趙喜亞，楊偉，潘勝山，鄧海濤，張偉，張玉斌*

1(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州，730070)2(升輝新材料股份有限公司，江蘇 江陰，214400)3(臨洮縣畜牧獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)中心，甘肅 定西，730500)4(甘肅康美現(xiàn)代農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 臨夏回族自治州，731500)

目前，食品保鮮薄膜主要是用化石燃料生產(chǎn)的石油基塑料，其成本相對(duì)低廉，生產(chǎn)工藝成熟，具有良好的加工性能和耐久性[1]。然而，石油基塑料是不可降解的，且塑料中的有害物質(zhì)易遷移到食品中，危害消費(fèi)者生命安全。所以亟待開(kāi)發(fā)新的生物可降解薄膜。淀粉是由多糖形成的一種親水膠體，其物理性質(zhì)類似于塑料[2]，所以淀粉聚合物在食品包裝工業(yè)中被認(rèn)為是塑料的替代品。馬鈴薯淀粉(potato starch,PS)具有糊化溫度低，糊液穩(wěn)定、透明度高、黏結(jié)性強(qiáng)、成膜性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此常被作為成膜基材[3]。但是，PS的多羥基結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其成膜后韌性差、對(duì)環(huán)境濕度敏感[4-5]，此外，PS含有較多的磷酸基團(tuán)，而磷酸基團(tuán)與支鏈淀粉發(fā)生酯化反應(yīng)，導(dǎo)致其糊化時(shí)具有較高的峰值黏度，所以在加工馬鈴薯淀粉類食品時(shí)常常遇到困難[6]。為使PS具有良好的加工適應(yīng)性，常通過(guò)物理、化學(xué)、生物、基因、復(fù)合等改性方法改變淀粉結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)其機(jī)械性能[7-12]。馬鈴薯氧化羥丙基淀粉(potato oxidizes hydroxypropyl starch, POHS)以PS為原料，采用先羥丙基醚化后氧化工藝降低了淀粉中羥基的數(shù)量和淀粉的黏度，具有顏色潔白、糊化溫度低、糊液透明度高、成膜性好和良好凍融穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，兼有氧化淀粉和羥丙基淀粉的共同特性[13]。

納米粒子粒徑小，可以滲透到高分子化合物中，與高分子交聯(lián)形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高材料的機(jī)械性能[14-17]。其中，納米SiO2是一種安全無(wú)毒的納米材料，可以通過(guò)與淀粉分子相互作用，提高淀粉薄膜的機(jī)械性能和阻隔性能[18-20]。其硅氧鍵可阻止O2和其他氣體的進(jìn)入以及食物自身水分的流失，防止食物酸敗和細(xì)菌的增生，從而達(dá)到抑菌保鮮的效果[21]。

然而，納米SiO2、POHS的聯(lián)合使用尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究以POHS為成膜基材，納米SiO2為增強(qiáng)劑，旨在制備一種基于POHS和納米SiO2的新型多糖納米復(fù)合膜，應(yīng)用于食品包裝工業(yè)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器

SP-756P紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，貝克曼有限公司；CN10-JY92-2DA超聲波細(xì)胞破碎機(jī)，托摩根生物技術(shù)有限公司；CMT-8102微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，深圳市新三思材料檢測(cè)有限公司；JSM-6701F掃描電子顯微鏡，日本電子株式會(huì)社捷歐陸科技有限公司；FTIR-650傅里葉變換紅外光譜儀，天津港東科技發(fā)展股份有限公司；XRD-6100型X射線衍射儀，日本島津有限公司。

1.2 試驗(yàn)試劑

PS、POHS，甘肅豐收農(nóng)業(yè)科技有限公司；納米SiO2、乳酸鈣，上海源葉生物科技有限公司；丙三醇，天津市百世化工有限公司；D-山梨醇，北京索萊寶生物技術(shù)有限公司。

1.3 復(fù)合膜的制備

1.3.1 材料的篩選

輔助劑添加量保持不變的條件下，分別測(cè)定添加POHS、PS、PS∶POHS為1∶1(質(zhì)量比，下同)所制膜的拉伸強(qiáng)度、水蒸氣透過(guò)系數(shù)、不透明度。隨后，以篩選出的淀粉為基礎(chǔ)，確保其添加量不變，分別測(cè)定添加甘油、山梨醇、甘油和山梨醇為1∶1所制膜的拉伸強(qiáng)度、水蒸氣透過(guò)系數(shù)等。比較膜性能的變化，最終篩選出合適的淀粉和增塑劑。

