增容剂改善茶粉/聚乳酸生物质复合材料性能

为降低聚乳酸的生产成本、拓宽其应用范围和高值化利用茶产业剩余物资源,以茶粉(tea dust,TD)为填料,聚乳酸(polylactic acid,PLA)为基体,经密炼、注塑工艺制备了环境友好型TD/PLA复合材料。以过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide,DCP)为引发剂,通过熔融反应制备了甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸(glycidyl methacrylate grafting PLA,GMA-g-PLA),用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrum,FTIR)和核磁共振氢谱(H nuclear magnetic resonance,1H-NMR)对其进行了表征,并以GMA-g-PLA为增容剂,考察了其添加对TD/PLA复合材料力学性能、界面形态、热性能及吸水性能的影响。结果表明,FTIR和1H-NMR分析证实了GMA成功地接枝到了PLA上。GMA-g-PLA的添加明显改善了TD与PLA的界面相容性,提高了TD/PLA复合材料的力学性能和热稳定性,降低了吸水率。在GMA-g-PLA添加质量分数为10%时,复合材料的力学性能最佳,与未增容TD/PLA复合材料相比,其拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度分别提高43.8%、42.1%和24.1%,拉伸模量和弯曲模量提高26.5%和10.4%,断裂伸长率提高26.1%。该研究结果可为进一步探索茶塑复合材料界面改性规律及制备聚乳酸基复合材料,提供试验数据和参考。     

还原剂对大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜性能的影响

为了改善大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的综合性能,该研究以薄膜拉伸强度、断裂伸长率、透光率、吸水率为评价指标,通过隶属度函数综合评分方法,研究了几种还原剂对大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜性能的影响。试验结果表明：与对照组相比,加入抗坏血酸或半胱氨酸,薄膜拉伸强度显著增大,吸水率和断裂伸长率显著降低;加入半胱氨酸,薄膜透光率显著提高;添加亚硫酸钠,薄膜拉伸强度和透光率显著提高,吸水率降低但不显著,断裂伸长率无明显变化。当亚硫酸钠质量分数为0.15%时,薄膜综合性能较佳,拉伸强度为6.904?MPa,断裂伸长率为66.076%,透光率为32.310%,吸水率为45.695%。该研究为大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜性能改善及生产应用提供理论基础。     

电场处理改善玉米醇溶蛋白膜理化性质

传统浇铸法制备的玉米醇溶蛋白薄膜表面粗糙,机械性质及耐水性较差。为了改善玉米醇溶蛋白理化性质,在传统浇铸法膜制备过程中引入平行匀强电场(1~5 A/m2)处理蛋白成膜液。经过电场处理后,玉米醇溶蛋白表面光滑、形状完整。试验结果表明:电场处理可改善薄膜力学性质、表面疏水性、水蒸气透过率等性质;随着电流密度的增大,薄膜拉伸强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、吸水率以及表面接触角呈现规律性增加或者减小;电场处理下薄膜热特性改变,与未处理组相比变性温度略有提高,最大增幅为19.5℃。当电流密度为4 A/m2时,薄膜理化性质较佳:拉伸强度、断裂伸长率分别为73.09 MPa和9.68%,吸水率降低至14.87%,水蒸气透过率为2.55×10-8 g·m/(m2·h·Pa),静态接触角为62.18°,变性温度提高到118.39℃,热稳定性提高,薄膜表面光滑。电场可诱导成膜液中分子有序性排列,提高薄膜均一性;通过调节电流密度可得到具有一定力学强度和亲/疏水性的薄膜。试验结果为制备具有特定功能性的纯玉米醇溶蛋白薄膜材料提供了理论依据。     

玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的力学及降解性能研究

利用热压工艺制备得到了玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料,研究了玉米秸秆纤维的含量对复合材料力学及降解性能的影响。研究表明:随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)出现先增大后减小的变化趋势,在玉米秸秆纤维含量为10%时复合材料的断裂伸长率达到20.3%,复合材料的拉伸强度在玉米秸秆纤维含量13%时达到最大值24.38MPa;在降解120 d后,玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的质量损失率变大,同时随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的质量损失逐渐变大,聚乳酸分子量的降低速度加快。     

