納米SiO2及蜂蠟改性聚偏二氯乙烯基膜材料的制備及性能研究

梁艷文,嚴文靜,趙見營,強 敏,韓祥云,章建浩,*

(1.國家肉品質量與安全控制工程技術研究中心,江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心,南京農業大學食品科技學院,江蘇南京 210095;2.江蘇中農生物科技有限公司,江蘇南京 210095;3.鎮江市產品質量監督檢驗中心,江蘇鎮江 212132;4.鄒平縣綜合檢驗檢測中心,山東濱州 256200)

納米SiO2及蜂蠟改性聚偏二氯乙烯基膜材料的制備及性能研究

梁艷文1,2,嚴文靜1,趙見營1,2,強 敏3,韓祥云4,章建浩1,2,*

(1.國家肉品質量與安全控制工程技術研究中心,江蘇省肉類生產
與加工質量安全控制協同創新中心,南京農業大學食品科技學院,江蘇南京 210095;2.江蘇中農生物科技有限公司,江蘇南京 210095;3.鎮江市產品質量監督檢驗中心,江蘇鎮江 212132;4.鄒平縣綜合檢驗檢測中心,山東濱州 256200)

為了提高聚偏二氯乙烯(PVDC)的成膜阻水性能及其成膜機械性能,以十二烷基硫酸鈉(SDS)修飾納米SiO2并結合蜂蠟改性PVDC材料。結果表明,當SiO2/SDS配比為0.81時,納米SiO2水溶液具有最好的穩定性,并且當納米SiO2添加量為0.12 g/100 mL、蜂蠟添加量為0.45 g/100 mL時,對PVDC有最好的改性效果,具體表現為:改性后的PVDC乳液粘度及成膜透光率顯著(p<0.05)降低,并且成膜機械性能顯著(p<0.05)增加;掃面電鏡結果顯示,通過改性的PVDC成膜后分子空隙明顯減少,成膜阻隔性明顯增加。因此,納米SiO2及蜂蠟改性PVDC可以提高其成膜機械性能、阻隔性,以便更好地應用于食品涂膜保鮮中。

聚偏二氯乙烯,蜂蠟,納米SiO2,改性,結構表征

聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)為偏二氯乙烯和氯乙烯形成的共聚物,是一種無毒、無刺激氣味,且安全可靠的高阻隔性包裝材料[1-2]。目前,PVDC被廣泛用于包裝肉制品[3]、休閑食品[4]、茶葉[5]、蛋制品[6]等不同食品領域中。伴隨著PVDC在食品行業中的應用,其固有的使用缺陷也逐漸凸顯,例如乳液粘稠、起泡、不均勻、不耐熱,成膜變黃、粘著性差、成膜厚度不均等[7-8];因此,PVDC乳液或成膜改性已經成為國內外研究的熱點。Jomekian等[9]利用PEO-MCM-41改性PVDC,提高了PVDC膜的機械性能;Bhaskar等[10]在PVDC加工過程中加入EVA,通過延長其加工周期的同時,降低了乳液的粘度,從而增加其流動性。

納米SiO2具有親水性高、耐高溫、高韌性、高強度以及紅外吸收等特性,在許多材料領域得到廣泛應用,近年來利用納米材料改性膜包裝材料已引起了許多研究者的關注[11-12]。納米SiO2可以與很多高分子聚合物結合制備納米復合材料,從而提高聚合物的韌性、阻隔性、耐熱性[13]。雷艷雄等[14]通過納米SiO2改性PVA基復合涂膜包裝材料提高成膜阻濕性能;Rong M Z等[15]通過納米SiO2改性聚苯乙烯薄膜材料降低其透水性;但是,利用納米SiO2對PVDC基包裝材料進行改性的研究還未見報道。蜂蠟是一種具有疏水性的天然脂類物質,含有大量的短鏈烷烴、飽和脂類等成分,原料無異味并且不易被氧化,是一種良好的疏水性食品包裝材料[16-17]。但是,對于蜂蠟改性PVDC乳液的研究也未見報道。因此,本研究通過表面修飾劑修飾納米SiO2,以提高其水溶液分散性,并結合蜂蠟改性PVDC乳液;通過研究改性PVDC乳液的流動性、機械性能及結構表征,確定PVDC改性的可行性,以期為PVDC在食品包裝保鮮中的應用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

