用于食品包装的聚乳酸 (PLA) 基纳米复合材料的开发和表征
Andrei Moldovan1, Stanca Cuc2, Doina Prodan2
1Department Environmental Engineering and Sustainable Development Entrepreneurship, Technical University of Cluj-Napoca, 400641 Cluj-Napoca, Romania.
Polymers
|July 14, 2023
概括
这项研究开发了新的聚乳酸 (PLA) 纳米复合材料用于食品包装,通过将PLA与生物基纳米添加剂和可塑剂混合而成. S3复合材料显示出最佳的机械强度和均的填充剂分布,使PLA适合生物降解包装.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 聚乳酸 (PLA) 是一种可生物降解的聚合物,有可能用于食品包装应用.
- 通过纳米添加剂和增塑剂增强PLA的特性对于开发先进的包装材料至关重要.
- 当前的食品包装解决方案往往缺乏生物降解性和可持续性.
研究的目的:
- 为下一代食品包装创建基于PLA的新型纳米复合材料.
- 研究生物纳米添加剂 (Tonsil®,Aerosil®) 和增塑剂 (Sorbitan油酸盐,Proviplast) 对PLA特性的影响.
- 评估不同PLA复合制剂的性能,以评估食品包装的适用性.
主要方法:
- 制备四种PLA复合物混合物 (S1,S2,S3,S4) 用不同的纳米添加剂和可塑剂.
- 使用FT-IR光谱,差分扫描热量计 (DSC),机械测试 (拉伸,曲) 和盐溶液吸收的特性.
- 通过扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 进行微结构分析.
主要成果:
- FT-IR证实了PLA矩阵中的正确填充剂分散;DSC表明了良好的热稳定性.
- SEM和AFM发现S3复合材料具有最紧和最均的填充剂分布.
- S3复合材料表现出最高的直径抗拉强度,而S4表现出最弱的.
- 在18°C时,S1复合材料表现出最好的曲强度,而S4的曲强度最低.
- S4表现出优越的液体透阻力,而S1更容易受到液体透的影响.
结论:
- 用量身定制的纳米添加剂和塑化剂的PLA复合材料对于可生物降解和一次性食品包装是可行的.
- 该S3复合材料配方提供了机械强度和填充剂分布的有希望的平衡.
- 优化填充剂比例是实现特定食品包装应用所需性能的关键.
