山梨酸钾抗菌包装材料研究进展

山梨酸钾作为防腐抗菌剂,在食品中被广泛应用;近年来,在抗菌材料领域也受到关注。山梨酸钾可以从材料内向包装食品表面释放,从而防止食品腐败,保证食品安全。归纳了山梨酸钾抗菌材料的抑菌性能测试方法,评价了山梨酸钾抗菌膜材的抑菌效果,概述了山梨酸钾释放动力学研究及山梨酸钾释放的理论模型,展望了山梨酸钾抗菌膜的发展前景,以期为山梨酸钾抗菌包装材料的进一步开发利用提供参考。

生物基PA56/512于GF/PA66复合材料轨道扣件的应用

采用熔融共混法制备了玻璃纤维(GF)/尼龙66(PA66)/生物基尼龙56/512(PA56/512)共聚物复合材料。考察了生物基PA56/512共聚物对复合材料综合性能的影响及其于轨道扣件产品应用效果。结果表明,PA56/512共聚物能明显改善复合材料的加工流动性能,促进GF的包覆及分散;提升复合材料的耐低温性能;解决GF/PA66复合材料吸水率偏高的问题。当PA56/512共聚物质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳。PA56/512共聚物的加入,提高了轨道扣件产品的绝缘性能、改善了制品外观,X射线测试结果表明,产品内部无气孔,满足轨道交通领域的应用要求。PA56/512共聚物的引入解决了传统尼龙复合材料吸水率高、强度与低温韧性无法兼顾问题,大幅拓宽了轨道扣件的应用范围。

AC/ZnO发泡剂系对植物纤维增强淀粉复合发泡材料性能的影响

用偶氮二甲酰胺(AC)/氧化锌(ZnO)作为发泡剂系制备植物纤维增强淀粉复合发泡材料并讨论其含量对该材料性能的影响。通过TGA曲线确定偶氮二甲酰胺(AC)/氧化锌(ZnO)的最佳比例为2∶1;在温度为25℃,RH=50%的环境下保持7d,通过力学性能检测,该材料具有良好的拉伸强度和断裂伸长率,分别为6.38MPa、91.3%;通过回弹率和孔隙率计算分析得出结论:AC/ZnO发泡剂系对复合发泡材料发泡效果有显著的影响,当AC/ZnO发泡剂系含量为总质量的1.5%时,复合发泡材料具有最佳回弹性和最高孔隙率,分别为87.6%、91.6%。

不同发泡剂制备废纸浆增强淀粉基复合发泡材料性能的对比

分别以水、碳酸氢氨、偶氮二甲酰胺/氧化锌(m(AC)/m(ZnO)=2∶1)为发泡剂,废纸浆为增强体,木薯淀粉为基质,聚乙烯醇(PVA)为增韧体,甘油和尿素作为复合增塑剂,辅以其它的各种助剂,利用挤出发泡法制备出可生物降解复合发泡材料,它们分别记作WPS、NPS、APS。并分别讨论和比较这些发泡材料的密度、发泡倍率、吸水性、热稳定性以及泡孔形态。研究结果显示,随着发泡剂含量的增加材料的表观密度先减少后增加,发泡倍率、吸水率则先增加后减少;NPS的热稳定性能最佳,APS稳定性次之,WPS稳定性最差;随着发泡剂含量的增加,材料泡孔数量先增加后减少,孔径先减小后增大,APS泡孔大小较WPS、NPS分布均匀,泡孔数量较WPS、NPS分布多。

废纸浆增强HDPE复合材料的力学性能

将废旧瓦楞纸板粉碎制浆,与高密度聚乙烯通过注塑成型制备废纸浆/HDPE复合材料。研究了废纸浆含量,相容剂HDPE-g-MAH和LDPE-g-GMA,加工助剂S-105、TKM-M80和Deoflow A对废纸浆/HDPE复合材料力学性能的影响,通过扫描电镜SEM分析了复合材料的冲击断面,结果表明,HDPE-g-MAH和TKM-M80共同增容的废纸浆/HDPE复合材料的力学性能得到明显提升。SEM电镜分析表明,经HDPE-g-MAH和TKM-M80增容后的复合材料,纸浆纤维和HDPE界面模糊,相容性很好。

