包裝能夠確保商品從生產到消費的運輸可行性,延長了保質期,并保障消費者的權益,這在營銷場景中具有重要意義。鑒于全球對環保材料開發和應用的重視,可生物降解和可回收聚合物已被公認為有前景的戰略和新的機遇。這類可生物降解的聚合物,如聚乙烯醇(PVA)、聚乙醇酸(PGA)和聚乳酸(PLA),已被廣泛研究用于食品和生物醫學包裝薄膜應用。其中,PVA因其出色的透明度、優異的成膜能力、出色的阻氧性能、耐溶劑性和優異的生物相容性而備受關注。然而,基于單一PVA組分的包裝薄膜往往存在固有的局限性,限制了它們在復雜環境條件下的應用。例如,PVA中大量的親水性羥基使得薄膜對濕度高度敏感,耐水性差,水蒸氣阻隔性能不足。在食品包裝應用中,過高的水氣滲透率會導致產品變質或營養流失,從而影響產品質量和保質期。此外,PVA薄膜的機械性能和熱穩定性也較差。
研究人員已將活性成分融入其中,以提高PVA基包裝的綜合性能。碳點(CD)的抗氧化活性引起了人們的極大關注??寡趸疌D/PVA薄膜作為農業陽光轉換膜,綠豆芽的干重和葉綠素a含量分別增加了13.9%和7.1%。除了無機顆粒外,有機成分也已被用于開發活性PVA包裝薄膜。根據應用需求合理選擇分散在PVA基包裝材料中的活性成分是主要挑戰。
天然聚合物集成增強和多功能特性是綠色包裝材料的理想成分。淀粉、殼聚糖和纖維素納米纖維已被廣泛應用。木質素作為一種天然存在、儲量豐富的生物質聚合物,與纖維素和半纖維素共存在于植物中,是構成植物細胞壁的主要成分,其天然功能之一便是增加強度。木質素還具有令人矚目的多功能特性,包括出色的抗紫外線性、增強抗氧化性、疏水性和內在抗菌性等。然而,作為工業副產品,從制漿或生物精煉過程中回收的木質素難以有效利用,因此在大多數情況下需要燃燒以用于供熱。近年來,可再生天然聚合物在開發下一代聚合物納米材料以取代基于化石燃料的合成聚合物納米顆粒方面發揮著越來越重要的作用,這為納米木質素在高性能和多功能包裝中的應用提供了參考。木質素已被應用于阻隔包裝材料中,如聚合物共混物、納米復合材料以及聚合物涂層。其中,木質素納米顆粒(LNPs)用于PVA基包裝材料中已被報道。通常,木質素分子結構中豐富的羥基和醚鍵能夠增加PVA基質與木質素成分之間的相容性。LNPs表面的親水性羥基和羧基能夠與PVA形成牢固的界面氫鍵,PVA基質中的納米相分離結構進一步提高了材料的機械性能。木質素納米管(LNT)作為一種新型的木質素納米結構形式,具有超高縱橫比和反應性光滑表面等顯著特性,使其成為研究PVA基包裝材料增強效果的理想研究對象。
近期,西南交通大學姜曼/馮慶國團隊成功制備了一種綠色包裝阻隔涂層。
采用簡便的混合法將木質素納米管(LNTs)分散在聚乙烯醇(PVA)中,然后通過刮涂法制得LNTs/PVA復合涂層。 該復合涂層對紫外線、水蒸氣和氧氣具有超強的阻隔性能。當LNT的含量達到1.0wt%時,該復合涂層的水氣滲透率(WVT)為12.06g/m2·24h,氧氣透過率(OTR)為0.58cm3/m2·24h·0.1MPa,與純PVA相比分別降低了57.02%和55.38%。該復合涂層的拉伸強度高達32.41兆帕,斷裂伸長率達到127.16%,表現出優異的機械性能和熱穩定性。該復合涂層還具有優異的紫外線屏蔽性能和抗菌性能,對金黃色葡萄球菌的抑制率達到了99.30%。此外,該復合涂層適用于食品和藥品包裝中的多種基材。因此,本研究為安全且可生物降解的阻隔涂層提供了一種極具前景的解決方案。 涂層制備流程 LNT/PVA 復合涂層制備流程。 數據來源與出處 相關研究成果以“Barrier coating integrated with lignin nanotube and polyvinyl alcohol for variety packaging film”為標題發表在《International Journal of Biological Macromolecules》上。
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