可降解塑料在不同土壤填埋下热性能变化及碳元素组成分析

为探究可降解塑料聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)及其共混塑料(PBAT/PLA)以及不可降解塑料聚乙烯(PE)在红壤、小粉土和青粉泥中的降解行为，采用失重分析、差示扫描量热仪(DSC)和元素分析-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)评估上述4种塑料在土壤填埋下的特征变化。结果表明，不同塑料在土壤中的降解性能存在差异。随着降解程度的增加，可降解塑料的玻璃化转变温度(T_g)、冷结晶温度(T_c)以及熔融温度(T_m)向低温方向偏移，δ¹³C值有升高的趋势，%C有降低的趋势。其中，PBAT/PLA在青粉泥中填埋180 d后的失重率最大，为95.1%，其T_g由61℃降至58℃，T_c由113℃降至104℃，δ¹³C值从-24.1‰增加到-21.8‰，%C从54.9%降低至40.5%。表明DSC和EA-IEMS或可用于定性监测塑料在环境中的降解行为。本研究结果为可降解塑料在环境中的降解行为研究提供了新思路。     

甲醛交联工业碱木质素-聚乙烯醇薄膜的力学性能(英文)

以工业碱木质素和聚乙烯醇为原料,以甲醛为交联剂,利用流延法制备了碱木质素-聚乙烯醇交联反应膜。通过单因素实验探索了碱木质素含量、甲醛含量、反应温度、交联时间、溶液p H值对碱木质素-PVA反应膜力学性能的影响。经甲醛交联反应,交联反应薄膜液的黏度大于共混薄膜液的黏度。结果表明,制备最佳力学性能薄膜的条件为碱木质素和聚乙烯醇的质量比为2∶8、甲醛占干物质量为8.8%、交联时间为40 min、反应温度为90℃、p H值为9。在保持薄膜仍然具有较好力学性能的前提下,碱木质素的加入量可达到20%。在最佳力学性能条件下,纯聚乙烯醇薄膜和碱木质素-聚乙烯醇交联薄膜的断裂伸长率分别是205%和236%,拉伸强度分别是52和46 MPa。与纯聚乙烯醇薄膜相比,反应薄膜的断裂伸长率得到了提高,而拉伸强度降低。适当量的交联剂和较高的溶液温度有利于薄膜力学性能的提高。由于木质素在碱性条件下溶解,溶液p H值对薄膜的力学性影响较大。红外衰减全反射分析证明碱木质素和聚乙烯醇之间发生了交联反应。与纯聚乙烯醇薄膜相比,由于碱木质素的加入使聚乙烯醇分子间的距离增大,使薄膜内分子流动性增大,碱木质素-聚乙烯醇反应薄膜的能量损耗和玻璃化转变温度降低。该研究为制备具有良好力学性能的薄膜提供了详细的数据。     

热塑性微细化淀粉的制备及其结构性能研究

为提高淀粉的热塑性能，优化其加工工艺，以超音速气流粉碎机制备微细化淀粉，确定微细化淀粉的最佳塑化条件，并利用扫描电镜、力学测试和示差扫描量热仪表征热塑性微细化淀粉。结果表明，微细化淀粉的热塑化最佳条件为：丙三醇与聚乙烯醇体积比为5∶1，微细化淀粉含量80%，共混温度160℃，单螺杆转速40 r/min。热塑性微细化淀粉呈现均匀的微观形貌，其拉伸强度为17.36 MPa，断裂伸长率138.29%，于130～155℃温度下熔融，加工性能良好。     