1.3.2 制膜工藝流程

稱取一定質(zhì)量的納米SiO2和乳酸鈣，溶于20 mL水中，超聲20 min，稱量5 g POHS，溶于70 mL水中，一定溫度下糊化一段時(shí)間。加入上述處理好的納米SiO2和乳酸鈣溶液，再加1.5 g甘油和1.5 g山梨醇，繼續(xù)糊化30 min。將糊化好的膜液超聲波處理20 min振蕩脫氣，剔除氣泡，倒入膜具，流延成膜，最后60 ℃條件下干燥揭膜，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 單因素試驗(yàn)

設(shè)置乳酸鈣添加量為3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，糊化溫度85 ℃，糊化時(shí)間70 min，納米SiO2的添加量分別為5%、10%、15%、20%、25%；設(shè)置納米SiO2的添加量為15%，糊化溫度85 ℃，糊化時(shí)間70 min，乳酸鈣的加入量分別為1%、2%、3%、4%、5%；設(shè)置納米SiO2的添加量為15%，乳酸鈣添加量為3%，糊化時(shí)間70 min，糊化溫度分別為70、75、80、85、90 ℃；設(shè)置納米SiO2的添加量為15%，乳酸鈣添加量為3%，糊化溫度85 ℃，糊化時(shí)間分別為50、60、70、80、90 min。分別確定最佳納米SiO2添加量、乳酸鈣添加量、糊化溫度和糊化時(shí)間。

1.5 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，借助Design-Expert 11進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，研究工藝變量(糊化溫度、糊化時(shí)間、納米SiO2和乳酸鈣添加量)對(duì)納米SiO2-POHS復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度的影響。

1.6 薄膜材料性能測(cè)定

1.6.1 厚度

采用千分尺測(cè)厚度(精度0.002 mm)，在膜樣品上均勻選取10個(gè)測(cè)量點(diǎn)(中間2個(gè)、四周8個(gè))，計(jì)算平均值，結(jié)果用mm表示。

1.6.2 機(jī)械性能

參考GB/T 1040.1—2018《塑料拉伸性能的測(cè)定第1部分：總則》和GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的測(cè)定第3部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件》。將待測(cè)膜裁剪成150 mm×20 mm的矩形，垂直放置于電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定槽中，設(shè)置其實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度為70 mm，后旋轉(zhuǎn)螺母將膜固定，測(cè)試速率200 mm/min，每個(gè)樣品膜平行測(cè)定3次，計(jì)算平均值。拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別按公式(1)(2)計(jì)算：

(1)

(2)

式中：T，拉伸強(qiáng)度，MPa；F，斷裂時(shí)的負(fù)荷，N；b，膜樣寬度，mm；h，膜樣厚度，mm；E，斷裂伸長(zhǎng)率，%；L1，膜樣測(cè)量初始標(biāo)距，mm；L2，膜樣斷裂時(shí)的標(biāo)距，mm。

1.6.3 阻隔性能的測(cè)定

1.6.3.1 水蒸氣透過(guò)系數(shù)

參考GB/T 1037—88《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法》。在25 ℃條件下，向50 mL的錐形瓶中，盛10 mL去離子水，將錐形瓶用待測(cè)膜封口，置于干燥器中，平衡1 h后測(cè)其質(zhì)量，隨后每3 h稱量1次，直至相臨2次測(cè)量值的質(zhì)量相差不超過(guò)5%。膜的水蒸氣透過(guò)系數(shù)的計(jì)算如公式(3)所示：

(3)

式中：WVP，水蒸氣透過(guò)系數(shù)，g·mm/(m2·h·kPa)；d，膜厚度，mm；Δm，稱量瓶質(zhì)量變化，g；Δt，時(shí)間間隔，h；A，膜面積，m2；Δp，膜兩側(cè)水蒸氣氣壓差，2.915 kPa。

1.6.3.2 透油系數(shù)測(cè)定

參照谷宏等[22]的方法并略作修改。向20 mL的試管中加入5 mL植物油，用待測(cè)膜封口，倒置于濾紙上，放置4 d，稱量濾紙質(zhì)量的變化，膜的透油系數(shù)按公式(4)計(jì)算：

(4)

式中：P0，膜的透油系數(shù)，g·mm/(m2·d)；Δm1，測(cè)試前后濾紙質(zhì)量變化，g；Ft，膜的厚度，mm；S，膜面積，m2；t，測(cè)定時(shí)間，d。

