经过乙酰化处理后,通过红外光谱和紫外光谱对比了吡啶-冰醋酸法和乙酸酐法两种方法的乙酰化效果。通过使用不同羟基含量的乙酰化木质素对甲酚与聚乳酸共混铺膜后,用拉力测试仪测量膜的力学性质。结果表明,两种方法在乙酰化后由于木质素酚的羟基和酰基含量不同,对膜的拉伸性能影响不同。当木质素酚的羟基含量从12%降低至5%时,复合膜的断裂伸长率在添加比例从0增加到20%时均有所增高,但膜的拉伸强度在乙酰化木质素酚的羟基含量为8%时,表现出比未添加情况下更高的性质。这说明,乙酰化木质素酚中的的羟基与酰基在与PLA复合时共同影响复合膜的力学性质。     

大豆分离蛋白/纳米纤维素/阿魏酸复合膜的制备及其包装性能

在大豆分离蛋白中添加纳米纤维素和阿魏酸,制备不同组分的大豆蛋白复合膜,研究纳米纤维素和阿魏酸的添加对复合膜的拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、氧气透过率、吸湿性、透光率、接触角及抑菌率的影响。结果表明:当纳米纤维素添加量为20.0 g、阿魏酸添加量为0.4 g时,复合膜的性能最佳,与纯大豆分离蛋白膜相比,其拉伸强度和接触角分别提高116.19%和127.21%,吸湿性也有所提升,而断裂伸长率、水蒸气透过率以及氧气透过率分别降低59.76%、90.91%和77.55%,透光率也显著下降(P0.05)。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析可知,阿魏酸的交联作用使蛋白质分子结构变得致密,并使纳米纤维素分子与蛋白质分子间作用力加强,使其表面变得光滑,横截面变得平整,而阿魏酸的添加也使复合膜具有了一定的抑菌作用。本实验为大豆蛋白复合膜的进一步研究提供了技术参考,拓宽了大豆蛋白复合膜的应用范围。     

纳米纤维素添加量及干燥温度对海藻酸钠可食用膜性能的影响

为研究纳米纤维素对海藻酸钠可食用膜的影响,首先通过改变纳米纤维素添加量制得海藻酸钠复合膜液,研究成膜溶液静态流变性能,随后在不同干燥温度下制得复合膜,研究其透光率、水溶性、水蒸气透过率、氧气透过率及红外光谱特性。结果表明:所有膜液均为假塑性流体,且随着纳米纤维素添加量增加,膜液的假塑性程度升高,黏度变大。在相同干燥温度下,随着纳米纤维素含量增加,复合膜的透光率降低,水溶时间变长;50℃干燥制得的膜阻隔性能最佳,纳米纤维素添加量为15%的复合膜比纯海藻酸钠膜的水蒸气透过率下降了28.7%,添加量为5%的复合膜比纯海藻酸钠膜的氧气透过率下降了22.1%;红外光谱表征发现,在加入纳米纤维素后,复合膜官能团吸收峰发生位移,这可能是两者之间发生了氢键相互作用,从而改善了海藻酸钠膜的阻隔性能。     

MgO纳米颗粒增强壳聚糖复合薄膜及其抗菌性能研究

采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/碳酸镁预聚物原位合成方法制备球形氧化镁（MgO）纳米颗粒,与壳聚糖复合制备壳聚糖/MgO复合薄膜,研究其力学性能、热稳定性、阻隔性能及抗菌性能。MgO纳米颗粒添加量为5 wt%时,壳聚糖/MgO复合薄膜获得最佳的力学性能,拉伸应力及弹性模量分别较壳聚糖薄膜提高64%及50%。傅里叶红外光谱（FT-IR）结果表明,壳聚糖/MgO复合薄膜力学性能的提升主要是由于壳聚糖的羟基和胺基与MgO形成了氢键。此外,添加5 wt% MgO纳米颗粒后,复合薄膜的氧气透过常数降低了约18%,该薄膜在12 h内可使46%的大肠杆菌结构破坏或死亡,具有优异的抗菌效果。     

超声辅助提高大豆蛋白纳米复合膜包装性能及其保鲜应用

本实验选取大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、纳米纤维素(nanocellulose,NCC)为主要原料制备纳米复合膜,以复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、氧气透过率、二氧化碳透过率及透光率为评价指标,通过单因素试验得出制膜的最佳工艺为:SPI添加量3.0%,PVA添加量与NCC添加量比例1∶2、超声功率40 W、超声时间20 min。超声温度60℃。结果表明:经超声处理的纳米复合膜具有良好的包装性能;且由X射线衍射、扫描电子显微镜以及接触角分析可知,与纯SPI膜和未经超声处理的SPI/PVA/NCC复合膜相比,经超声处理的SPI/PVA/NCC复合膜表面更为平整,内部网状结构更加致密,且具有疏水性;将其应用于圣女果保鲜中,可更有效保持圣女果的硬度、水分、可溶性固形物质量分数以及VC含量,延长其货架期,说明其作为一种包装性能优良的大豆蛋白纳米复合膜在果蔬保鲜方面具有潜在的应用前景。     

