一种乙烯-乙烯醇共聚物/磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土阻隔包装膜及其制备方法
【专利说明】一种乙烯-乙烯醇共聚物/磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土阻 隔包装膜及其制备方法 一、技术领域
[0001] 本发明涉及一种复合包装膜，具体地说是一种用于食品的乙烯-乙烯醇共聚物/磷 酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土阻隔包装膜及其制备方法。 二、
【背景技术】
[0002] 随着人们环保意识的增加，塑料合成薄膜的应用受到挑战，人们逐渐发现了它的 缺点：易产生有害气体及异味，使用后遗弃在环境中不易腐烂分解而被称为"白色污染"。国 外一些发达国家已投入了大量的人力、物力研究用其他材料代替塑料作为合成膜的材料。 生物高分子材料由于其易再生、无污染、可生物降解等优点成为当前的研究热点。
[0003]薄膜用于食品包装最重要的性质是对氧气和水分要有良好的阻隔性。利用层状硅 酸盐插层高分子聚合物是提其阻隔性能的一种常用方法，专利CN1 04528 162A、 CN104774435A、CN102304314A公开了利用蒙脱土对聚碳酸亚丙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、 聚乙烯醇实施改性，以提高其阻隔性能，专利CN104017244A公开了以大豆分离蛋白、卡拉胶 和蒙脱土为主要原料制得了强度大、折叠性能好、可塑性强的纳米复合膜。 三、
【发明内容】
[0004]本发明旨在为食品包装提供一种复合膜材料，所要解决的技术问题是本复合膜需 要具备良好的阻隔性能，并且阻隔性能受湿度影响较小。
[0005]本发明的思路是乙烯-乙烯醇共聚物具有良好的加工性，极高的气体阻隔性和成 膜能力;大豆分离蛋白是易再生的生物高分子，生物所能分解的塑料和粘合剂。本发明基于 乙烯-乙烯醇共聚物的结构特点和大豆分离蛋白的性能优势，先使用磷酸化大豆分离蛋白 对蒙脱土进行有机改性，在蒙脱土内插层有机胺离子，得到有机改性蒙脱土，再将乙烯-乙 烯醇共聚物与有机改性蒙脱土复合制备复合膜，其阻气性能增强，同时阻水性也得到改善， 阻隔性能受潮影响小。
[0006] 本发明所称的乙烯-乙烯醇共聚物/磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土阻隔包装膜， 由磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土和乙烯-乙烯醇共聚物制备的复合膜，磷酸化大豆分离 蛋白插层蒙脱土的质量为乙烯-乙烯醇共聚物的质量的1-7%，在磷酸化大豆分离蛋白插层 蒙脱土中，蒙脱土质量为大豆分离蛋白质量20%，三聚磷酸钠质量为大豆分离蛋白质量的 3%〇
[0007] 所述的蒙脱土为钠基蒙脱土，粒径>325目，蒙脱石2 85 %;乙烯-乙烯醇共聚物型 号为SG539B，日本合成化学公司生产;大豆分离蛋白重均分子量2万，蛋白质2 90%。
[0008] 本发明先制备磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土粉末，用蒸馏水分别配制3wt% (质 量百分浓度，下同）大豆分离蛋白溶液和3wt%三聚磷酸钠溶液，用lvt%(体积百分浓度，下 同）乙酸水溶液配置3wt%蒙脱土溶液;取大豆分离蛋白溶液100份（质量份，下同），搅拌下 升温至35°C时加入三聚磷酸钠溶液3份继续搅拌3.5h;再加入蒙脱土溶液20份继续搅拌2h， 得到均质乳浊液;将所得乳浊液在lOOOOrpm下离心5min，倒掉上层清液，向所得固体加入适 量丙酮，洗涤，抽滤，最后将所得滤饼放入真空干燥箱中，80°C下干燥24h，即得到磷酸化大 豆分离蛋白插层蒙脱土粉末。亦称有机改性蒙脱土。