薰衣草精油改善壳聚糖基食品包装膜的应用品质

为改善现有壳聚糖基食品包装膜的机械性能和防水性能,该文使用浇铸-蒸发-碱浸法制备了添加薰衣草精油的壳聚糖基复合膜。采用红外光谱、X射线衍射对膜进行了表征,并分析了薰衣草精油添加量对膜的厚度、机械性质、可挥发物质量分数、接触角、水溶性、溶胀性等性质的影响。结果表明:薰衣草精油成分占据了壳聚糖骨架中的部分官能团的位置,降低了壳聚糖分子中共价键的振动强度,同时膜中可以与水形成亲水键的自由H基团减少,膜的含水量降低。薰衣草精油的添加,增大了膜中壳聚糖乙酸盐的含量。膜的厚度和薰衣草精油添加量并不成线性关系,所得膜的厚度范围为(20.60±0.34)~(23.35±0.65)μm。随着薰衣草精油添加量的增加,膜的拉伸强度和断裂伸长率的变化趋势基本相同。当薰衣草精油添加量为8%时,拉伸强度和断裂伸长率都达到最大值,分别为(123.44±0.33)MPa和3.74%±0.02%。与壳聚糖膜相比,薰衣草精油/壳聚糖复合膜的的可挥发物质量分数较低,薰衣草精油添加量为2%时,可挥发物质量分数最低,为8.98%±0.05%。薰衣草精油的添加,增大了膜的溶解性,但膜在水中的溶解度均不大于(1.21±0.04)mg/100 g,属于难溶物质范畴。膜的接触角和溶胀指数都随薰衣草精油添加量的增加而减小,即当薰衣草精油添加量为10%时,膜的接触角和溶胀指数都达到最大值,分别为80.73°±0.32°和0.62±0.01。薰衣草精油的加入改善了由浇铸-蒸发-碱浸法制备的CS基复合膜的机械性质和物理性质。研究结果为薰衣草精油/壳聚糖复合膜的生产和应用提供了技术依据。     

适宜共混速度改善低密度聚乙烯/竹粉复合材料力学与流变性能

该文主要研究共混速度对(low density polyethylene,LDPE)/竹粉木塑复合材料、流变性能和吸水率的影响。采用熔融共混方法制备LDPE/竹粉复合材料,通过旋转流变仪、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和材料试验机等详细研究了共混速度(40,75和100 r/min)对LDPE/竹粉复合材料的复合材料动态力学性能、形态、吸水率和力学性能的影响。在LDPE/竹粉复合材料,LDPE、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(maleic anhydride grafted polyethylene,MAPE)和竹粉的质量比控制在65∶5∶30。共混温度和时间分别设定为170℃和10 min。结果表明,添加竹粉可有效增强LDPE的力学性能。LDPE/竹粉复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着共混速度的增加而呈现下降趋势,但是与纯LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料(40 r/min)的拉伸强度和弯曲强度分别增加了28%和115%;弯曲模量从48.45 MPa降低到40.75 MPa。与LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料(40 r/min)的弯曲模量最高增加了238%;缺口冲击强度则从12.8 k J/m2提高到18.27 k J/m2,但仍低于纯LDPE。在相同频率下(1.0 Hz),随着共混速度的增加,LDPE/竹粉复合材料的储能模量和复数黏度也逐渐下降,加工性能得到了改善;同时复合材料的吸水率也从0.89%(40 r/min)下降至0.59%(100 r/min)。SEM结果表明,竹粉能均匀分布在LDPE中,提高共混速度使得竹粉表面被大量树脂覆盖,改善了界面性能,使得材料断裂面产生大量的塑性形变,提高了材料韧性和冲击强度。试验结果证实共混速度为100 r/min时,LDPE/竹粉复合材料具有较好的冲击强度和较低的吸水率,这为木塑复合材料力学性能和吸水率的改善提供有意借鉴。     

混杂功能化多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

对多壁碳纳米管（MWCNTs）分别进行共价、非共价和混杂功能化改性,然后采用溶液共混法,将三种功能化类型的MWCNTs按不同质量分数分别加入环氧树脂（EP）制备MWCNTs/EP复合材料。通过拉伸试验和热重分析,研究MWCNTs的功能化类型及含量对复合材料力学性能和热学性能的影响,并对复合材料拉伸试件断面进行SEM观察分析。结果表明：与共价功能化复合材料（MWCNTs-Epon828/EP）和非共价功能化复合材料（MWCNTs-PPA/EP）相比,混杂功能化复合材料（MWCNTs-Epon828-PPA/EP）的力学性能和热学性能最佳。当MWCNTs质量分数为0.3%时,其拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率较纯EP分别提高30%,62%和26%。     

