肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜及其制备方法

本发明涉及聚乙烯醇基薄膜的制备，具体地说，涉及一种肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、光氧化是引起食品腐败变质的重要原因之一。在光和氧气的同时作用下，食品中的脂质、蛋白质以及维生素等物质极易发生氧化，诱导食品发生变质，产生不良风味，甚至生成有害物质对身体健康构成威胁。同时，这些变质食品会使大量资源被浪费，造成极大的经济损失。

2、针对解决食品光氧化带来的不利影响，研究人员开发出了一系列抗紫外线的包装材料，其中大多以直接掺杂功能性分子于基质中实现包材抗紫外线性能的提升。然而，这导致了一些问题的发生，例如功能性分子泄露造成的功能失活、食品安全威胁以及环境污染，还会导致材料稳定性及透明度下降等，严重阻碍了抗紫外包装材料的发展与应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜及其制备方法。

2、本发明构思如下：肉桂醛是一种经美国食品和药物管理局(fda)承认其普遍安全性且可以广泛用于食品中的物质。因其具有可以将物质的最大吸收转移至uva和uvb区域的苯环结构，可被认为是优异的阻光材料之一。

3、本发明通过使用共价技术将肉桂醛固定至聚乙烯醇基薄膜中，促使复合薄膜内部形成有序共价致密结构，功能分子分散均匀，从而增强材料抗紫外线性能，提升包装功能稳定性及透明度，实现有效遏制污染风险，保障食品安全。

4、为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜的制备方法，通过t-baa与pva进行酯交换反应制得乙酰乙酰化改性聚乙烯醇基薄膜，再利用乙酰乙酰化改性聚乙烯醇基薄膜与乙酸铵和肉桂醛发生hantzsch反应，将dhp环及苯环引入到pva上(即dhp环、苯环共价结合到pva上)，得到肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜。

5、进一步地，制备方法包括以下步骤：

6、(1)在无氧环境下(如氮气保护下)，将pva搅拌溶解于dmso中，添加t-baa在110℃反应一定时间得到粘稠黄色液体a；

7、(2)在室温下，用无水乙醇反复洗涤黄色液体a，得到白色胶体b；将白色胶体b剪成小块，放入烘箱内干燥后粉碎，得到黄色粉末c；

8、(3)将黄色粉末c溶于超纯水中，溶解过夜，得到液体d；将液体d搅拌、过滤、除气泡后缓慢倒于亚克力模具中干燥，制得乙酰乙酰化改性聚乙烯醇基薄膜(即通过流延法制备pvaa薄膜)；

9、(4)将肉桂醛、乙酸铵溶解于乙醇水溶液中制备混合液e；

10、(5)将步骤(3)的乙酰乙酰化改性聚乙烯醇基薄膜浸泡于步骤(4)的混合液e中，反应一定时间后取出，用乙醇水溶液反复洗涤并转移至烘箱干燥，即得。

11、进一步地，步骤(1)中pva、dmso和t-baa按质量份数计投料比为5:55:3，搅拌速度为600r/min。溶解pva的反应条件为95℃-110℃，反应时间为1h-2h。添加t-baa后反应条件为110℃，反应时间为6h。

12、进一步地，步骤(2)中烘箱的条件为：70℃-80℃干燥6-8h。

13、进一步地，步骤(3)中黄色粉末c和超纯水按质量份数计投料比为3:100，室温搅拌溶解8-16h，得到液体d；用高速搅拌器搅拌液体d 3次以上，每次5-10min，待到消泡后再继续下次搅拌；过滤、除气泡分别选用50μm滤网过滤、真空干燥器除去气泡。

14、进一步地，步骤(3)中干燥条件为：80℃干燥8h。

15、进一步地，步骤(3)中高速搅拌器搅拌的条件为：室温下搅拌，搅拌转速为8500-12000r/min。

16、进一步地，步骤(4)所述混合液e的制备方法如下：将15mg的乙酸铵与一定量的肉桂醛(乙酸铵与肉桂醛的摩尔比为1:1)，加入到10ml的85％(v/v)乙醇水溶液中混合。