碳点/纤维素纳米纤维复合薄膜的制备及性能研究

以异抗坏血酸钠为碳源,采用水热法合成新型纳米抗菌材料——碳点（CDs）,并与纤维素纳米纤维（CNF）共混制备CDs/CNF复合薄膜。结果表明,CDs的平均粒径为（4.6±1.8） nm,添加CDs可提升复合薄膜的紫外阻隔性能和柔韧性,复合薄膜的抗菌和抗氧化性能与CDs的含量呈正相关,但是高含量的CDs会降低复合薄膜的疏水性和拉伸强度。添加7%含量CDs的复合薄膜的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别达到16.88 mm和14.34 mm,CDs/CNF复合涂层能够延缓草莓的腐败。     

竹纳米纤维素的“一锅法”绿色制备

提出了一种简单、绿色的竹纳米纤维素(NCC)的制备方法,并将其用于明胶性能的增强。分析了反应时间、反应温度和超声作用对NCC得率和性能的影响,采用FTIR、TEM、XRD、TGA、万能材料试验机对NCC的结构、形貌、谱学性质、晶体性能以及纳米复合纤维膜的力学性能进行表征。结果表明,反应温度为110℃、反应时间为60 min、超声功率600 W条件下,NCC得率达到90%;TEM显示纳米纤维素的直径在10～40 nm,长度为400～700 nm; XRD分析显示NCC为纤维素Ι型,结晶度78.31%。当NCC含量1%时,纳米复合纤维膜的断裂强力(9.57 N)和断裂伸长率(34.87%)达到最大。     

还原氧化石墨烯增强聚乳酸纳米纤维膜的制备及其性能

针对静电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维膜力学强度不高的问题,将一定质量的还原氧化石墨烯(rGO)分散于PLA和二甲基甲酰胺(DMF)纺丝溶液中,通过静电纺丝法制备PLA/rGO复合纳米纤维膜。对纺丝液的流变性能以及复合纳米纤维膜的形貌结构、微观结构和力学性能进行分析,采用四唑盐比色法对复合纳米纤维膜的细胞相容性进行表征。结果表明:rGO成功地复合至PLA纳米纤维中,且以不规则球状形式分布于PLA纳米纤维膜中;rGO的复合显著提升了PLA纳米纤维膜的力学强度,当rGO质量分数为0.6%时,复合纳米纤维膜的断裂强度达2.02 MPa,是纯PLA纳米纤维膜2.3倍;培养1、3和7 d后,小鼠胚胎成骨细胞可在复合纳米纤维膜上生长和增殖,表明PLA/rGO复合纳米纤维膜具有较好的细胞相容性。     

纳米SiO2改性对聚丙烯薄膜力学性能和阻隔性能的影响

为了改变聚丙烯薄膜的物理力学性能及阻隔性能,研制了一种自制的纳米SiO2改性助剂,通过与聚丙烯树脂熔融共混,吹制出聚丙烯/纳米SiO2复合薄膜,并对其拉伸性能、穿刺性能、摩擦系数、剥离强度等物理力学性能以及透氧、透湿等阻隔性能进行了测试。研究结果表明,当纳米SiO2的添加量为0.061%时,改性聚丙烯复合薄膜的拉伸性能及剥离强度有较大提高,穿刺性能、摩擦系数降低,同时,随着纳米SiO2添加量的增加,改性聚丙烯复合材料对水蒸气及氧气的阻隔性能显著增强。     

配比与紫外老化对PLA/PBAT包装膜性能及其中增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯迁移的影响

制备聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PLA/PBAT)复合食品包装薄膜,探究了配比和紫外老化时间对其性能及其中增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)迁移的影响。制备了10:90、20:80、30:70三种不同配比的PLA/PBAT复合薄膜,经过72、150、300 h紫外老化时间后,对薄膜的拉伸强度、阻隔性、可见光透过率、结晶度等性能进行测试。借助GC-MS建立增塑剂ATBC的检测方法,探究不同配比及紫外老化时间对薄膜中ATBC迁移的影响。结果显示3种配比对力学性能、透光率无明显影响,30:70配比薄膜的阻隔性及结晶度最优,ATBC迁移率最低,氧气透过率和水蒸气透过率分别为894 mL/(m2·d·0.1 MPa)和520 g/(m2·day),结晶度为5.99%,ATBC的迁移率为25%;紫外老化以后会破坏薄膜内部结构,同时使表面生成致密层,降低力学性能的同时阻碍了其中ATBC的迁移。     