Properties of deamidated gluten films enzymatically cross-linked

Films were prepared at neutral pH from deamidated gluten by casting with or without enzymatic treatment by transglutaminase in the presence of various concentrations of diamines added to the film-forming solution. Variation in the glycerol/deamidated gluten ratio from 0.2 to 0.5 had a major effect on the film mechanical properties, which is characteristic of a plasticizing effect. A ratio of 0.35, producing a tensile strength of 1.14 +/- 0.12 MPa and an elongation at break of 376 +/- 62%, was chosen for most of the enzymatic modifications. The action of transglutaminase with or without the addition of external diamines induced a simultaneous increase in tensile strength and elongation at break of the films but tended to decrease the contact angle between the film surface and a water droplet. The presence of diamines in the film solution affected the elongation at break more than the tensile strength of the films. These diamines, able to react at their two extremities, probably acted as spacers between gluten proteins. The decrease in solubility was related to the formation of high molecular weight polymers in the film. The film properties were unaffected by the type of diamine added as secondary substrate in the transglutaminase reaction.     

硬脂酸-胱氨酸-大豆分离蛋白复合膜的机械特性和吸湿性研究

以硬脂酸作为增塑剂，胱氨酸作为交联剂制备具有一定力学性能和良好抗湿性能的大豆分离蛋白复合膜。将膜放在25℃，相对湿度为50%的干燥器中平衡两天，用质构仪测定膜的抗拉强度(TS),延伸率(E(%))。在水分活度a_w为0.10～0.90的范围内研究了复合膜在25℃的吸湿特性。吸湿速率和吸湿等温线数据分别拟合到Peleg's 方程和GAB(Guggenheim-Anderson-de Boer)模型。结果表明：大豆蛋白复合膜的TS、延伸率E(%)以及吸湿速率随着硬脂酸和胱氨酸的添加比率显著地变化。硬脂酸和胱氨酸的最佳添加比率为40∶60(w/w)(每升蛋白质溶液中加入10 g混合添加剂)，此时，大豆蛋白膜的强度比原来提高2倍，并且有最佳的吸湿速率。吸湿数据和GAB 模型有很高的拟合度，拟合系数最高达0.99。     

辉光放电低温等离子体改性大豆分离蛋白可食膜工艺优化

为制备具有良好性能的可食膜,该文采用大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)为成膜基材,利用辉光放电等离子体作用对可食膜进行改性,并研究等离子体处理时间、丙三醇质量浓度、pH值对可食膜水蒸气透过系数(water vapor permeability,WVP)、氧气透过率(oxygen permeability,OP)抗拉强度(tensile strength,TS)、断裂伸长率(elongation,E)的影响。利用响应面法对工艺参数进行优化,得到各因素对可食膜性能影响的大小依次为pH值丙三醇质量浓度等离子体处理时间。试验结果表明:丙三醇质量浓度为0.02 g/mL、等离子体处理时间为11.31 min、pH值为11,可食膜性能综合得分S为0.90。此时可食膜的断裂伸长率为273.77%、抗张强度为3.46 MPa、水蒸气透过系数为1.81×10~(-12) g/(cm·s·Pa)、氧气透过率为1.43×10~(-5) cm~3/(m~2·d·Pa)。通过原子力显微镜和接触角测量仪对可食膜表面进行观察,结果表明:经低温等离子体处理的可食膜表面物理结构发生改变,粗糙度增加,水接触角变小,有效提高大豆分离蛋白膜的机械性能和表面润湿性。     

秘鲁鱿鱼皮明胶-壳聚糖复合膜的性能与结构表征

为考察壳聚糖对鱿鱼皮明胶膜的改性效果,将壳聚糖添加到明胶溶液中,考察壳聚糖的添加量对鱿鱼皮明胶复合膜机械性能、水蒸气透过率、透光性及其结构的影响。结果表明,壳聚糖能有效改善鱿鱼皮明胶膜的有关性能指标,当鱿鱼皮明胶溶液与壳聚糖溶液以60∶40(v/v)比例混合,制得复合膜的断裂伸长率相比单一明胶膜下降,但其抗拉伸强度、透光率和水蒸气阻隔能力分别比单一明胶膜提高了652%、11%和48%;差示扫描量热仪、红外及扫描电镜分析结果显示,壳聚糖能与鱿鱼皮明胶相互作用,形成结构致密的均相体系,提高复合膜的热变性温度。综上可知,鱿鱼皮明胶与壳聚糖之间具有良好的相容性,壳聚糖是一种较理想的明胶膜改性材料。本试验结果为鱿鱼皮明胶作为食品保鲜膜的应用提了供依据。     