納米SiO2(純度99.7%,平均粒徑7～30 nm) 阿拉丁試劑(上海)有限公司;蜂蠟 藍田縣頤蜂堂生態蜜蜂園有限公司;清潔雞蛋 高郵市紅太陽食品有限公司;司盤80、十二烷基硫酸鈉(SDS)、氫氧化鈉、三氯乙烷、對苯二酚、辛基酚聚氧乙烯基醚、十二烷基苯磺酸鈉、亞硫酸氫鈉、過硫酸鉀、丙烯酸甲酯等生化試劑 均購自國藥集團化學試劑有限公司。

85-2型恒溫磁力加熱攪拌器 常州國華電器公司;CTHI-250型恒溫恒濕箱 上海施都凱儀器有限公司;AUY120型電子天平、UV2600型 UV-VIS分光光度計 日本島津公司;KQ-400KDB超聲儀 上海瑞勝儀器儀表有限公司;Nano-ZS型納米粒度與電位分析儀 英國馬爾文儀器公司;HP8183型電吹風 荷蘭皇家飛利浦公司;COF10/4-W型磁力偶合式聚合釜 威海匯鑫化工機械有限公司;HH-4型數顯恒溫水浴鍋 上海和晟儀器科技有限公司;2XZ-4型旋片式真空泵 上海創精泵閥制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 十二烷基硫酸鈉(SDS)修飾納米SiO2水溶液

1.2.1.1 不同分散體系納米SiO2液面靜置高度變化 準確稱取SDS 0.200 g于(20±2) ℃條件下溶解于100 mL蒸餾水中,向水溶液中按照不同SiO2/SDS質量比為0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5加入納米SiO2,1000 r/min攪拌30 min后采用200 W超聲分散20 min,最后將不同溶液置于100 mL具塞量筒中,分別記錄溶液在(20±2) ℃條件下分散體系靜置1、2、4、8、12、16、20 d時納米SiO2液面的高度。

1.2.1.2 不同分散體系納米SiO2粒徑分布分析 對上述不同分散體系納米SiO2,在靜置20 d后采用激光納米粒度儀測定納米SiO2水分散液中的納米粒子直徑。

1.2.2 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC基涂膜液及成膜工藝

1.2.2.1 PVDC乳膠液的合成 將440.0 g 12%(m/m)的氫氧化鈉溶液加入到三口燒瓶中,然后加入130.0 g的三氯乙烷和0.5 g對苯二酚,65 ℃條件下,通氮氣攪拌使其反應,兩次蒸餾產物后收集31～33 ℃的餾分,即為偏氯乙烯單體。向磁力耦合式聚合釜中加入150.0 g蒸餾水,1.0 g辛基酚聚氧乙烯基醚、2.5 g十二烷基苯磺酸鈉、0.2 g亞硫酸氫鈉和0.5 g過硫酸鉀,抽真空后加入10.0 g丙烯酸甲酯以及90.0 g偏氯乙烯單體,充入氮氣至常壓[6]。

1.2.2.2 蜂蠟-納米SiO2分散體系 固定SiO2/SDS質量比為0.7∶1,根據1.2.1制得所需的納米SiO2水溶液100 mL,加熱至90 ℃,然后加入90 ℃的質量比為1∶3的司盤-80與蜂蠟混合液,于90 ℃、1000 r/min攪拌30 min,直至蜂蠟完全被乳化形成穩定的分散體系,冷卻至(20±2) ℃備用。

1.2.2.3 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC 將上述兩種溶液按照質量比為1∶1混合,(20±2) ℃條件下,1000 r/min攪拌25 min即為改后性的PVDC涂膜液,然后利用溶液插層-流延成膜法[18]制備改性后的PVDC復合膜。

1.2.3 清潔雞蛋涂膜處理方法 將清潔雞蛋浸沒于所需的不同PVDC基涂膜液的中,于(20±2) ℃浸泡10 s后撈出并吹干,確定涂改性PVDC的涂膜性能。

1.2.4 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜單因素實驗

1.2.4.1 不同納米SiO2添加量對PVDC成膜透濕率及涂膜穩定性的影響 固定蜂蠟添加量為0.5 g/100 mL,納米SiO2添加量分別為0、0.03、0.05、0.1、0.12、0.15、0.2、0.3、0.5 g/100 mL時,按照工藝1.2.2制備蜂蠟及納米SiO2改性PVDC,并根據1.2.3進行清潔雞蛋涂膜,分析不同納米SiO2添加量對PVDC成膜透濕率及清潔雞蛋涂膜感官評價的影響。