废纸浆/HDPE复合发泡材料的流变行为及发泡形态

将废旧瓦楞纸板粉碎制浆,与HDPE(高密度聚乙烯)通过模压成型制备了废纸浆/HDPE发泡复合材料。利用英国Rosand双料筒毛细管流变仪,在线研究了发泡剂AC含量、废纸浆含量、温度以及吸热、放热和平衡发泡剂对废纸浆/HDPE复合发泡材料的流变行为的影响,并在SEM下观察了不同AC含量和废纸浆含量对发泡形态的影响。结果表明:废纸浆/HDPE复合发泡材料熔体表现为假塑性流动特征,当剪切速率达到600s-1时,出现管壁滑移现象。发泡剂AC能明显降低熔体黏度,随着AC含量的增加,熔体黏度下降。随着废纸浆含量的增加,熔体黏度增加。当剪切速率小于275s-1时,随着温度的升高,熔体黏度降低;当剪切速率大于275s-1时,熔体黏度反而随着温度的升高而升高。当剪切速率小于325s-1时,吸热型发泡剂(NaHCO3)熔体黏度最高;当剪切速率大于325s-1时,放热型发泡剂AC熔体黏度最高。通过SEM观察发现,随着发泡剂AC含量的增加,泡孔数量增加,孔径变小;随着废纸浆含量的增加,泡孔数量减小,孔径增大,泡孔合并现象严重。

废纸浆纤维增强淀粉基复合发泡材料的制备及其性能

以NH4HCO3为发泡剂,废纸浆纤维为增强体,玉米淀粉、PVA为基质,甘油和尿素作为复合增塑剂,辅以其它的各种助剂,利用挤出发泡法制备出一种可生物降解的复合发泡材料。并分别讨论该发泡材料的密度、发泡倍率、吸水性、回弹性以及泡孔形态。研究结果显示,材料的密度随着发泡剂含量的增加先减少后增加,当发泡剂含量为1.2%时,材料的密度最小为0.16g/cm3;发泡倍率、吸水率、线性尺寸变化量均随着发泡剂含量的增加先增加后减少,且在发泡剂含量为1.2%时,均达到最大值;随着发泡剂含量的增加,材料泡孔数量先增加后减少,孔径逐渐增大;当废纸浆含量为20%时,材料的泡孔数量多,孔径较小且分布比较均匀;当复合增塑剂含量为30%时,淀粉与废纸浆相容性较好,材料泡孔数量较多,且泡孔大小分布均匀。

淀粉/PVA复合材料挤出发泡片材的制备及性能

以木薯淀粉、聚乙烯醇(PVA)为基质,Na HCO_3为发泡剂,甘油和一定浓度Na OH水溶液按配比作为复合增塑剂改性淀粉,辅以其他各种助剂,利用单螺杆发泡片材挤出机熔融挤出发泡制备一种可生物降解的复合发泡材料。重点探究了淀粉含量、甘油/Na OH水溶液复合增塑剂含量对复合发泡材料表观密度及回弹率的影响,Na HCO_3发泡剂含量对复合发泡材料发泡形态的影响。研究结果表明:随着淀粉含量、甘油/Na OH水溶液复合增塑剂含量的增加,材料表观密度先减小后增大,回弹率则先增大后减小,当淀粉含量为55份,PVA含量为45份,甘油/Na OH水溶液复合增塑剂含量为20份时,材料的表观密度及回弹率表现最佳,发泡剂Na HCO_3含量为3份时,材料泡孔形态表现最佳。

