本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种食品级聚乙烯醇水溶膜及其制备方法。
背景技术：
传统上的水溶膜作为一种可降解的新颖绿色包装材料，虽然具有一定的水溶性和使用安全方便，如市面上现有水溶膜溶解时间大约为50～60秒，但是，在成膜加工时因引入了工业级的助剂会产生部分污染，破坏生态环境，且不能直接用于包装食品材料。此外，传统上采用溶液流延法生产水溶膜，方法复杂，耗时较长。聚乙烯醇(polyvinyalcohol,pva)外观为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物。因此，如何将聚乙烯醇进行改性制备无污染的水溶膜材料来包装食品正成为研究重点。
技术实现要素：
为解决现有的水溶膜会产生部分污染而不能用于包装食品的不足，本发明提供了一种食品级聚乙烯醇水溶膜及其制备方法，以满足水溶膜用于包装食品材料的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种食品级聚乙烯醇水溶膜，由如下重量百分含量的成分制成：改性聚乙烯醇树脂40～50％，食品级增塑剂5～10％，食品级改性淀粉30～45％，水溶性壳聚糖0.5～2％，食品级增强剂1～5％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为300-4000，醇解度大于80％。
优选的，一种食品级聚乙烯醇水溶膜由如下重量百分含量的成分制成：改性聚乙烯醇树脂46.5％，食品级增塑剂10％，食品级改性淀粉40％，水溶性壳聚糖0.5％，食品级增强剂3％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为2500，醇解度为88％。
进一步的，所述食品级增塑剂为山梨醇或甘油。
进一步的，所述食品级改性淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、燕麦淀粉、大麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、荞麦淀粉和豆粉中的一种。
进一步的，所述水溶性壳聚糖的粘度为100-1200cp。添加水溶性壳聚糖使得制备的食品级聚乙烯醇水溶膜具有抗菌保鲜效果。
进一步的，所述食品级增强剂为食用明胶或食用琼胶。
进一步的，所述改性聚乙烯醇树脂包括以下质量份数的原料成分：多丙烯酸酯单体1-15份，醋酸乙烯酯单体85-99份，引发剂0.1-1份，溶剂100-1000份，氢氧化钠的甲醇溶液20-200份。
进一步的，所述多丙烯酸酯单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化异丙苯中的任意一种；所述溶剂为甲醇。
进一步的，所述改性聚乙烯醇树脂由以下方法步骤制备而成：
步骤一：在溶剂中加入1-15份的多丙烯酸酯单体，以及总量的30％的醋酸乙烯酯单体，升温至65-85℃，滴加引发剂溶液，反应五分钟后开始滴加剩下的醋酸乙烯酯单体直至滴加完成，然后在65-85℃下保温1小时开始降温至50℃，得到超支化的聚醋酸乙烯酯；
步骤二：对步骤一得到的超支化的聚醋酸乙烯酯进行搅拌，搅拌开始时加入总量的50％的氢氧化钠的甲醇溶液进行醇解反应，在50℃的条件下反应一个小时，加入剩下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应一个小时，得到改性聚乙烯醇的固液混合物；
步骤三：将步骤二得到的改性聚乙烯醇的固液混合物离心分离、干燥、粉碎，即可得到改性聚乙烯醇树脂。
本发明的一种食品级聚乙烯醇水溶膜有益效果为：原料简单易得、所需成本低；采用食品级的原料制备得到的食品级聚乙烯醇水溶膜，水溶性优异，溶解后无毒无色、环境友好和可生物降解，可以用于食品包装，具有广阔的应用前景。
一种食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法，包括如下方法步骤：
s1：将改性聚乙烯醇树脂、食品级增塑剂、食品级改性淀粉、水溶性壳聚糖、食品级增强剂在55～85℃下混合均匀，得到混合物；