17、进一步地，步骤(5)包括：将所述乙酰乙酰化改性聚乙烯醇薄膜浸泡于所述混合液e中，室温搅拌24h后取出，用85％v/v乙醇水溶液反复洗涤，最后干燥条件为：80℃干燥1h。

18、第二方面，本发明提供按照所述方法制备的肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜。

19、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

20、(一)本发明以聚乙烯醇为薄膜材料基质，先利用酯交换反应将乙酰乙酰基引入聚乙烯醇链，然后再利用多组分hantzsch反应将乙酰乙酰化改性聚乙烯醇、乙酸铵和肉桂醛组分结合生成对应dhp环，获得具有有序网状结构的高透明聚乙烯醇基薄膜材料。通过dhp环和苯环的引入，重构了天然聚乙烯醇基薄膜的微观结构，显著提升了聚乙烯醇基薄膜的抗紫外性能。

21、(二)该薄膜具有优异的抗紫外线性能。随着多组分反应的发生，dhp环形成，其与肉桂醛携带的苯环结构发生协同效应，显著增强了复合薄膜的紫外线屏蔽性能。

22、(三)该薄膜具有优异的稳定性。肉桂醛不是简单掺杂而是发生多组分hantzsch反应而共价结合到薄膜上的，因此具有比氢键等作用力更强的结合效果，不容易发生泄露问题。

23、(四)该薄膜具有高透明度。

技术特征：

1.肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜制备方法，其特征在于，通过t-baa与pva进行酯交换反应制得乙酰乙酰化改性聚乙烯醇，再利用乙酰乙酰化改性聚乙烯醇与乙酸铵和肉桂醛发生hantzsch反应，将dhp环及苯环引入到pva上，得到肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中pva、dmso和t-baa按质量份数计投料比为5:55:3，搅拌速度为600r/min；溶解pva的反应条件为95℃-110℃，反应时间为1h-2h；添加t-baa后反应条件为110℃，反应时间为6h。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中烘箱的条件为：70℃-80℃干燥6-8h。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中黄色粉末c和超纯水按质量份数计投料比为3:100，室温搅拌溶解8-16h，得到液体d；用高速搅拌器搅拌液体d 3次以上，每次5-10min，待到消泡后再继续下次搅拌；过滤、除气泡分别选用50μm滤网过滤、真空干燥器除去气泡。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中干燥条件为：80℃干燥8h。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述混合液e的制备方法如下：将15mg的乙酸铵与一定量的肉桂醛，加入到10ml的85％v/v乙醇水溶液中混合；

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(5)包括：将所述乙酰乙酰化改性聚乙烯醇薄膜浸泡于所述混合液e中，室温搅拌24h后取出，用85％v/v乙醇水溶液反复洗涤，最后于80℃干燥1h。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，高速搅拌器搅拌的条件为：室温下搅拌，搅拌转速为8500-12000r/min。

10.按照权利要求1-9任一项所述方法制备的肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜。

技术总结
本发明提供一种肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜及其制备方法。本发明以聚乙烯醇为薄膜材料基质，先利用酯交换反应将乙酰乙酰基引入聚乙烯醇链，然后再利用多组分hantzsch反应将乙酰乙酰化改性聚乙烯醇、乙酸铵和肉桂醛组分结合生成对应DHP环，获得具有有序网状结构的高透明聚乙烯醇基薄膜材料。通过DHP环和苯环的引入，重构了天然聚乙烯醇基薄膜的微观结构，显著提升了聚乙烯醇基薄膜的抗紫外性能。本发明制备的肉桂醛介导的具有稳定抗紫外线功能的聚乙烯醇基薄膜以DHP环及苯环充当紫外吸收基团，可以完全阻挡UVA、UVB、UVC全波段紫外线，并且具有高稳定性以及高透明度的优势。

技术研发人员：陈刚,赵丽蓉,段宏,郑玲燕,张宁,宁志芳,张曼丽,裴晓燕,尹睿杰,孙宝国
受保护的技术使用者：北京工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17