[发明专利]以环氧大豆油丙烯酸酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法

说明书

本发明公开了以环氧大豆油丙烯酸酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法，属于包装材料技术领域。该防水淀粉膜以全淀粉基膜材为芯层，在芯层两面采用光固化涂层结合界面改性剂的方式，形成环氧大豆油丙烯酸酯涂层；其中，所述的环氧大豆油丙烯酸酯涂层由环氧大豆油丙烯酸酯、光引发剂、界面改性剂在溶剂中制备成光固化溶液，表面涂层：将光固化溶液涂覆于淀粉膜层形成。本发明制得的防水淀粉膜拥有良好的机械性能、透明度和防水性能，且涂层与膜之间具有良好的附着性，具有可控性好，环保安全，制备工艺简便，成本较低等优势。

技术领域

本发明涉及一种防水淀粉膜，特别是涉及一种以环氧大豆油丙烯酸酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法；该防水淀粉膜主要用作包装材料。

背景技术

淀粉基材料价格便宜，并具有良好的生物相容性和生物降解性，已被应用于药物释放、包装和农业等领域中。随着国家对环保的重视，淀粉基可降解包装材料已经成为人们关注的焦点。但是，在食品的保鲜包装过程中，除了外界环境会产生水汽外，包装盒内的食品也会产生水汽，如果直接采用全淀粉膜进行包装，由于淀粉分子的强亲水性，会容易使得淀粉基材料受到水分的影响，导致其存在一定的性能缺陷，特别是水蒸气渗透性和防水性能等方面；同时，不防水的淀粉膜也很难保护包装内部的食品的水分保留和免受外部水分的影响，从而限制淀粉基包装材料的应用。

为了提高淀粉基材料的耐湿性和防水性，开发了各种混合、合成和涂层技术，如与脂肪或油脂混合，与蛋白/明胶混合，用矿物填料，纤维素纤维，多糖基颗粒和自增强技术来增强其性能等。但是与疏水性物质直接混合，很难改变淀粉基混合材料的亲水性，也常发生相分离现象，也难以发挥各个材料的优势性能；除非淀粉的含量足够低，疏水聚合物在混合物中形成单独相，此时淀粉只是作为一种填料。另一方面，通过添加化学填料，如各种纳米填充物，以提高淀粉基材料的性能，但是纳米填充物如氧化钛、氧化锌、氧化硅等，不但成本高昂，而且会对环境造成污染，不适用于食品包装应用，会对人体健康产生危害。另外，淀粉交联技术在生产过程中需要将交联剂与淀粉悬浮液混合，然后流延成膜，这种方法并不适合工业制造，因为工业上淀粉膜材主要是通过挤压铸造生产的。表面涂层法具有易于加工、成本低、厚度控制灵活、能最大化基底材料的自然性质等的优点，有利于淀粉膜材的后处理。

中国发明专利申请201810982787.4公开了一种纳米淀粉超疏水涂层的制备方法，具体包括以下步骤：先采用超声波处理淀粉，制备纳米淀粉分散液；其次，将纳米淀粉分散液用含双键的硅烷偶联剂进行表面处理；再次，将经过表面处理的纳米淀粉与醋酸乙烯酯乳液聚合，合成出疏水乳液；最后，将乳液浸涂在基质表面上，经烘干得到具有超疏水性能涂层。本发明的方法采用的纳米材料为淀粉，低表面能物质为聚醋酸乙烯酯，所用材料成本低廉易得，具有良好环保性能，且采用该方法制备的涂层具有良好的超疏水性能，对水的接触角均超过151.6°。而中国发明专利申请2018109634937公开了一种光固化型纳米纤维素/AESO乳液的制备方法，该方法包括如下操作步骤：(1)将纳米纤维素分散于去离子水中，室温下磁力搅拌1h，配制纳米纤维素悬浮液；(2)将光引发剂Darocure 1173加入到环氧大豆油丙烯酸酯中，室温下磁力搅拌10min，配制AESO油相；(3)AESO油相与纳米纤维素悬浮液按质量比为1:1～1:5的比例混合，室温下进行高速乳化，乳化速率为5000r/min～15000r/min，乳化时间为5min～10min，制得光固化型纳米纤维素/AESO乳液。本发明不需要添加任何表面活性剂就可以得到稳定性好的光固化型纳米纤维素/AESO乳液。该乳液综合了纳米纤维素和AESO的可降解特性，在UV光照下可以迅速固化形成具有良好疏水性和气体阻隔性能的膜层。但是这两种方法均需先将淀粉或者纤维素制备成纳米分散液，乳液配制步骤繁琐，且均为溶液体系，难以进行工业化生产，且这两种膜均是作为其他基质的涂层，而不能作为一个独立的包装膜。