s2：将步骤s1所得到的混合物在155℃～175℃的温度下挤出吹膜，即可得到食品级聚乙烯醇水溶膜。
相对于传统上采用溶液流延法生产聚乙烯醇水溶膜，本发明的食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法具有的有益效果为：制备方法简单，成膜时间短，成本低，可应用于工业化大生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种食品级聚乙烯醇水溶膜，包括如下重量百分含量的成分：改性聚乙烯醇树脂46.5％，食品级增塑剂10％，食品级改性淀粉40％，水溶性壳聚糖0.5％，食品级增强剂3％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为2500，醇解度为88％，所述食品级增塑剂为甘油，所述食品级改性淀粉为玉米淀粉，所述水溶性壳聚糖的粘度为300cp，所述食品级增强剂为食用明胶。
其中，所述改性聚乙烯醇树脂包括以下质量份数的原料成分：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体10份，醋酸乙烯酯单体90份，偶氮二异丁腈引发剂0.8份，甲醇溶剂650份，氢氧化钠的甲醇溶液150份，并通过以下方法步骤制备而成：
步骤一：在甲醇溶剂中加入10份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体，以及总量的30％的醋酸乙烯酯单体，升温至65-85℃，滴加偶氮二异丁腈引发剂，反应五分钟后开始滴加剩下的醋酸乙烯酯单体直至滴加完成，然后在65-85℃下保温1小时开始降温至50℃，得到超支化的聚醋酸乙烯酯；
步骤二：对步骤一得到的超支化的聚醋酸乙烯酯进行搅拌，搅拌开始时加入总量的50％的氢氧化钠的甲醇溶液进行醇解反应，在50℃的条件下反应一个小时，加入剩下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应一个小时，得到改性聚乙烯醇的固液混合物；
步骤三：将步骤二得到的改性聚乙烯醇的固液混合物离心分离、干燥、粉碎，即可得到改性聚乙烯醇树脂。
食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法：
s1：将改性聚乙烯醇树脂、食品级增塑剂、食品级改性淀粉、水溶性壳聚糖、食品级增强剂在55～85℃下混合均匀，得到混合物；
s2：将步骤s1所得到的混合物在155℃～175℃的温度下挤出吹膜，即可得到食品级聚乙烯醇水溶膜。
本发明实施例1的有益效果为：原料简单易得、所需成本低；采用食品级的原料制备得到的食品级聚乙烯醇水溶膜，溶解时间为37±1秒，相比现有水溶膜溶解需要50～60秒而言，水溶性优良，溶解后无毒无色、环境友好和可生物降解，可以用于食品包装，具有广阔的应用前景。
实施例2
一种食品级聚乙烯醇水溶膜，包括如下重量百分含量的成分：改性聚乙烯醇树脂42％，食品级增塑剂10％，食品级改性淀粉45％，水溶性壳聚糖2％，食品级增强剂1％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为2500，醇解度为88％，所述食品级增塑剂为甘油，所述食品级改性淀粉为玉米淀粉，所述水溶性壳聚糖的粘度为300cp，所述食品级增强剂为食用明胶。
其中，所述改性聚乙烯醇树脂包括以下质量份数的原料成分：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体10份，醋酸乙烯酯单体90份，偶氮二异丁腈引发剂0.8份，甲醇溶剂650份，氢氧化钠的甲醇溶液150份，并通过以下方法步骤制备而成：
步骤一：在甲醇溶剂中加入10份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体，以及总量的30％的醋酸乙烯酯单体，升温至65-85℃，滴加偶氮二异丁腈引发剂，反应五分钟后开始滴加剩下的醋酸乙烯酯单体直至滴加完成，然后在65-85℃下保温1小时开始降温至50℃，得到超支化的聚醋酸乙烯酯；