1.6.4 不透明度

參照LU等[23]的方法并略作修改。選取待測(cè)膜厚度均勻處，將其剪成100 mm×40 mm大小的矩形，貼在比色皿的一側(cè)，置于紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)中，測(cè)定試樣膜在600 nm處的吸光度。每個(gè)試樣膜重復(fù)測(cè)定3次，以未放置膜的比色皿作為對(duì)照組。試樣膜的透明度以不透明度間接表示，按公式(5)計(jì)算：

(5)

式中：O，不透明度，%；OD600，試樣在600 nm處的吸光度；d，試樣的厚度，mm。

1.7 薄膜材料結(jié)構(gòu)表征

1.7.1 傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR) 分析

參考ZHANG等[24]的方法并略有改進(jìn)。測(cè)定參數(shù)為：掃描分辨率2 cm-1，在400～4 000 cm-1波段內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

1.7.2 掃描電鏡觀察

用液氮淬斷待觀測(cè)膜材料，得到平整截面，用雙面膠帶將膜樣固定，并噴金30 s。通過(guò)高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)膜的表面和橫截面微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像[25]。

1.7.3 X-射線衍射 (X-ray diffraction, XRD) 結(jié)果分析

將膜裁成(20 mm×20 mm)的正方形，置于X射線衍射儀測(cè)試倉(cāng)內(nèi)，測(cè)定條件為銅靶，管電流30 mA，管壓40 kV，掃描速度4 °/min，室溫下收集10～50°(2θ)衍射數(shù)據(jù)結(jié)果。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

試驗(yàn)利用Design-Expert 11、SPSS、Origin 2018等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用方差分析(ANOVA)對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性分析，并針對(duì)響應(yīng)值建立二階多項(xiàng)式模型，以預(yù)測(cè)工藝變量對(duì)薄膜機(jī)械性能的影響。通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)得出納米SiO2-POHS復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 材料篩選

2.1.1 淀粉的篩選

由表1可知，POHS薄膜的拉伸強(qiáng)度、透明度、水蒸氣透過(guò)系數(shù)都明顯優(yōu)于其他2種材料的薄膜。這可能與POHS本身糊化溫度低、透明度好、白度高、黏度低等物理性質(zhì)有關(guān)。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇POHS作為成膜基材。

表1 三種淀粉的薄膜性能比較Table 1 Comparison of film properties of three starches

2.1.2 增塑劑的篩選

基于2.1.1的結(jié)果，以下實(shí)驗(yàn)均以POHS為成膜基材。由表2可知，山梨醇和甘油按質(zhì)量比1∶1混合制成的薄膜透明度最好，水蒸氣透過(guò)系數(shù)和拉伸強(qiáng)度居中。以山梨醇作為增塑劑的薄膜機(jī)械性能最好，但韌性不足，容易斷裂；而以甘油作為增塑劑的薄膜柔韌度較好，但機(jī)械性能差。綜上，本實(shí)驗(yàn)選擇質(zhì)量比為1∶1的山梨醇和甘油作為增塑劑。

表2 三種增塑劑的薄膜性能比較Table 2 Comparison of film properties of three plasticizers

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 納米SiO2添加量對(duì)膜機(jī)械性能的影響

由圖1可知，隨著納米SiO2添加量的增加，復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)納米SiO2添加量為15%時(shí)，膜的機(jī)械性能最佳，此時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度為10.77 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為66%。隨后膜的機(jī)械強(qiáng)度隨納米SiO2添加量的增加反而降低，這可能是因?yàn)檫^(guò)量的納米SiO2不能均勻地分散在基體中，破壞了淀粉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所致。綜上，選擇納米SiO2添加量為15%。

圖1 納米SiO2的添加量對(duì)膜機(jī)械強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of nano-SiO2 addition on the mechanical strength of membrane

2.2.2 糊化時(shí)間對(duì)膜機(jī)械性能的影響

由圖2可知，隨著糊化時(shí)間的增加，復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，糊化時(shí)間70 min時(shí)，復(fù)合膜的機(jī)械性能最佳，此時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度為12.58 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為64.20%。這可能是因?yàn)楹^(guò)程中，攪拌對(duì)于納米SiO2顆粒具有較強(qiáng)的機(jī)械作用，使得原本聚集在一起的納米SiO2顆粒被均勻散布在復(fù)合膜中，提高了膜的機(jī)械性能，然而隨著糊化時(shí)間的延長(zhǎng)，該機(jī)械作用破壞了淀粉的聚合物結(jié)構(gòu)，機(jī)械性能降低，故選擇糊化時(shí)間為70 min。

