本研究通過(guò)制備改性聚乳酸基納米二氧化鈦復(fù)合薄膜,并結(jié)合超高壓技術(shù),用實(shí)驗(yàn)和理論方法評(píng)價(jià)納米粒子通過(guò)擴(kuò)散方式從食品包裝材料向食品模擬液當(dāng)中的釋放,并且系統(tǒng)的評(píng)價(jià)了超高壓處理對(duì)于這種新型復(fù)合材料性能的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過(guò)溶劑揮發(fā)方法制備聚乳酸基納米二氧化鈦復(fù)合薄膜,并對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行超高壓處理,比較超高壓處理前后復(fù)合膜的基本性能變化。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察復(fù)合膜脆斷面的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)超高壓處理后的復(fù)合膜微觀截?cái)嗝孀兊煤艽植?而且出現(xiàn)了凹陷的結(jié)構(gòu)。通過(guò)差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)定復(fù)合膜的熱力學(xué)性能變化,發(fā)現(xiàn)超高壓處理處理除了增加了復(fù)合膜的結(jié)晶度以外,沒(méi)有使其他的熱力學(xué)性能發(fā)生顯著變化。通過(guò)傅里葉紅外光譜儀(FTIR)分析復(fù)合膜內(nèi)部官能團(tuán)結(jié)構(gòu)變化,發(fā)現(xiàn)超高壓處理沒(méi)有使納米粒子與聚乳酸之間形成新的化學(xué)鍵。通過(guò)X射線衍射儀(XRD)分析得到超高壓處理復(fù)合膜并沒(méi)有改變其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)。利用重量分析法得出復(fù)合膜在超高壓處理后其水蒸氣透過(guò)性能增加。(2)利用50%的乙醇水溶液作為酒精類食品模擬液,來(lái)模擬復(fù)合膜的包裝食品的環(huán)境,經(jīng)過(guò)0、5、15和30天的接觸遷移實(shí)驗(yàn)后,來(lái)檢測(cè)復(fù)合膜在接觸遷移實(shí)驗(yàn)過(guò)程中復(fù)合膜的性能變化。通過(guò)SEM觀察到復(fù)合膜隨著與食品模擬液接觸時(shí)間的增加,其截?cái)嗝娴拇植诔潭仍絹?lái)越嚴(yán)重,出現(xiàn)了褶皺甚至微孔。通過(guò)DSC檢測(cè)發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜在遷移實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度先減小后增大,冷結(jié)晶溫度和熔融溫度沒(méi)有發(fā)生顯著變化。通過(guò)FTIR分析知道在與食品模擬液接觸遷移實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,聚乳酸基質(zhì)與納米粒子、聚乳酸基質(zhì)與乙醇溶液以及納米粒子與乙醇溶液之間都沒(méi)有形成新的化學(xué)鍵。通過(guò)水蒸氣透過(guò)率實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜在遷移實(shí)驗(yàn)過(guò)程中其水蒸氣透過(guò)性能逐漸增加。(3)超高壓處理后的復(fù)合膜在50%的酒精溶液所代表的的酒精類食品模擬液中進(jìn)行接觸遷移實(shí)驗(yàn)。同樣經(jīng)過(guò)0、5、15和30天的接觸遷移實(shí)驗(yàn)后,來(lái)檢測(cè)復(fù)合膜在接觸遷移實(shí)驗(yàn)過(guò)程中復(fù)合膜的性能變化。通過(guò)SEM觀察到復(fù)合膜面在食品模擬液中遷移階段的微觀截?cái)嗝嬖絹?lái)越粗糙,出現(xiàn)嚴(yán)重的皺縮現(xiàn)象。通過(guò)DSC測(cè)量發(fā)現(xiàn)超高壓處理后的復(fù)合膜在食品模擬液中遷移階段的玻璃化轉(zhuǎn)化點(diǎn)明顯升高,冷結(jié)晶溫度與熔融溫度沒(méi)有顯著變化,結(jié)晶度隨著遷移時(shí)間的增加而降低。通過(guò)FTIR發(fā)現(xiàn)超高壓處理后溫度復(fù)合膜在遷移階段內(nèi)部官能團(tuán)結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化。XRD發(fā)現(xiàn)在遷移過(guò)程中復(fù)合膜的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化。測(cè)定超高壓處理后復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性能發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性能隨著遷移時(shí)間的增加而增加。(4)在遷移實(shí)驗(yàn)階段,于第0、5、10、15、20、25、30、35和45天,利用ICP-AES儀器來(lái)測(cè)量復(fù)合膜中納米粒子向食品模擬液中遷移的含量。結(jié)果顯示,超高壓前后的復(fù)合膜中納米粒子向食品模擬液中遷移的趨勢(shì)都是先升高后趨于平穩(wěn)的,而且超高壓處理后的復(fù)合膜中納米粒子的遷移量要微低于未經(jīng)超高壓處理的復(fù)合膜。最后還基于Fick第二定律計(jì)算出了未經(jīng)超高壓處理復(fù)合膜中納米粒子向食品模擬液中遷移的擴(kuò)散系數(shù)D值。了解到復(fù)合膜中納米粒子向酒精類食品模擬液中遷移的擴(kuò)散系數(shù)隨著納米粒子含量以及遷移時(shí)間的增加而增大。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X56;TS206.4
【部分圖文】：

）（e）和（g）分別代表超高壓處理前復(fù)合膜 PLA、PLA/20%TiO2的微觀截面形態(tài)；（b）（d）（f）和（h）分、PLA/5%TiO2、PLA/10%TiO2和 PLA/20%TiO2的微e) and (g) represents the microstructure morphology of comPLA/10%TiO2and PLA/20%TiO2before ultra-high pressu (f) and (h) represents the microstructure morphology of co10%TiO2and PLA/20%TiO2after ultra-high pressure treat解超高壓處理對(duì)于復(fù)合膜材料微觀截面形態(tài)的子在聚乳酸基質(zhì)當(dāng)中的分布情況的影響，本課題微觀形態(tài)。結(jié)果如圖 2.1 所示：通過(guò)比較（a）(

如圖 2.1（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）所示，隨著納米二氧化鈦超高壓處理前后復(fù)合膜的微觀截面形態(tài)變化越來(lái)越小。雖然仍有凹越來(lái)越不明顯。這種現(xiàn)象與二氧化鈦的加入有關(guān)。通過(guò)我們前期的，納米粒子的就加入會(huì)使復(fù)合膜形成許多微孔，因此，在超高壓處理低時(shí)氣體溶于內(nèi)層，但在壓力增大時(shí)，膜內(nèi)層的氣體會(huì)被壓力從微在快速降壓的過(guò)程中就不會(huì)輕易形成凹陷，這也解釋了為什么隨著的增加，超高壓處理對(duì)于復(fù)合膜微觀形態(tài)的影響反而越小。SC

圖 2.3（a）（c）（e）和（g）分別代表超高壓處理前復(fù)合膜 PLA、PLA/5%TiO2、PLA/10%TiO2和 PLA/20%TiO2的傅里葉紅外光譜圖；（b）（d）（f）和（h）分別代表超高壓處理后復(fù)合膜 PLA、PLA/5%TiO2、PLA/10%TiO2和 PLA/20%TiO2的的傅里葉紅外光譜圖。Figure 2. 3 (a), (c), (e) and (g) represents the fourier infrared spectrogram of composite filmPLA, PLA/5%TiO2, PLA/10%TiO2and PLA/20%TiO2before ultra-high pressure treatment,
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2890356