步骤二：对步骤一得到的超支化的聚醋酸乙烯酯进行搅拌，搅拌开始时加入总量的50％的氢氧化钠的甲醇溶液进行醇解反应，在50℃的条件下反应一个小时，加入剩下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应一个小时，得到改性聚乙烯醇的固液混合物；
步骤三：将步骤二得到的改性聚乙烯醇的固液混合物离心分离、干燥、粉碎，即可得到改性聚乙烯醇树脂。
食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法：
s1：将改性聚乙烯醇树脂、食品级增塑剂、食品级改性淀粉、水溶性壳聚糖、食品级增强剂在55～85℃下混合均匀，得到混合物；
s2：将步骤s1所得到的混合物在155℃～175℃的温度下挤出吹膜，即可得到食品级聚乙烯醇水溶膜。
本发明实施例2的有益效果为：原料简单易得、所需成本低；采用食品级的原料制备得到的食品级聚乙烯醇水溶膜，溶解时间为36±2秒，相比现有水溶膜溶解需要50～60秒而言，水溶性优异，溶解后无毒无色、环境友好和可生物降解，可以用于食品包装，具有广阔的应用前景。
实施例3
一种食品级聚乙烯醇水溶膜，包括如下重量百分含量的成分：改性聚乙烯醇树脂50％，食品级增塑剂10％，食品级改性淀粉38％，水溶性壳聚糖1％，食品级增强剂1％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为2500，醇解度为88％，所述食品级增塑剂为甘油，所述食品级改性淀粉为玉米淀粉，所述水溶性壳聚糖的粘度为300cp，所述食品级增强剂为食用明胶。
其中，所述改性聚乙烯醇树脂包括以下质量份数的原料成分：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体10份，醋酸乙烯酯单体90份，偶氮二异丁腈引发剂0.8份，甲醇溶剂650份，氢氧化钠的甲醇溶液150份，并通过以下方法步骤制备而成：
步骤一：在甲醇溶剂中加入10份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体，以及总量的30％的醋酸乙烯酯单体，升温至65-85℃，滴加偶氮二异丁腈引发剂，反应五分钟后开始滴加剩下的醋酸乙烯酯单体直至滴加完成，然后在65-85℃下保温1小时开始降温至50℃，得到超支化的聚醋酸乙烯酯；
步骤二：对步骤一得到的超支化的聚醋酸乙烯酯进行搅拌，搅拌开始时加入总量的50％的氢氧化钠的甲醇溶液进行醇解反应，在50℃的条件下反应一个小时，加入剩下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应一个小时，得到改性聚乙烯醇的固液混合物；
步骤三：将步骤二得到的改性聚乙烯醇的固液混合物离心分离、干燥、粉碎，即可得到改性聚乙烯醇树脂。
食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法：
s1：将改性聚乙烯醇树脂、食品级增塑剂、食品级改性淀粉、水溶性壳聚糖、食品级增强剂在55～85℃下混合均匀，得到混合物；
s2：将步骤s1所得到的混合物在155℃～175℃的温度下挤出吹膜，即可得到食品级聚乙烯醇水溶膜。
本发明实施例3的有益效果为：原料简单易得、所需成本低；采用食品级的原料制备得到的食品级聚乙烯醇水溶膜，溶解时间为40±1秒，相比现有水溶膜溶解需要50～60秒而言，水溶性也有所改进，溶解后无毒无色、环境友好和可生物降解，可以用于食品包装，具有广阔的应用前景。
实施例4
一种食品级聚乙烯醇水溶膜，包括如下重量百分含量的成分：改性聚乙烯醇树脂50％，食品级增塑剂10％，食品级改性淀粉33％，水溶性壳聚糖2％，食品级增强剂5％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为2500，醇解度为88％，所述食品级增塑剂为甘油，所述食品级改性淀粉为玉米淀粉，所述水溶性壳聚糖的粘度为300cp，所述食品级增强剂为食用明胶。