圖2 糊化時(shí)間對(duì)膜機(jī)械強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of gelatinization time on the mechanical strength of membrane

2.2.3 糊化溫度對(duì)膜機(jī)械性能的影響

由圖3可知，隨著糊化溫度的升高，復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，糊化溫度為85 ℃時(shí)，復(fù)合膜的機(jī)械性能最佳，此時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度為12 MPa，膜的斷裂伸長(zhǎng)率為67%。但是隨著糊化溫度的升高，膜的機(jī)械強(qiáng)度反而降低，這可能是因?yàn)镻OHS本身糊化溫度較低，所以糊化溫度超過(guò)85 ℃后，破壞了淀粉的聚合物結(jié)構(gòu)。因此，本次研究選擇糊化溫度為85 ℃。

圖3 糊化溫度對(duì)膜機(jī)械強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of gelatinization temperature on mechanical strength of membrane

2.2.4 乳酸鈣的添加量對(duì)膜機(jī)械性能的影響

由圖4可知，隨著乳酸鈣添加量的增加，復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，添加量為3%時(shí)，復(fù)合膜的機(jī)械性能最佳，此時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度為10.36 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為59.8%。但是隨著乳酸鈣含量的增加，膜的機(jī)械強(qiáng)度反而降低，這可能是因?yàn)殁}離子與淀粉分子羥基上的氧原子形成配位共價(jià)鍵所致。因此，本研究選擇乳酸鈣添加量為3%。

圖4 乳酸鈣添加量對(duì)膜機(jī)械強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of crosslinker concentration on the mechanical strength of membrane

2.3 納米SiO2-POHS復(fù)合膜的制備響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

基于納米SiO2-POHS膜的單因素試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合Design-Expert 11進(jìn)行BBD響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面因素與水平Table 3 Factors and levels of response surface method

根據(jù)Design-Expert 11設(shè)計(jì)軟件得出納米SiO2-POHS復(fù)合膜制備工藝響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 4 Design of response surface experiment

Y=12.08+1.22A+5.21B-0.24C+0.14D-0.52AB-1.53AC-0.84AD+0.25BC-0.37BD-2.24A2-2.65B2-2.48C2-1.69D2

納米SiO2-POHS復(fù)合膜制備回歸模型的結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 回歸方程方差分析Table 5 ANOVA of regression model

由表5可知，各因素對(duì)納米SiO2-POHS復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度影響主次順序?yàn)椋杭{米SiO2添加量>糊化溫度>糊化時(shí)間>乳酸鈣添加量。在該模型中，一次項(xiàng)A、B，交互項(xiàng)AC、AD，二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2對(duì)復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度影響極顯著(P<0.01)；交互項(xiàng)AB對(duì)復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度影響顯著(P<0.05)。根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)預(yù)測(cè)，當(dāng)納米SiO2添加量為16.02%，乳酸鈣添加量為2.88%，糊化溫度為84.84 ℃，糊化時(shí)間為69.4 min時(shí)，納米SiO2-POHS復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度為14.72 MPa。各因素對(duì)納米SiO2-POHS復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度影響的響應(yīng)面曲線如圖5所示。

a-納米SiO2添加量和糊化溫度；b-納米SiO2添加量和糊化時(shí)間；c-納米SiO2添加量和乳酸鈣添加量；d-糊化溫度和糊化時(shí)間；e-糊化溫度和乳酸鈣添加量；f-糊化時(shí)間和乳酸鈣添加量圖5 納米SiO2-POHS復(fù)合膜的制備工藝交互作用圖Fig.5 Interaction diagram of preparation process of nano-SiO2-POHS composite membrane

2.4 復(fù)合膜制備工藝驗(yàn)證試驗(yàn)

以響應(yīng)面優(yōu)化的工藝參數(shù)制膜，實(shí)際試驗(yàn)按納米SiO2添加量15%、乳酸鈣添加量3%、糊化溫度85 ℃、糊化時(shí)間70 min進(jìn)行。試驗(yàn)重復(fù)3次，測(cè)定其拉伸強(qiáng)度，所得復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度為(14.45±1.43) MPa，與理論值14.72 MPa基本相似。說(shuō)明該回歸方程可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)納米SiO2-POHS復(fù)合膜的制備工藝。

2.5 物理性能

由表6可知，與POHS膜相比，納米SiO2-POHS復(fù)合膜的厚度降低15.79%，不透明度增加83.54%，水蒸氣透過(guò)系數(shù)降低37.91%，透油系數(shù)降低38.04%?？傊?，納米SiO2的加入使薄膜的各項(xiàng)性能均得到優(yōu)化，表明用納米SiO2增強(qiáng)POHS膜的工藝是可行的。