1.2.4.2 不同蜂蠟添加量對PVDC成膜透濕率及涂膜穩定性的影響 固定納米SiO2添加量為0.1 g/100 mL,蜂蠟添加量分別為0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 g/100 mL時,按照工藝1.2.2制備蜂蠟及納米SiO2改性PVDC,并根據1.2.3進行清潔雞蛋涂膜,分析不同蜂蠟添加量對PVDC成膜透濕率及清潔雞蛋涂膜感官評價的影響。

1.2.5 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜工藝優化 根據單因素實驗結果,分別以納米SiO2添加量(X1)及蜂蠟添加量(X2)為因素,以改性后的PVDC基涂膜液的成膜透濕率及清潔雞蛋涂膜感官評價作為響應值設計響應曲面實驗,因素水平見表1。

表1 因素水平表Table 1 Table of factors and levels

1.2.6 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC基涂膜液及成膜性能分析

1.2.6.1 實驗組 蜂蠟添加量為0.45 g/100 mL、納米SiO2添加量為0.12 g/100 mL、固定SiO2/SDS質量比為0.81∶1,按照1.2.2制得改性后的PVDC基涂膜液,并分別分析改性后PVDC乳液的粘度及其成膜透光性、機械性能及結構特征。

表2 蛋殼表面成膜感官評定方法Table 2 Egg surface film forming sensory evaluation method

1.2.6.2 對照組 將水與PVDC乳液按照1∶1混合作為對照組。

1.2.7 指標測定

1.2.7.1 成膜透濕率測定(Water vapor transmission rate,WVTR) 參照ASTM E96 和GB/T1037方法,向玻璃杯中放入粒度為2 mm的無水CaCl2,CaCl2在使用前于200 ℃烘箱中干燥2 h,待冷卻后添加到玻璃杯中,至杯口5 mm處為止。將均勻、無孔洞、褶皺的成膜樣品測量其厚度后水平緊密固定在玻璃杯口上,稱重。將稱重后的玻璃杯放入38 ℃,90%RH的恒溫恒濕箱中,每隔6 h稱量玻璃杯的重量,依據重量隨時間變化的斜率,按照公式(1)計算透濕率(g·s-1·m-2)[19]。

式(1)

式中:Δm為玻璃杯質量的增量,g;Δt為測定時間間隔,s;S為薄膜的有效面積,m2。

1.2.7.2 粘度測定 采用NDJ-79型旋轉粘度計測定樣品的黏度。在室溫下將配制好的膜液放于旋轉粘度計中,每個樣品測三次并取平均值。黏度單位為Pa·s。

1.2.7.3 成膜透光性測定 將不同組的PVDC涂膜液成膜后剪切成4 cm×1 cm大小并貼于比色皿的一側,置于紫外-可見分光光度計中,于660 nm波長下掃描成膜透光率,并以空皿做空白,掃描速率為60 nm/min。

1.2.7.4 力學性能測定 復合膜的力學性能包括拉伸強度(Tensile Strength,TS)和斷裂伸長率(Elongation at Break,E)等。將SiO2/PVDC基復合膜根據GB1040-79,將其裁剪成120 mm×10 mm的橫條,測量其厚度d,將處理好的樣品放于KD-05型電子拉力實驗機上,設定拉伸速度為60 mm/min,從實驗機上讀取TS和E。

1.2.7.5 表觀形態 不同處理組PVDC復合膜經液氮脆斷獲得的斷面表面鍍金后利用S-4800場發射掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopy,SEM)觀察斷面表觀形態,加速電壓5.0 kV。

1.2.7.6 涂膜感官評分 清潔雞蛋的成膜感官評定方法參考劉桂超的工藝,分別從氣泡、膜液粘稠度、涂膜均勻度、吹干耗時4個指標評分[20],見表2。

1.2.8 數據統計分析 所有數據利用Microsoft Excel進行統計處理,用SAS 9.2進行ANOVA分析,不同平均值之間利用LSD法進行差異顯著性檢驗。用Design Expert 8.0.6建立響應曲面回歸方程,響應曲面實驗結果利用最小二乘法進行二次多項式回歸統計分析,其基本模型見式(2):

式(2)