废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜制造工艺参数优化

为提高废旧棉织物和农作物秸秆的利用率,对废旧棉纤维与水稻秸秆纤维混合制取地膜的工艺及性能进行了试验研究。以废旧棉纤维为"骨架",水稻秸秆纤维为填充辅料,添加功能助剂,应用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、棉纤维添加量、定量和湿强剂质量分数为影响因子,以混合地膜的干抗张强度、干伸长率、湿抗张强度、湿伸长率为响应函数,研究得出了定量77~90 g/m2、湿强剂质量分数1.5%~1.8%、棉纤维打浆度45°SR、棉纤维添加量25%的废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜最佳工艺参数组合,所得混合纤维地膜的干抗张强度大于32 N、干伸长率大于1.8%、湿抗张强度大于10 N、湿伸长率大于5.5%,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为综合利用废旧棉织物和水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。     

PBAT全生物降解地膜在玉米田中的降解特性

该文研究了以聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)为主要原料的全生物降解地膜在玉米农田覆盖过程中组成、结构、形态和性能的演变.通过测定PBAT降解过程中抗张强度和断裂伸长率的变化,并采用傅里叶红外、X射线光电子能谱、X射线衍射分析、扫描电子显微镜,探究了PBAT地膜在降解过程中物理和化学性质的变化.结果表明,随着降解时间的延长,PBAT地膜的抗张强度和断裂伸长率同步下降,在前4周时抗张强度和断裂伸长率分别下降了59.3%和68.8%,后期下降缓慢.从傅里叶红外谱图中可以看出,在光氧化、水解、酶解等的作用下,PBAT分子链中酯键的发生了断裂.从X射线光电子能谱中可以看出,碳与氧的原子个数比,从降解前的4.07降低为降解后的1.06,降解后PBAT中的氧元素含量增多,说明PBAT降解也是一个氧化过程,并且C和O元素的结合能均下降.降解过程中,PBAT的结晶区逐渐被破坏,无定形区相对增多.扫描电镜图中,PBAT降解过程不均一.由于PBAT在降解初期水解不是主要作用,因此,在中国的南方雨水多的地方也可以使用,在使用初期也具有良好的保温保墒效果.     

Development and characterization of biodegradable films made from wheat gluten protein fractions

Gliadins and glutenins were extracted from commercial wheat gluten on the basis of their extractability in ethanol and used to produce film-forming solutions. Films cast using these gliadin- and glutenin-rich solutions were characterized. Glycerol was used as a plasticizer, and its effect on the films was also studied. Films obtained from the glutenin fraction presented higher tensile strength values and lower elongation at break and water vapor permeability values than gliadin films. Gliadin films disintegrated when immersed in water. The GAB isotherm model was used to describe the equilibrium moisture sorption of the films. The glycerol concentration largely modified mechanical and water vapor barrier properties of both film types.     

Barrier and mechanical properties of milk protein-based edible films containing nutraceuticals

Calcium caseinate (CC) and whey protein isolate (WPI) films were prepared to contain 5 or 10% Gluconal Cal (GC), a mixture of calcium lactate and gluconate, or 0.1 or 0.2% alpha-tocopheryl acetate (VE), respectively. The pH and viscosity of film-forming solutions and the water vapor permeability and tensile property of the films were determined using standard procedures. CC and WPI films have the capabilities to carry high concentration of GC or VE, but some of the film functionality might be compromised. Adding VE to CC and WPI films increased film elongation at break, whereas incorporating 0.2% VE decreased WVP of CC films and tensile strength of both CC and WPI films. Incorporation of GC reduced the tensile strength of CC films (P < 0.05), with 10% GC decreasing both elongation at break and WVP (P < 0.05). These types of films may be used for wrapping or coating to enhance the nutritional value of foods. The concentration of GC and VE added to the films must be carefully selected to meet required water barrier and mechanical properties of the films depending on their specific applications.