表6 兩種薄膜物理性質(zhì)的比較Table 6 Comparison of physical properties of the two films

2.6 FTIR分析

由圖6知，與POHS膜相比，納米SiO2-POHS復(fù)合膜紅外光譜中各特征基團(tuán)吸收峰的位置、形狀無(wú)顯著變化，除了原本的結(jié)構(gòu)和基團(tuán)，沒(méi)有新的吸收峰出現(xiàn)，圖譜中3 284 cm-1是—OH的特征吸收峰，2 923 cm-1處為—CH2—的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1 642 cm-1處代表C—C對(duì)稱的彎曲振動(dòng)吸收峰，1 148 cm-1處為C—O伸縮振動(dòng)吸收峰，1 076 cm-1處為C—O—C的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。總體來(lái)說(shuō)，與POHS膜相比，納米SiO2-POHS復(fù)合膜的吸收峰位置向其低頻方向移動(dòng)。這可能歸因于納米SiO2、甘油和淀粉分子之間的氫鍵效應(yīng)，由于分子間作用力不同，導(dǎo)致復(fù)合膜伸縮振動(dòng)頻率向低頻方向移動(dòng)，表明納米SiO2和POHS有很好的相容性。

圖6 不同薄膜紅外光譜圖Fig.6 FT-IR spectra of different films

2.7 掃描電鏡

由圖7-a和圖7-b可知，POHS膜斷面微觀結(jié)構(gòu)疏松，有溝壑狀結(jié)構(gòu)，而納米SiO2-POHS復(fù)合膜結(jié)構(gòu)逐漸緊密，孔徑減小。說(shuō)明向薄膜中添加納米SiO2后，在薄膜表面存在部分團(tuán)聚的納米SiO2顆粒，并且可以清晰地看見(jiàn)納米SiO2顆粒對(duì)淀粉網(wǎng)絡(luò)孔隙的填充作用。由圖7-c和圖7-d可以看出，純淀粉膜呈現(xiàn)均勻、光滑的表面形態(tài)，而復(fù)合膜有部分裂縫存在，但總體來(lái)說(shuō)復(fù)合膜分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)整，表明納米SiO2和POHS有很好的相容性。

a-POHS膜斷面圖(×500)；b-納米SiO2-POHS膜斷面圖(×500)；c-POHS膜表面圖(×2 000)；d-納米SiO2-POSH膜表面圖(×2 000)圖7 不同薄膜的掃描電鏡圖Fig.7 SEM images of different films

2.8 XRD分析

XRD數(shù)據(jù)用于研究晶體結(jié)構(gòu)，分析薄膜的相容性。POHS是一種部分結(jié)晶的聚合物，由圖8可知，在其XRD曲線上可以觀察到16.88°、21.45°、22.44°處的晶面衍射峰，與POHS比較，加入納米SiO2后，納米SiO2-POHS復(fù)合膜的衍射峰強(qiáng)度大大降低，在21.44°的衍射峰變寬，強(qiáng)度降低，表明復(fù)合膜的結(jié)晶度較POHS膜明顯降低，說(shuō)明納米SiO2破壞了POHS的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，可能是由于納米SiO2的Si同PS分子鏈上的羥基產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用。因此，晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變可能是納米SiO2-POHS薄膜機(jī)械性能提高的原因。

圖8 不同薄膜XRD分析Fig.8 XRD analysis of different films

3 結(jié)論

納米SiO2-POHS復(fù)合膜制備的最優(yōu)工藝為：納米SiO2添加量15%、乳酸鈣添加量3%、糊化溫度85 ℃、糊化時(shí)間70 min。通過(guò)對(duì)復(fù)合膜物理性質(zhì)測(cè)定，結(jié)果表明，加入納米SiO2，薄膜的厚度降低15.79%，不透明度增加83.54%，水蒸氣透過(guò)系數(shù)降低37.91%，透油系數(shù)降低38.04%。薄膜的FTIR結(jié)果表明，POHS和納米SiO2之間存在氫鍵，是改善膜性能的原因之一。添加納米SiO2后，薄膜的形貌更加平滑，納米SiO2和POHS有很好的相容性。XRD分析表明，納米SiO2破壞了POHS的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這可能是納米SiO2-POHS復(fù)合膜機(jī)械性能提高的原因。綜上，納米SiO2的加入有效改善了膜的綜合性能。這對(duì)于評(píng)估POHS在食品和制藥工業(yè)中的適用性非常重要。