[0009]然后制备乙烯-乙烯醇共聚物/磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土阻隔包装膜，本膜 的制备方法是溶液涂膜法，包括溶液的配制、蒙脱土有机改性以及混合、涂膜、干燥和剥离， 所述的溶液的配制就是用浓度88vt%的甲酸水溶液分别配制10wt%乙烯-乙烯醇共聚物溶 液和lwt%磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土溶液;所述的混合是取乙烯-乙烯醇共聚物溶液 100份，搅拌下升温至60-80°C时加入磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土溶液10-70份继续搅 拌8-10h，得到均质涂膜液;所述的涂膜是用涂膜机将涂膜液均匀涂布于聚乙烯基膜上，干 燥后将薄膜自聚乙烯基膜上剥离，得到厚80-100μπι复合阻隔膜。
[0010]为了研究复合膜在潮湿环境下的阻隔性能，将纯乙烯-乙烯醇共聚物薄膜和本复 合膜放置在同一潮湿环境下10-60天，分别测其氧气透过常数。结果见图1。
[0011]本发明制备的乙烯-乙烯醇共聚物/磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土阻隔包装膜， 优势主要体现在：
[0012] 1、利用蒙脱土的二维纳米片层将磷酸化大豆分离蛋白和乙烯-乙烯醇共聚物复合 起来，通过延长气体分子的扩散路径，适量有机化蒙脱土的加入能明显提高薄膜的阻隔性 能，但是过量的有机化蒙脱土会使得提升变小，实验所得有机化蒙脱土的最佳添加量为乙 烯-乙烯醇共聚物质量的3%。
[0013]2、该复合阻隔膜水汽透过常数〈3·5X10-6g/(mdatm)，氧气透过常数〈1·15X10一 4cm3/(mdatm)，均在国家标准范围之内，低于乙稀-乙稀醇共聚物的对应常数4.13Xl(T6g/ (mdatm)和1 · 25Xl(T4cm3/(mdatm)，并且复合膜阻隔性能受湿度的影响明显变小，为其在食 品包装的应用提供了更好的便利性。
[0014] 3、采用AFA-III型自动涂膜烘干机完成涂布烘干，过程简单，操作方便。 四、
【附图说明】
[0015]图1是本复合膜与乙烯-乙烯醇共聚物薄膜在潮湿环境下的氧气透过常数。
[0016] 横坐标是薄膜在潮湿环境下的贮藏时间（day);纵坐标是薄膜的氧气透过常数 (cm3/mdatm);三角形曲线表示的是乙稀-乙稀醇共聚物薄膜;方形曲线表示的是复合膜。 五、
【具体实施方式】
[0017] 非限定实施例叙述如下
[0018](一）、溶液的配制
[0019]l、3wt%大豆分离蛋白溶液
[0020] 将3份大豆分离蛋白加入97份去离子水中，室温搅拌4h，转速为400rpm。
[0021] 2、3wt%三聚磷酸钠溶液
[0022]将3份三聚磷酸钠加入97份去离子水中，室温下搅拌2h，转速为400rpm。
[0023] 3、3wt% 蒙脱土溶液
[0024]将3份蒙脱土加入97份浓度为lvt%(v/v)乙酸水溶液中，室温下搅拌2h，转速为 600rpm，用浓度为0.01m〇l/L的NaOH溶液调节溶液的pH值为8.0。
[0025] 4、10wt%乙烯-乙烯醇共聚物溶液
[0026] 将10份乙烯-乙烯醇共聚物加入90份浓度为88vt%(v/v)甲酸水溶液中，80°C下搅 摔2h，转速为600rpm。
[0027] 5、lwt%磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土溶液
[0028]取大豆分离蛋白溶液100份，搅拌下升温至35°C时加入三聚磷酸钠溶液3份继续搅 拌3.5h;再加入蒙脱土溶液20份继续搅拌2h，得到均质乳浊液;将所得乳浊液在lOOOOrpm下 离心5min，倒掉上层清液，向所得固体加入适量丙酮，洗涤，抽滤，最后将所得滤饼放入真空 干燥箱中，80°C下干燥24h，即得到磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土粉末。亦称有机改性蒙 脱土。
[0029]将1份磷酸化大豆分离蛋白插层蒙脱土加入99份浓度为88vt%(v/v)甲酸水溶液 中，80°C下搅拌lh，转速为600rpm。
[0030] 所述的份为质量份。
[0031](二)成膜 [0032]实施例1
[0033] 取10wt%乙烯-乙烯醇共聚物溶液100g，加入1000ml三口烧瓶中，水浴加热至60°C后，搅拌8h，得到均质涂膜液。
[0034]在AFA-III