废纸浆增强玉米淀粉基复合材料的制备及其力学性能研究

以甘油和尿素作为混合塑化剂、废纸浆为增强体,玉米淀粉、聚乙烯醇为基体,利用熔融共混法制备了废纸浆增强玉米淀粉复合材料。研究了混合增塑剂、废纸浆、水含量、氢氧化钠浓度对复合材料力学性能的影响。力学性能测试结果表明,甘油和尿素混合塑化剂对复合材料有反增塑作用,当甘油/尿素含量分别为10/20份时,拉伸强度最佳为10.26MPa;氢氧化钠浓度为4%时,复合材料综合力学性能最好;废纸浆对复合材料有增强作用,当含量为35份时,拉伸强度最佳为11.35MPa;随着含水率的增加,材料的拉伸强度降低,断裂伸长率先增加后降低;扫描电镜观察发现,甘油和尿素混合塑化剂能够增塑淀粉,很好的改善废纸浆和玉米淀粉之间的相容性。

聚吡咯改性层状黏土/聚己内酯抗菌纳米复合材料的制备与性能

利用Fe^3+引发吡咯(Py)在层状双羟基金属氧化物(LDHs)表面发生氧化反应,形成聚吡咯(PPy)包覆LDHs(LDHs@PPy);以LDHs@PPy和聚己内酯(PCL)为原料,采用溶液浇筑方法制备LDHs@PPy/PCL纳米复合薄膜.研究结果表明,LDHs@PPy对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99.7%,其与基材PCL界面相容性良好,而且在基材中还具有异相成核作用.当LDHs@PPy的质量分数仅为1%时,LDHs@PPy/PCL纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别增加35%和23%,氧气渗透性降低幅度达到56%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均超过99.99%,表现出良好的抗菌活性,拓展了层状黏土/生物基高分子复合材料在活性包装领域的应用.

废纸浆/ABS复合材料的性能研究

研究了废纸浆、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS-g-MAH)用量以及发泡对废纸浆/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)复合材料的力学性能和吸水率的影响;通过扫描电镜SEM分析了SEBS-g-MAH对未发泡和发泡废纸浆/ABS复合材料的增容效果。结果表明:废纸浆用量为30份和SEBS-g-MAH用量为20份时,未发泡和发泡复合材料的拉伸性能和缺口冲击强度都达到最佳;吸水率随纸浆用量的增加而增加,SEBS-g-MAH用量为20份时,未发泡和发泡材料吸水率都达到最低。发泡后的复合材料的拉伸强度降低,冲击性能和吸水率升高。SEBS-g-MAH能有效地改善ABS和纸浆的界面相容性。

原位聚合改性纳米层状黏土/脂肪族聚酯嵌段共聚物复合材料的制备与性能

分别以预聚体聚丁二酸丁二醇酯(PBS)封端羟基引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合得到了脂肪族聚酯三嵌段共聚物(PCL-PBS-PCL),以纳米层状双羟基金属氧化物(LDHs)表面羟基引发ε-CL原位开环聚合得到了PCL原位聚合接枝改性LDHs(LDHs-g-PCL),然后再将两者采用溶液浇筑法制备出原位聚合改性纳米层状黏土/脂肪族聚酯嵌段共聚物(LDHs-g-PCL/PCL-PBS-PCL)纳米复合材料,研究了PCL-PBS-PCL和LDHs-g-PCL的化学结构以及所制备出的纳米复合材料的结晶特性、力学性能、阻隔性能等。结果表明,成功制备出LDHs-g-PCL/PCL-PBS-PCL纳米复合材料。随着LDHs-g-PCL的加入,PBS嵌段的结晶受限程度逐渐加强,PCL分子链的结晶却逐渐增多,这导致纳米复合材料的高温熔融峰向低温移动,低温熔融峰向高温移动。当LDHs-g-PCL的质量分数为20%时,纳米复合材料的断裂伸长率达到最大值772%,相比纯的PCL-PBS-PCL提高了35%,而拉伸强度相比纯的PCL-PBS-PCL(25.27 MPa)仅降低6%。当LDHs-g-PCL的质量分数为50%时,纳米复合材料对氧气的渗透性达到最低值,其相比纯的PCL-PBS-PCL降低幅度达到52%。这不仅与层状结构LDHs发挥的阻隔效应(显著延长氧气分子在纳米复合材料的曲折渗透路径)密不可分,还可能与LDHs-g-PCL加入引起的体积效应有关。