式中:β0、βi、βii和βij代表回歸系數;Xi和Xj代表不同的自變量;Y代表響應變量。

2 結果與分析

2.1 SDS修飾納米SiO2水溶液實驗

2.1.1 不同SiO2/SDS配比對SiO2液面高度的影響 表3為不同納米SiO2/SDS配比對納米SiO2水溶液靜置過程中SiO2液面刻度的影響。實驗初始時液面對應刻度均為100 mL,從表中可以看出,不同處理組中納米SiO2水溶液的液面刻度隨著靜置時間的延長顯著(p<0.05)降低,表明納米材料在水溶液中不斷“團聚”。另外,隨著納米SiO2/SDS配比的增加,納米材料水溶液的液面刻度呈顯著的(p<0.05)先增加后降低的趨勢,并且當納米SiO2/SDS配比為0.7～0.9時,納米SiO2水溶液在靜置過程中有最大的液面高度。

2.1.2 不同SiO2/SDS配比對納米SiO2粒徑的影響 為了進一步分析納米SiO2水溶液的液面高度與分散性的關系,分別測定表1中不同的納米SiO2水溶液在靜置20 d后的平均粒徑,結果見圖1。

表3 不同SiO2/SDS配比對SiO2液面對應刻度的影響(mL)Table 3 Effect of different SiO2/SDS ratio on SiO2 dispersion(mL)

注:同行不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05);同列不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

從圖中可以看出,納米SiO2水溶液的平均粒徑隨納米SiO2/SDS配比的變化與其液面高度變化趨勢相反,表現為納米SiO2水溶液中的平均粒徑呈先降低后增加的趨勢,對該趨勢進行二次多項式擬合后得到水溶液中納米SiO2的平均粒徑與SiO2/SDS配比關系為Y=1526.2X2-2470.7X+1264.5(R2=0.961)。因此可以得到,當納米SiO2/SDS配比為0.81時,納米SiO2在水溶液中具有最小的平均粒徑為264 nm,驗證實驗得到平均粒徑為(252±16) nm,與理論值相對誤差小于5%;即當納米SiO2/SDS配比為0.81時,SiO2在水溶液中具有最好的分散性。

圖1 不同SiO2/SDS配比對納米SiO2粒徑的影響Fig.1 Effect of different SiO2/SDS ratio on the average particle size of SiO2 solution

2.2 單因素實驗

2.2.1 不同納米SiO2添加量對PVDC成膜性能的影響 當納米SiO2/SDS配比為0.81、蜂蠟添加量為0.5 g/100 mL時,不同納米SiO2添加量對PVDC成膜透濕率及對蛋制品涂膜感官評分的影響結果見圖2。隨著納米材料添加量的增加,PVDC的成膜透濕率呈顯著的(p<0.05)降低趨勢,并且該降低趨勢在納米材料添加量超過0.15 g/100 mL時,無顯著的變化(p>0.05);主要是由于納米SiO2可以與PVDC長鏈物理性結合,可以阻塞部分高分子材料中的分子間隙,從而提高其致密度。另外,在納米材料添加量為0～0.5 g/100 mL時,對應的涂膜感官評分呈先增加后降低的趨勢,當添加量為0.12 g/100 mL時,出現最大值。因此可以看出,一定量的納米SiO2(0.05～0.15 g/100 mL)能明顯地提高PVDC的成膜阻濕性及其對清潔雞蛋的涂膜效果。

圖2 不同納米SiO2添加量對PVDC成膜透濕率及涂膜感官評分的影響Fig.2 Effect of different nano-SiO2 content on PVDC film-forming WVTR and sensory evaluation

2.2.2 不同蜂蠟添加量對PVDC成膜性能的影響 圖3為不同蜂蠟添加量對PVDC乳液成膜透濕率及蛋制品涂膜感官評分的影響。隨著蜂蠟添加量的增加,PVDC成膜透濕率顯著(p<0.05)降低,對應的涂膜感官評分顯著(p<0.05)增加。因此,蜂蠟可以明顯的提高PVDC成膜阻濕性及涂膜效果。但是,當蜂蠟添加量超過0.5 g/100 mL時,PVDC成膜透濕率顯著(p<0.05)增加,并且其對蛋制品涂膜感官評分也逐漸降低。可能是因為過量的蜂蠟在PVDC乳液中的分散性較差或影響了納米SiO2在PVDC乳液中的分散性。因此,適量的蜂蠟及納米SiO2的添加量對提高PVDC乳液的成膜阻濕性及提高其對蛋制品涂膜效果有重要的促進作用。

圖3 不同蜂蠟添加量對PVDC成膜透濕率及涂膜感官評分的影響Fig.3 Effect of different beeswax content on PVDC film-forming WVTR and sensory evaluation

