目的研究聚乙二醇(PEG)的加入對(duì)復(fù)合凝膠微觀結(jié)構(gòu)、溶脹性能和熱穩(wěn)定性的影響,擴(kuò)大復(fù)合凝膠在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用。方法以PEG為致孔劑,納米纖維素(CNFs)為增強(qiáng)相,利用物理交聯(lián)法制備出多孔聚乙烯醇/納米纖維素復(fù)合水凝膠。結(jié)果 PEG作為致孔劑時(shí)可制得網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)的多孔水凝膠,復(fù)合凝膠的溶脹度可達(dá)到1000,相比于純PVA水凝膠有極大的提高,同時(shí)加入CNFs的聚乙烯醇凝膠與純的聚乙烯醇凝膠相比具有更好的熱穩(wěn)定性。結(jié)論這種有著高溶脹性和良好熱穩(wěn)定性的多孔復(fù)合凝膠可用于包裝產(chǎn)品的保鮮與物流防護(hù)。 

【文章來(lái)源】：包裝工程. 2016年15期 北大核心

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【部分圖文】：

多孔復(fù)合水凝膠的紅外光譜

58包裝工程2016年8月而PEG作為致孔劑不參與凝膠的交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程。在凍融循環(huán)過(guò)程中，一方面PVA的分子間羥基通過(guò)氫鍵形成物理交聯(lián)，另一方面PVA和CNFs通過(guò)表面羥基形成氫鍵從而交聯(lián)形成水凝膠。多孔復(fù)合凝膠的斷面微觀形貌見(jiàn)圖2，可以看出，純的聚乙烯醇水凝膠內(nèi)部沒(méi)有明顯的孔徑結(jié)構(gòu)，而添加PEG和CNFs的復(fù)合凝膠表現(xiàn)出多孔的網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)樵趦鋈谘h(huán)過(guò)程中，在體系中占有一定體積的PEG提供了空間阻礙，影響了凝膠的交聯(lián)，從而在相分離過(guò)程中形成了多孔的結(jié)構(gòu)[19—20]。另外，納米纖維素的加入促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)的形成。從微觀形貌上可以看出，PEG量的多少對(duì)孔徑尺寸影響不大。這種多孔結(jié)構(gòu)對(duì)于某些特殊用途的材料是非常有利的，例如可以考慮用作復(fù)合包裝材料，當(dāng)運(yùn)輸和貯存可能會(huì)受潮和本身可能會(huì)溢流的貨物時(shí)，可用含高吸水性水凝膠的復(fù)合材料包裝，以保證貨物安全。此外，高吸水性凝膠與無(wú)紡布和薄膜組合，可加工成不同結(jié)構(gòu)吸液襯里材料，用以包裝肉類(lèi)食品，使商品能保持清潔外觀，取食時(shí)包裝袋中不存在液體[1—2]。圖2多孔復(fù)合水凝膠斷面微觀形貌Fig.2SEMoftheporouscompositehydrogels多孔復(fù)合水凝膠的溶脹度見(jiàn)圖3，可以看出純PVA水凝膠的溶脹度為570，而多孔水凝膠的溶脹度在1000左右，這是由于純PVA水凝膠的少孔結(jié)構(gòu)影響與阻礙了水分子滲透到凝膠內(nèi)部，而復(fù)合凝膠的多孔結(jié)構(gòu)則促進(jìn)了水分子的滲透，且多孔結(jié)構(gòu)為水分子提供了更多儲(chǔ)存空間，因此復(fù)合凝膠的溶脹度得到了極大的提高。同時(shí)從圖3中可以看出PEG添加量的增加對(duì)復(fù)合水凝膠的溶脹度也有一定的提高，這可能是PEG的增加提高了水凝膠孔的均勻性和孔的數(shù)量[21]。提高水凝膠的溶脹度不僅使其在土壤的抗旱保水方面有廣闊的應(yīng)用前景[3]，

結(jié)構(gòu)的形成。從微觀形貌上可以看出，PEG量的多少對(duì)孔徑尺寸影響不大。這種多孔結(jié)構(gòu)對(duì)于某些特殊用途的材料是非常有利的，例如可以考慮用作復(fù)合包裝材料，當(dāng)運(yùn)輸和貯存可能會(huì)受潮和本身可能會(huì)溢流的貨物時(shí)，可用含高吸水性水凝膠的復(fù)合材料包裝，以保證貨物安全。此外，高吸水性凝膠與無(wú)紡布和薄膜組合，可加工成不同結(jié)構(gòu)吸液襯里材料，用以包裝肉類(lèi)食品，使商品能保持清潔外觀，取食時(shí)包裝袋中不存在液體[1—2]。圖2多孔復(fù)合水凝膠斷面微觀形貌Fig.2SEMoftheporouscompositehydrogels多孔復(fù)合水凝膠的溶脹度見(jiàn)圖3，可以看出純PVA水凝膠的溶脹度為570，而多孔水凝膠的溶脹度在1000左右，這是由于純PVA水凝膠的少孔結(jié)構(gòu)影響與阻礙了水分子滲透到凝膠內(nèi)部，而復(fù)合凝膠的多孔結(jié)構(gòu)則促進(jìn)了水分子的滲透，且多孔結(jié)構(gòu)為水分子提供了更多儲(chǔ)存空間，因此復(fù)合凝膠的溶脹度得到了極大的提高。同時(shí)從圖3中可以看出PEG添加量的增加對(duì)復(fù)合水凝膠的溶脹度也有一定的提高，這可能是PEG的增加提高了水凝膠孔的均勻性和孔的數(shù)量[21]。提高水凝膠的溶脹度不僅使其在土壤的抗旱保水方面有廣闊的應(yīng)用前景[3]，對(duì)于拓展其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用也有著重要意義，如這種高溶脹度水凝膠可用作大型防潮包裝的吸水材料、集裝箱干燥劑，此外還可以用于包裝運(yùn)輸過(guò)程中濕度顯示卡的電子傳感器等。不僅如此，這種高溶脹度復(fù)合凝膠還可用于一些功能性包裝的油水分離材料等。圖3多孔復(fù)合水凝膠的溶脹度Fig.3Swellingdegreeoftheporouscompositehydrogels水凝膠有著良好的熱力學(xué)性能，這對(duì)于其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用是非常重要的，例如一些包裝產(chǎn)品在運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)對(duì)包裝材料的耐熱性有著嚴(yán)格要求[2]。復(fù)合水凝膠的熱重曲線(xiàn)見(jiàn)圖4，可以看出所有的水?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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