其中，所述改性聚乙烯醇树脂包括以下质量份数的原料成分：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体10份，醋酸乙烯酯单体90份，偶氮二异丁腈引发剂0.8份，甲醇溶剂650份，氢氧化钠的甲醇溶液150份，并通过以下方法步骤制备而成：
步骤一：在甲醇溶剂中加入10份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体，以及总量的30％的醋酸乙烯酯单体，升温至65-85℃，滴加偶氮二异丁腈引发剂，反应五分钟后开始滴加剩下的醋酸乙烯酯单体直至滴加完成，然后在65-85℃下保温1小时开始降温至50℃，得到超支化的聚醋酸乙烯酯；
步骤二：对步骤一得到的超支化的聚醋酸乙烯酯进行搅拌，搅拌开始时加入总量的50％的氢氧化钠的甲醇溶液进行醇解反应，在50℃的条件下反应一个小时，加入剩下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应一个小时，得到改性聚乙烯醇的固液混合物；
步骤三：将步骤二得到的改性聚乙烯醇的固液混合物离心分离、干燥、粉碎，即可得到改性聚乙烯醇树脂。
食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法：
s1：将改性聚乙烯醇树脂、食品级增塑剂、食品级改性淀粉、水溶性壳聚糖、食品级增强剂在55～85℃下混合均匀，得到混合物；
s2：将步骤s1所得到的混合物在155℃～175℃的温度下挤出吹膜，即可得到食品级聚乙烯醇水溶膜。
本发明实施例4的有益效果为：原料简单易得、所需成本低；采用食品级的原料制备得到的食品级聚乙烯醇水溶膜，溶解时间为41±2秒，相比现有水溶膜溶解需要50～60秒而言，水溶性也有所改进，溶解后无毒无色、环境友好和可生物降解，可以用于食品包装，具有广阔的应用前景。
实施例5
一种食品级聚乙烯醇水溶膜，包括如下重量百分含量的成分：改性聚乙烯醇树脂45％，食品级增塑剂5％，食品级改性淀粉45％，水溶性壳聚糖2％，食品级增强剂3％；所述改性聚乙烯醇树脂的聚合度为2500，醇解度为88％，所述食品级增塑剂为甘油，所述食品级改性淀粉为玉米淀粉，所述水溶性壳聚糖的粘度为300cp，所述食品级增强剂为食用明胶。
其中，所述改性聚乙烯醇树脂包括以下质量份数的原料成分：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体10份，醋酸乙烯酯单体90份，偶氮二异丁腈引发剂0.8份，甲醇溶剂650份，氢氧化钠的甲醇溶液150份，并通过以下方法步骤制备而成：
步骤一：在甲醇溶剂中加入10份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体，以及总量的30％的醋酸乙烯酯单体，升温至65-85℃，滴加偶氮二异丁腈引发剂，反应五分钟后开始滴加剩下的醋酸乙烯酯单体直至滴加完成，然后在65-85℃下保温1小时开始降温至50℃，得到超支化的聚醋酸乙烯酯；
步骤二：对步骤一得到的超支化的聚醋酸乙烯酯进行搅拌，搅拌开始时加入总量的50％的氢氧化钠的甲醇溶液进行醇解反应，在50℃的条件下反应一个小时，加入剩下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应一个小时，得到改性聚乙烯醇的固液混合物；
步骤三：将步骤二得到的改性聚乙烯醇的固液混合物离心分离、干燥、粉碎，即可得到改性聚乙烯醇树脂。
食品级聚乙烯醇水溶膜的制备方法：
s1：将改性聚乙烯醇树脂、食品级增塑剂、食品级改性淀粉、水溶性壳聚糖、食品级增强剂在55～85℃下混合均匀，得到混合物；
s2：将步骤s1所得到的混合物在155℃～175℃的温度下挤出吹膜，即可得到食品级聚乙烯醇水溶膜。
本发明实施例5的有益效果为：原料简单易得、所需成本低；采用食品级的原料制备得到的食品级聚乙烯醇水溶膜，溶解时间为35±2秒，相比现有水溶膜溶解需要50～60秒而言，水溶性优异，溶解后无毒无色、环境友好和可生物降解，可以用于食品包装，具有广阔的应用前景。
以上所述为本发明的优选实施方式，并不限制于本发明。对本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的若干改进和变型，也应视为本发明的保护范围。