2.3 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜工藝優化

2.3.1 響應曲面實驗 以納米SiO2和蜂蠟為實驗因素,PVDC成膜透濕率及其蛋制品涂膜感官評分為響應值的響應曲面實驗結果見表4。

表4 響應曲面實驗設計與結果Table 4 Response surface experimental design and results

注:同列不同字母(a.b.c…)表示差異顯著(p<0.05)。

2.3.2 回歸模型建立及顯著性分析 利用Design-Expert 8.0.6軟件對表4實驗數據進行二次多項式回歸分析,分別建立透濕率和和感官評分對2個響應因素的二次多項式的回歸方程:

Y1=0.502-1.00X1-1.472X2+0.800X1X2+2.765X12+1.416X22

式(3)

Y2=-54.43+272.78X1+207.85X2-130.00X1X2-829.00X12-182.25X22

式(4)

表5 回歸模型系數顯著性檢驗Table 5 Test for significance of regression coefficients

2.3.3 交互作用分析

2.3.3.1 納米SiO2和蜂蠟對PVDC成膜透濕率交互作用分析 圖4(a)為不同納米SiO2和蜂蠟對PVDC乳液成膜透濕率交互作用影響的等高線圖。在蜂蠟取值范圍內,隨著納米SiO2添加量的增加,成膜透濕率呈先降低后升高的趨勢;而在納米SiO2添加量范圍內,隨著蜂蠟添加量的增加,成膜透濕率先降低后增加,并且當蜂蠟添加量為0.50 g/100 mL時出現最低值。

圖4 納米SiO2與蜂蠟對PVDC成膜透濕率及涂膜感官評分的交互作用影響Fig.4 Interaction of beeswax and nano-SiO2on PVDC film-forming WVTR and sensory evaluation

2.3.3.2 納米SiO2和蜂蠟對PVDC蛋制品涂膜感官評分交互作用分析 納米SiO2和蜂蠟對PVDC乳液涂膜感官評分的交互作用影響見圖4(b)。其交互作用表現為在蜂蠟取值范圍內,隨著納米SiO2添加量的增加,對應的涂膜感官評分呈先增加后降低的趨勢,并且當納米SiO2添加量在0.10 g/100 mL時出現最大值。另外,在納米SiO2添加范圍內,隨著蜂蠟添加量的增加,涂膜感官評分逐漸增加,當蜂蠟添加量在0.50 g/100 mL時,涂膜感官評分存在最大值。

2.3.4 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜工藝優化結果 以PVDC乳液成膜透濕率最低值及蛋制品涂膜感官評分最高值為目標值,利用Design-Expert 8.0.6軟件自帶的結果優化程序對響應曲面實驗結果進行優化,得到最優的工藝條件為:納米SiO2添加量為0.12 g/100 mL、蜂蠟添加量為0.45 g/100 mL,對應的PVDC乳液的成膜透濕率為0.088 g·s-1·m-2,感官評分為16.9。以該工藝進行驗證實驗得到透濕率為(0.082±0.004) g·s-1·m-2,感官評分為17.4±0.2,與理論值相對誤差均小于5%。因此,該工藝可以用于PVDC改性及其對清潔雞蛋的涂膜保鮮。

2.4 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜性能分析

2.4.1 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC涂膜液粘度及成膜透光率分析 前面研究提到,PVDC乳液由于粘度過高導致其在涂膜及涂布過程中存在結塊、氣泡等不良現象,經過納米SiO2及蜂蠟改性后可以有效的降低PVDC乳液的粘度,具體結果見圖5。從圖中可以看出,經過改性后的PVDC乳液(實驗組)粘度顯著(p<0.05)降低,由(1.78±0.03) Pa·s降低至(1.37±0.04) Pa·s,有效的提高了PVDC在蛋制品涂膜過程中的均勻性。

另外,由圖5可以看出,經過改性后的PVDC乳液成膜后在660 nm處的透光率顯著(p<0.05)降低,從而降低了PVDC在蛋制品涂膜后的光亮程度,增加了涂膜感官特性。

圖5 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC涂膜液粘度及成膜透光率變化Fig.5 Viscosity and translucent result of PVDC coating solution modified by beeswax and nano-SiO2

2.4.2 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜機械性能分析 斷裂伸長率及拉伸強度是評價PVDC乳液涂膜穩定性的重要指標,較低的斷裂伸長率及拉伸強度的涂膜材料在蛋制品涂膜過程中會發生斷裂脫落等,從而降低蛋制品的保鮮效果[6]。從圖6中可以看出,經過納米SiO2及蜂蠟改性可以顯著(p<0.05)降低PVDC乳液成膜的斷裂伸長率及拉伸強度,從而提高PVDC乳液對蛋制品的涂膜效果。