热敏(温变)油墨的变色原理及其在包装领域的应用

阐述了不可逆和可逆热敏(温变)油墨的变色原理,及不可逆热敏(温变)油墨的示温功能在食品、药品等包装领域的应用,可逆热敏(温变)油墨在包装防伪领域的应用。展望了热敏(温变)油墨的发展方向,即开发出适合于胶印与凹印、成本较低、变色温度灵敏的热敏(温变)油墨。

木塑复合材料挤出料条空心现象的研究

研究了聚丙烯/木粉木塑复合材料挤出料条的空心现象,通过木粉处理、塑料处理、加工工艺、冷却环境等方面对其进行研究,分析了挤出料条在空气中和水浴中的冷却过程。研究表明主要是由于冷却机理不同引起而料条的中空现象,这对木塑复合材料的加工具有重要指导意义。

PLA/PBAT/纳米SiO_2复合材料的力学性能、热性能和流变性能研究

以聚乳酸(PLA)为基材,己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯共聚物(PBAT)为增韧剂,纳米SiO_2为增强剂,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/纳米SiO_2复合材料;研究了纳米SiO_2不同含量对复合材料力学性能、热性能和流变性能的影响。研究结果表明:随纳米SiO_2含量的增加,复合材料弯曲强度和拉伸强度均先增大后减小,其中,当纳米SiO_2质量为2份时,其力学性能最优,弯曲强度和拉伸强度分别提高了17.17%和14.67%;随纳米SiO_2含量的增加,复合材料初始分解温度和半寿温度分别升高5~8℃和8~10℃,玻璃化转变温度Tg和熔融温度Tm分别升高1~3℃和3~6℃,复合材料热稳定性提高;在3种不同温度(155,160,165℃)下,添加纳米SiO_2的复合材料剪切黏度比未添加纳米SiO_2的大,且二者剪切黏度之差随温度升高而减小,说明其分子间作用力随温度升高而减弱,复合材料可以在155~165℃下进行加工;复合材料为假塑性流体,且随温度升高流动指数n逐渐增大、稠度系数K逐渐减小,复合材料假塑性减弱,流动性改善。

利用分级结构层状黏土构建高阻隔性脂肪族聚酯复合材料

以MgAl-CO3 LDHs(P-LDHs)为原料,通过煅烧-水化法制备出较大比表面积的分级结构水滑石(H-LDHs),研究了不同的水化条件对H-LDHs微观形貌的影响;然后采用溶液浇筑法将H-LDHs与聚己内酯(PCL)共混制备出H-LDHs/PCL复合材料,研究了H-LDHs对H-LDHs/PCL复合材料结构和性能的影响。结果表明,在H-LDHs的表面出现了大量垂直排列的纳米片层,形成了多层次分级结构;H-LDHs的比表面积(146.6 m^2/g)达到了P-LDHs的3.67倍。氧气程序升温脱附结果表明,H-LDHs与氧气之间存在较强的化学吸附。H-LDHs改善了P-LDHs对PCL基材力学性能的恶化,这是由于H-LDHs表面垂直分布的大量纳米片层与PCL基材紧密结合,增加了H-LDHs与PCL基材的界面作用面积。相比于纯PCL,H-LDHs/PCL复合材料的氧气渗透性降低了43.6%,通过这种分级结构的层状黏土来延长平行于气体渗透方向的路径,从而较大幅度提高气体的阻隔性能,具有较好的研究价值和应用潜力。