绿豆皮纳米纤维素对浓缩乳清蛋白可食膜性能的影响

以绿豆皮纤维素为原料,采用硫酸水解法制备绿豆皮纳米纤维素并将其应用到浓缩乳清蛋白可食膜中,研究了绿豆皮纳米纤维素的微观形貌、结晶结构以及绿豆皮纳米纤维素添加量对浓缩乳清蛋白膜抗拉强度、断裂伸长率、氧气透过率、水蒸气透过系数、透光率及微观结构的影响。结果表明:绿豆皮纳米纤维素为棒状结构,长度约为100~200 nm,直径约为10~20 nm,且保持典型的纤维素Ⅰ型结构,结晶度较高;绿豆皮纳米纤维素与浓缩乳清蛋白有很好的相容性;当绿豆皮纳米纤维素添加量为1%时,膜的水蒸气透过系数达到最小值,为2.67×10-13 g/(cm·s·Pa);膜的透光率达到最大值,为39.31%;此时膜表面较为平整均匀。当绿豆皮纳米纤维素添加量为2%时,膜的抗拉强度最大为1.41 MPa,此时断裂伸长率为139.8%;膜的氧气透过率达到最小值,为1.8×10-5cm3/(m2·d·Pa)。绿豆皮纳米纤维素的添加能够有效的提高浓缩乳清蛋白膜的性能。     

二醛基纤维素/明胶复合膜的制备与性质研究

该研究向明胶(gelatin, GEL)溶液中添加不同质量分数二醛基纤维素(dialdehyde cellulose, DAC)水溶液制备二醛基纤维素交联的明胶复合膜(D-GEL),研究DAC不同添加比例对D-GEL的结构、微观形貌、紫外屏蔽性能、拉伸性能、溶胀度、溶解度及水接触角、阻隔性能和热稳定性能的影响。结果表明,DAC与GEL溶液有良好的相容性,DAC的加入可增强D-GEL对紫外线的阻隔能力,显著降低D-GEL的溶胀度和溶解度;同时,D-GEL的拉伸强度和断裂伸长率随DAC的添加先增后减,其中添加10%(质量分数)DAC的复合膜拉伸性能最好;DAC的加入可以改善D-GEL的表面疏水性,进而降低其水蒸气和氧气透过系数,添加20%(质量分数)DAC复合膜的阻隔性能最好。     

花生壳纳米纤维素的制备及其对淀粉膜性能的影响

以花生壳纤维素为原料,采用酸水解法制备花生壳纳米纤维素,对花生壳纳米纤维素的形貌,结晶结构及其对淀粉膜性能的影响进行研究。结果表明,花生壳纳米纤维素为棒状结构,长度为150 nm左右,直径为10~15 nm;X-射线衍射表明其仍具有纤维素的晶型,结晶度有所提高;添加花生壳纳米纤维素可以有效提高氧化酯化木薯淀粉膜的拉伸强度、水溶时间和热稳定性,降低水蒸气透过系数,添加6%花生壳纳米纤维素制备的复合膜结构紧密、光滑平整。     

纳米微晶纤维素导电薄膜的制备及性能表征

探讨了利用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备纳米微晶纤维素(NCC)的导电薄膜。首先将NCC溶解在Na OH-尿素-水的混合体系中,然后向该体系添加改性的MWCNTs并经超声分散后刮膜成型,分别利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机、紫外可见分光光度计和电导率仪表征导电薄膜的形貌结构及导电性能。结果表明,经MPS改性后的MWCNTs可在导电薄膜中获得良好的分散性能,当改性MWCNTs质量分数≤6%时,未在导电薄膜内观察到明显的团聚现象;改性MWCNTs的添加对NCC基材的化学结构影响并不明显;当改性MWCNTs质量分数为10%时,导电薄膜的结晶度可提高44. 8%,对于波长为200~550 nm的光线吸收能力均明显增强,抗张强度下降57. 8%。添加质量分数6%的改性MWCNTs的导电薄膜的电导率可达4. 66 mS/cm,但对应的电阻率仅为214. 6Ω·cm。     

抗菌性无定型纳米二氧化钛/聚乳酸膜的制备及表征

溶胶-凝胶法水解异丙醇钛制备纳米二氧化钛（TiO2）溶液,进行粒径优化及表征。紫外光谱、红外光谱、X射线衍射、粒径测试结果表明制备的纳米TiO2为较高可见光利用率的无定型纳米粒子。采用溶液共混法制备聚乳酸/纳米二氧化钛（polylactic acid/nano-TiO2,PLA/nano-TiO2）复合膜,研究不同纳米TiO2质量分数对PLA/nano-TiO2复合膜的性质影响。结果表明,PLA/nano-TiO2复合膜中纳米TiO2质量分数为0.6%时拉伸强度达到最大值,为63.3 MPa,此时断裂伸长率最小,为2.3%。PLA/nano-TiO2复合膜接触角均低于纯PLA膜,从78.40°减小到72.83°;PLA/nano-TiO2复合膜的吸水率显著高于纯PLA膜,从0.56%提高为1.48%;PLA/nano-TiO2复合膜水蒸气透过率比纯PLA膜高,从3.46×10－8（g·m）/（m2·h·Pa）提高到4.66×10－8（g·m）/（m2·h·Pa）。由PLA/nano-TiO2复合膜的抑菌性实验可知,添加纳米TiO2的复合膜在紫外光照下有明显的抑菌效果。