Page 54 - 精细化工2019年第12期

·2382· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

结构表现为以弹性作主导，体系呈现出一定的固体 显著减小，膜的阻隔性能增强。这是由于添加具有
特征，此时整个体系具有良好的凝胶性 [27] 。观察样 长碳链结构的油酸使体系极性降低，膜中聚合物分
品的 tanδ 变化曲线与 tanδ=1 横截线可知，添加油酸 子与 H 2O 和 O 2 的作用力减弱，并且在膜液干燥过程
后样品的 tanδ 值先下降到 1，说明油酸加入膜液中 中疏水性的油酸分散在聚合物中，由于油酸与水分子
可以使体系更快呈现出凝胶性，这可能是由于油酸 产生斥力，使疏水基团附近的水分子之间氢键键合作
的添加使聚合物间的缠结效应及分子间的氢键作用 用增强，产生疏水水合作用 [32] ，使水蒸气不易透过。
力增强所致 [29] 。 2.3.2 复合膜的机械性能
复合膜的抗拉强度与断裂伸长率如表 3 所示，
膜的断裂伸长率随着油酸含量增大逐渐增大，其中
OA-45 膜断裂伸长率最大，为 42.72%，这是由于油
酸和玉米醇溶蛋白均为疏水性物质，添加少量的油
酸分子可以较容易分散到成膜基质中，削弱膜中聚
合物分子间的应力 [33] ，从而降低结构的刚性，复合
膜弹性增强，断裂伸长率增大；随着油酸添加量增
大，膜的抗拉强度先呈增大趋势，OA-15 膜抗拉强
度最大，为 51.04 MPa。这可能是由于油酸用量较小
时，油酸分子介入壳聚糖和玉米醇溶蛋白分子间，

图 4 复合膜液体系 tanδ 随扫描频率变化曲线 增加分子相对移动，增强膜的柔韧性，提高膜的抗
Fig. 4 Tanδ curves of film-forming solutions with scanning 拉强度，当油酸添加量达到一定值后，薄膜的拉伸
frequency [34]
强度开始逐渐降低，根据自由体积理论 ，聚合物
2.3 复合膜性能考察 与增塑剂均占有自由体积或有产生自由体积的能
2.3.1 复合膜的厚度和透气性 力，大量的油酸会使膜中壳聚糖和玉米醇溶蛋白聚
复合膜的厚度和透气性如表 3 所示。随着油酸 合物分子的自由体积增大，阻碍壳聚糖和玉米醇溶
添加量的增大，复合膜厚度由 0.0604 mm 增大到 蛋白分子间结合，并且增塑剂的黏度较低，添加过
0.1194 mm，这与 Ghasemlou 等 [30] 利用甘油增塑开 量的油酸导致薄膜的结构软化，其抗拉强度也随之
菲尔多糖可食性膜，发现膜的厚度随着甘油含量增 降低。这与王大为等 [35] 研究山梨醇影响玉米醇溶蛋
大而增大的结果一致。这可能是由于成膜基质中含 白膜抗拉强度的结果一致。GB/T 24334—2009 规定
有分散的油酸分子，使得膜基质中聚合物链间的间 食品包装膜抗拉强度≥30 MPa，断裂伸长率≥20%，
隙增大，导致制成的薄膜厚度增加 [31] 。复合膜的水 而 OA-30 膜的抗拉强度为 36.37 MPa，断裂伸长率
蒸气透过性和氧气透过性随着油酸添加量的增大而 为 22.32%，机械性能表现优良。

表 3 复合膜的厚度、透气性和机械性能
Table 3 Thickness, permeability and mechanical properties of blend films
水蒸气透过性/ 氧气透过性/
厚度/mm 2 2 抗拉强度/MPa 断裂伸长率/%
〔g·mm/（m ·d·kPa）〕 〔g·mm/（m ·d·kPa）〕
c
CK 0.0604±0.0025 c 30.06±1.01 a 19.52±1.65 a 32.09±1.45 14.64±2.18 c
a
OA-15 0.0616±0.0064 c 27.33±0.87 b 14.57±1.46 a 51.04±2.14 17.86±1.49 c
b
b
OA-30 0.0836±0.0042 25.81±2.05 b 9.65±0.82 b 36.37±1.21 22.32±2.41 b
d
OA-45 0.1194±0.0093 a 16.77±0.98 c 6.34±0.91 c 16.48±1.02 42.72±2.26 a

2.3.3 复合膜的微观结构观察 油酸的复合膜表面都较为平整均匀，无气孔或裂纹。
增塑剂与成膜分子间作用力形式及强弱会影响 随着油酸添加量增大，可以观察到膜中颗粒尺寸增
膜的致密性和均匀程度，通过扫描电镜可以观察复 大，该结果与表 1 中复合膜液的粒径变化规律相符
合膜的均匀度和网络结构，从而判断增塑剂对膜的 合。王大为等 [35] 在研究增塑剂对玉米蛋白膜表观的
改善效果 [36] 。复合膜微观结构如图 5 所示。 影响时发现，添加油酸使样品表面更加光滑。由于
由图 5 可知，CK 复合膜微观结构松散、表面较 油酸是两性物质，可以与玉米醇溶蛋白的极性基团
粗糙，能明显观察到玉米醇溶蛋白颗粒结构。添加 和非极性基团结合，并且玉米醇溶蛋白含有 50%以