聚乙二醇对明胶-壳聚糖复合膜性能的影响VIP专享VIP免费

宋慧君等：聚乙二醇对明胶／壳聚糖复合膜性能的影响文章编号：1001—9731(2014)14—1403I-06聚乙二醇对明胶／壳聚糖复合膜性能的影响宋慧君。，汤克勇，王芳，郑学晶，刘捷，于洋。(1．郑州大学材料科学与工程学院，郑州450001；2．河南工程学院材料与化学工程学院，郑州450007；3．中南财经政法大学金融学院，武汉430073)摘要：采用流延成型法制备了不同用量聚乙二醇200(PEG200)和聚乙二醇800(PEG800)增塑的明胶／壳聚糖复合膜，研究了PEG对明胶／壳聚糖复合膜吸湿性能、透水汽性和拉伸性能的影响，用X射线衍射(XRD)法分析了复合膜的结晶行为。结果表明，PEG的种类和用量会影响明胶／壳聚糖复合膜的结构和性能。在水活度较低时，PEG会降低复合膜的初始吸湿速率和吸湿能力；水活度较高时，PEG会提高复合膜的初始吸湿速率和吸湿能力。PEG能降低明胶／壳聚糖复合膜的单分子层吸附值和拉伸强度，增大复合膜的透水汽性、断裂仲长率及结晶度。关键词：明胶；壳聚糖；复合膜；聚乙二醇；性能中图分类号：TB332文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1001—9731．2014．14．0061引言如何充分利用可再生资源以生产可食性、可降解包装膜，如何延长食品的保质期，是资源、材料和食品科学与工程领域备受关注的热点。用生物可降解材料取代传统的包装膜或涂饰剂，可通过生物循环解决垃圾的处理问题l1]，也可减少不可再生资源的消耗。壳聚糖是甲壳素的N脱乙酰化产物，来源广泛，价格低廉，具有良好的可降解性、成膜性、抗菌防腐性和保健功能等]。明胶是胶原的部分水解产物，价廉易得，具有良好的生物相容性和可降解性[3]，明胶与壳聚糖混合可用于生产可生物降解、可食用、并具有抗菌性的包装材料。但是，明胶／壳聚糖复合膜的脆性大，使其应用受到限制。为了提高明胶／壳聚糖复合膜的韧性，改善其加工性，在制备明胶／壳聚糖复合膜时，需添加增塑剂。宫志强等研究了甘油、乙二醇、PEG400对壳聚糖一明胶复合膜性能的影响，发现增塑剂可降低复合膜的拉伸强度和吸水率，增大其断裂伸长率和透水汽率。包装材料在使用过程中会接触各种不同的外界环境，例如湿度的变化，天然高分子材料对环境湿度比较敏感，天然高分子材料的含水率会影响其性能，但文献E43在研究增塑剂对明胶／壳聚糖复合膜性能的影响时，没考虑环境湿度。Arvanitoyannis等l_5研究了甘油、山梨醇及水的含量对壳聚糖一明胶复合膜性能的影响，认为增塑剂用量增大，膜的弹性模量、拉伸强度和玻璃化转变温度下降，而其伸长率和透水汽性得以提高。就我们所知，缺乏环境湿度及增塑剂用量对明胶／壳聚糖复合膜吸湿性影响的相关研究。本文制备了明胶／壳聚糖(50／50，W／w)复合膜，以PEG200、PEG800为增塑剂，其用量分别为明胶／壳聚糖质量分数0，1O，20和3O，用Peleg提出的数学模型拟合了相对湿度43和75的吸湿过程，用BET(Brunauer—Emmett—Teller)模型拟合水活度在0～0．43时明胶／壳聚糖复合膜的吸附等温线，用GAB(Guggenheim—Anderson—deBoer)模型拟合实验中所有水活度的明胶／壳聚糖复合膜的吸附等温线，研究了增塑剂含量及环境湿度对明胶／壳聚糖复合膜的吸湿能力、水分子与复合膜的结合强度、结合方式的影响，及增塑剂含量对复合膜拉伸性能、透水汽性和结晶行为的影响。2实验2．1实验试剂壳聚糖(粘均分子量3．23×10，脱乙酰度95)，山东奥康生物科技有限公司；明胶(生物级)，天津市科密欧化学试剂有限公司，其它试剂均为分析纯，PEG200、PEG800，天津市光复精细化工研究所；冰醋酸、氢氧化钠、氯化锂、醋酸钾、氯化镁、碳酸钾、溴化钠、氯化钠、氯化钾、硝酸钾，天津市德恩化学试剂有限公司。2．2复合膜的制备将一定量的壳聚糖溶于2的醋酸溶液中制备2(质量浓度)壳聚糖溶液；将一定量的明胶溶于50℃去离子水中制备10(质量浓度)明胶溶液。将壳聚糖溶液／明胶溶液5／1(体积比)于5o℃混合，搅拌30min后得到50／50的明胶／壳聚糖(质量比)混合溶液。将PEG200、PEG800按不同的比例加入(分别为明胶／壳聚糖固体质量的0，10，20和3O)。将混*基金项目：国家自然科学基金资助项目(21076199，50973097)收到初稿日期：2013-08—27收到修改稿日期：20...