圖6 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜機械性能分析Fig.6 mechanical behavior result of PVDC coating solution modified by beeswax and nano-SiO2

2.4.3 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC成膜表觀形態觀察結果 為了進一步分析改性PVDC乳液在蛋制品涂膜保鮮中的應用,通過掃描電鏡直觀的得到經過納米SiO2及蜂蠟改性前后PVDC乳液成膜的表觀形態,結果見圖7。從圖中可以看出,單純的PVDC乳液成膜后(對照組)存在大量氣孔及顆粒狀物質,但是經過納米SiO2及蜂蠟改性(實驗組)后,納米材料及蜂蠟均勻的分布在PVDC乳液體系中,表現為PVDC乳液成膜平整、無氣泡。因此可以得出,納米SiO2及蜂蠟改性PVDC乳液能夠提高其成膜平整性,從而提高其阻隔性。

圖7 蜂蠟及納米SiO2改性PVDC膜表觀形態變化(10k×)Fig.7 Surface morphology result of PVDC coating solution modified by beeswax and nano-SiO2(10k×)

3 結論

采用SDS修飾納米SiO2并結合蜂蠟改性PVDC材料,以期提高PVDC的涂膜保鮮包裝性能,結果表明:SDS能最有效提高納米材料的表面靜電斥力,提高納米粒子的分散穩定性,且當SiO2/SDS配比為0.81時,納米SiO2水溶液在靜置20 d后具有最好的分散性。分散均勻的納米SiO2及蜂蠟可以與PVDC長鏈進行物理性結合,可以阻塞部分高分子材料中的分子間隙,提高其致密度,從而提高PVDC乳液的成膜阻濕性及成膜效果,表現為顯著降低(p<0.05)PVDC乳液的成膜透濕率及顯著增加PVDC乳液應用于清潔雞蛋涂膜保鮮的感官評分。響應曲面實驗法優化得到的納米SiO2及蜂蠟改性PVDC乳液的最優工藝為:納米SiO2添加量為0.12 g/100 mL、蜂蠟添加量為0.45 g/100 mL。總之,納米SiO2及蜂蠟改性PVDC乳液可以顯著(p<0.05)降低PVDC乳液的粘度、成膜透光率及成膜機械性能,并且納米SiO2及蜂蠟可以明顯的填充于PVDC分子的空隙中,從而增加其成膜性能。

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Study on structure film properties of polyvinylidenechloride modified by nano-SiO2and beeswax

LIANG Yan-wen1,2,YAN Wen-jing1,ZHAO Jian-ying1,2,QIANG Min3,HAN Xiang-yun4,ZHANG Jian-hao1,2,*

(1.National Center of Meat Quality and Safety Control,Jiangsu Collaborative Innovation Center of Meat Production and Processing,Quality and Safety Control,College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.Jiangsu Zhongnong Biological Technology Company,Nanjing 210095,China;3.Zhenjiang Product Quality Supervision and Inspection Center,Zhenjiang 212132,China;4.Zouping County Comprehensive Testing Center,Binzhou 256200,China)

In this study,in order to improve film-forming and water-blocking properties of PVDC,sodium dodecyl sulfate was used as surfactant to modify nano-SiO2so as to increase its aqueous stability and then modify PVDC together with beeswax. The result showed that the most nano-SiO2and beeswax concentration were 0.12 g/100 mL and 0.45 g/100 mL,respectively. Nano-SiO2and beeswax could decrease viscosity and coating transmittance of PVDC significantly(p<0.05)and also could improve coating mechanical behavior of PVDC(p<0.05). Nano-SiO2and beeswax could fill in PVDC molecule gap and make the film smooth with the result of scanning electron microscopy. Therefore,nano-SiO2and beeswax could improve coating mechanical,barrier properties of PVDC and then applied to food preservation.

polyvinylidene chloride;beeswax;nano-SiO2;modify;structure characterization

2016-09-01

梁艷文(1994-)，女，碩士研究生，研究方向：畜產品加工與品質控制，E-mail：2015108078@njau.edu.cn。

*通訊作者:章建浩(1961-)，男，博士，教授，研究方向：畜產品加工與質量控制及食品包裝保鮮技術，E-mail：nau_zjh@njau.ed。

南京市科技計劃項目(201505032)；“十二五”農村領域國家科技計劃(2015BAD16B05-05)；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目。

TS206.4

A

:1002-0306(2017)04-0293-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.047