超临界CO_2发泡工艺对聚乳酸微孔纳米复合材料泡孔结构的影响

利用超临界CO_2作为物理发泡剂,采用高压釜间歇发泡法,制备了聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/氧化锌(PLA/PBS/ZnO)微孔纳米复合材料,研究了超临界CO_2微孔发泡过程中,发泡温度、保压压力和释压速率对PLA/PBS/ZnO微孔纳米复合材料泡孔结构的影响。结果表明:发泡温度对微孔纳米复合材料泡孔结构的影响显著且与纳米复合材料熔体强度密切相关,温度相对过高或过低,都会引起聚合物熔体强度和表面张力的变化而导致无法得到均匀密集的泡孔,当体系的发泡温度为90℃时,复合材料的泡孔平均直径最小,泡孔密度最大,泡孔尺寸分布最集中;保压压力对泡孔结构的影响体现在超临界CO_2的溶解度和发泡体系的黏度上,保压压力较低时得到的泡孔平均尺寸较大且分布不均匀,当保压压力为16 MPa时,复合材料的泡孔平均直径最小,泡孔密度最大,泡孔尺寸分布最集中;释压速率决定着发泡初始阶段的成核效率,随着释压速率的升高,复合材料的泡孔平均直径减小,泡孔密度显著增大,泡孔数量增多且尺寸分布更集中。

乙烯-乙烯醇共聚物/尼龙6复合材料的加工流变性能

采用熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物/尼龙6(EVOH/PA6)复合材料,用高级毛细管流变仪和旋转流变仪研究了复合材料的加工流变特性。通过幂律模型对EVOH/PA6复合材料的黏度与剪切速率(γ)的关系进行了拟合,并用Arrhenius方程描述了复合材料黏度与温度的关系。结果表明,EVOH/PA6复合材料为假塑性流体,复合材料的表观黏度(ηa)和非牛顿常数(n)随着EVOH添加量的增加而增大。在角频率(ω)扫描范围内,EVOH的加入提高了EVOH/PA6复合材料的储能模量(G′)、损耗模量(G″)和复数黏度|η*|。用Han曲线、Cole-Cole曲线和扫描电子显微镜(SEM)等方法研究发现,EVOH和PA6之间具有较好的相容性。另外,EVOH/PA6复合材料在EVOH的添加量达到15%(质量分数)时形成了微观相分离结构。

高填充竹塑包装盒盒坯注塑成型工艺及性能研究

采用竹纤维与聚烯烃为主要原料,并辅以少量改性与加工助剂,通过同向平行双螺杆挤出造粒线,制备高填充竹塑复合材料颗粒,用于注塑成型包装盒盒坯。研究竹纤维填充量、润滑剂与填料对复合材料加工性能的影响,聚烯烃树脂与填料对成型周期的影响,以及树脂基体、模具温度对包装盒盒坯翘曲变形的影响。研究结果表明:随着竹纤维含量的增加,复合材料的熔融指数快速下降,竹纤维质量分数超过50%后下降速度减缓;润滑剂可以提高复合材料的熔融指数,且内外润滑平衡的复合润滑剂最稳定;滑石粉较碳酸钙更有利于改善复合材料的流动性。聚丙烯比聚乙烯基体复合材料的注塑冷却时间短,滑石粉在缩短冷却时间方面优于碳酸钙。竹塑包装盒盒坯的翘曲变形量随着混合树脂基体中聚丙烯含量的增加而减少,随着模具温度的变化出现波动,最佳模具温度为50℃左右。

PLA/I.34TCN纳米复合材料的制备及其性能研究

将改性纳米黏土I.34TCN与聚乳酸(PLA)经过二次熔融混合制备了PLA/I.34TCN纳米复合材料。TEM表征结果显示,较高的黏土剥离程度提高了黏土在PLA中的分散性,使两相之间的界面作用力增强,同时可以使两相之间具有较大的界面增塑区;DSC表征结果显示,剥离型纳米黏土对纳米复合材料起到了结晶成核剂的作用,提高了纳米复合材料的结晶度。上述两方面的原因综合改善了纳米复合材料的力学性能,当黏土质量分数为2%时,PLA/I.34TCN纳米复合材料中黏土的剥离程度最高,使得该纳米复合材料的断裂伸长率显著提高,最多可提高101.00%,是纯PLA的18倍。TG表征结果发现,纳米复合材料的热稳定性能随I.34TCN含量的增加而逐渐增加。