柚皮纳米微晶纤维素/羧甲基淀粉复合膜的制备与性能研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongfeiran
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在环境污染和石油能源短缺等问题日益严重的今天,羧甲基淀粉凭借其优良的成膜性和生物相容性,在包装材料领域具有潜在的应用前景。但羧甲基淀粉膜存在力学性能不足、阻水性能差等缺点,因此极大限制了其在食品包装领域的应用。为解决这一问题,本研究以柚皮渣为原料制备出柚皮纳米微晶纤维素,以羧甲基淀粉为成膜基质,通过共混的方式制备复合膜以期改进原有不足。进一步通过对柚皮纳米微晶纤维素/羧甲基淀粉复合膜的成膜性、结构和性质进行表征和分析;在此基础上,通过低温等离子体处理复合膜诱导接枝玉米醇溶蛋白,对复合膜表面疏水化改性研究进行探索并取得了部分有益的结果。主要总结如下:(1)以沙田柚皮渣为原料成功制备出纳米微晶纤维素:通过预处理提取得到柚皮纤维素的纯度达到84%;对硫酸浓度、酸解温度和时间三因素进行单因素及正交试验分析,以产物外观、产率及粒径为指标,得出硫酸酸解法制备柚皮纳米微晶纤维素的最佳工艺条件为:固液比1:8.75,硫酸浓度64.5%,反应温度45℃,水解时间110 min。(2)最佳酸解工艺下得到的柚皮纳米微晶纤维素为长60~180 nm、宽3~15 nm的棒状晶体,长径比分布为8~20;红外结果显示制备的柚皮纳米微晶纤维素仍为纤维素结构,其他非纤维素物质基本得到去除;X-射线衍射结果表明柚皮纳米纤维素晶体仍为I型结构,且结晶度提高到74.35%;通过热失重分析可知柚皮纳米微晶纤维素的初始降解温度为212°,较柚皮粉(150°)高,但较柚皮纤维素(240°)有所下降。(3)添加柚皮纳米微晶纤维素可改善羧甲基淀粉膜拉伸强度、水蒸气透过率:柚皮纳米微晶纤维素添加量为5%时,复合膜拉伸强度即可提高52.22%;复合膜水蒸气透过率随柚皮纳米微晶纤维素的加入而降低,其中添加量为7%时水蒸气透过率降低最大(23%);柚皮纳米微晶纤维素未对复合膜颜色及透光性产生显著影响。复合膜电镜图及成膜液流变结果表明,纳米微晶纤维素在基质中分散均匀,且与基质通过氢键相互作用形成网络结构,因此对复合膜各性质起到增强的作用。(4)通过低温等离子体处理复合膜,成功引发复合膜表面接枝玉米醇溶蛋白:不同处理功率和时间、单体浓度和接枝时间条件下,复合膜接枝率在0.23%~1.15%的范围内;接枝后复合膜接触角较接枝前有所增大,但整体仍低于90°;接枝后复合膜由于表面覆盖一层玉米醇溶蛋白膜,因此水蒸气透过率得到改善,而拉伸强度和断裂伸长率没有明显增加或降低;红外光谱及X射线光电子能谱结果显示,低温等离子体处理诱导后,复合膜表面通过共价结合成功接枝玉米醇溶蛋白。
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