Page 169 - 《精细化工》2020年第5期
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第 5 期                    高红芳，等:  改性二氧化硅/乙基纤维素复合膜的制备及性能                                  ·1019·


            疏水性抗菌剂/抗氧化剂方便地添加至抗菌膜基质                             1.2   实验方法
            中，而且膜表面的疏水性可以减少运输过程中水滴                             1.2.1    改性 SiO 2（m-SiO 2）醇溶胶的制备
            在膜表面的停留时间，从而减少了包装膜水分透过                                 m-SiO 2 醇溶胶的制备参考文献[12]：将 0.5 g SiO 2
                                                      [6]
            量，保证了食品的水分活度，抑制微生物的生长 。                            粒子分散于 100 mL 乙醇溶液中，磁力搅拌 30 min，使
                 作为食品包装材料，必须考虑其安全性，乙基                          SiO 2 充分分散，并用氨水调节体系的 pH 为 10，将
            纤维素（EC）对人体是完全无毒的，美国、日本及                            上述溶液于 40 ℃加入 2 mL VTMOS，超声波辅助改
            欧洲等国家和地区允许 EC 用于医药和食品领域。                           性 2 h，得到 m-SiO 2 醇溶胶。
            EC 在药剂应用中可作片剂粘合剂、薄膜包衣材料，                           1.2.2    复合膜制备
            亦可用作骨架材料膜制备多种类型的骨架缓释片，                                 取 EC 粉末 5 g 加入装有 100 mL 乙醇的烧杯中，
                                                       [7]
            用作混合材料制备包衣缓释制剂、缓释微丸等 。                             置于 50 ℃水浴锅中，并不断搅拌使其充分溶胀，得
            在食品领域的应用主要是作为食品包装材料，但单                             到质量浓度为 50 g/L 的 EC 醇溶液。将 1.2.1 节中得
            独作为食品包装材料时，存在力学性能、水蒸气阻                             到的 m-SiO 2 醇溶胶与 EC 醇溶液按照不同体积比（1
            隔性、透明度较差的缺点。因此，必须对其进行改                             ︰4、2︰3、3︰2、4︰1）进行混合，即得到不同混
            性来改善包装特性。目前，改性方法多为共混法，                             合成膜液，在上述混合液中加入甘油作为增塑剂，
                                          [9]
                                [8]
            将其与魔芋葡甘聚糖 、壳聚糖 等聚合物基质混                             搅拌使其混合均匀（甘油为 EC 质量的 25%），取 50 mL
            合，虽然可以改善单一 EC 膜的性能，但是，这些                           成膜液在 20 cm×20 cm 规格的玻璃板上采用流延法
            亲水性物质的引入会降低膜的疏水性。除了将不同                             成膜，50 ℃干燥 2 h，揭膜后于 25 ℃，53%相对湿
            性质聚合物混合可以改善膜材料的性能之外，纳米                             度（饱和硝酸镁溶液）的干燥器中平衡 48 h 备用。
            粒子由于其独特的性能，在改善高分子聚合物膜材                             为了方便记录，根据成膜液中 m-SiO 2 醇溶胶所占体
            料性能方面也表现出一定的优势。纳米 SiO 2 是一种                        积分数，将膜分别标记为 EC-Si 1 、EC-Si 2 、EC-Si 3 、
            无毒、无味、无污染无定型的粉末，纳米 SiO 2 的体                        EC-Si 4 。
            积效应和量子隧道效应使其深入到高分子化合物的                             1.2.3    荷载姜黄素复合膜的制备及其缓释性研究
            π 键附近，与其电子云发生重叠，形成空间网络结                                以疏水性抗菌剂姜黄素为代表，研究其在膜材
            构，从而改善膜的机械性能、透气性及透湿性                      [10] 。   料中的释放性。荷载姜黄素膜的制备：综合以上制
            而纳米粒子的分散性、纳米粒子与聚合物基质之间                             备的 m-SiO 2 与 EC 复合膜的各项性能，选择 EC-Si 3
            的相互作用以及纳米粒子在聚合物基质中的含量对                             膜作为疏水性姜黄素的荷载基质，即在 EC-Si 3 成膜
            膜性能的影响起着至关重要的作用                [11] 。              液中加入姜黄素，姜黄素的添加量为 EC 质量的 5%，
                 本文选用 EC 为基质，与 SiO 2 纳米粒子共混改                   混合均匀后按照 1.2.2 节的方法制备薄膜。
                                                                   姜黄素释放性研究：根据 GB/T 31604.1—2015
            性，制备 EC-SiO 2 疏水抗菌膜，同时为了改善 SiO 2
            的分散性以及浸润性，用乙烯基三甲氧基硅烷                               《食品安全国家标准  食品接触材料及制品迁移试
                                                               验通则》中规定，选用蒸馏水、正己烷分别作为水
            （VTMOS）对纳米 SiO 2 进行改性，并通过改变 SiO 2
                                                               性食品模拟液和脂类食品模拟液，将含有姜黄素的
            在聚合物基质中的添加量来获得性能优异的疏水性
                                                               膜样品（2 cm×2 cm）放入棕色顶空瓶中，分别加入
            复合材料，为开发新型疏水性抗菌膜提供理论依据。
                                                               预温好的 40  mL  的 25 ℃正己烷与水模拟液，每隔
            1    实验部分                                          一段时间，取出 2 mL 模拟液，并补加 2 mL 模拟液
                                                               使模拟液总体积保持不变，摇匀密封。根据实验得
            1.1   试剂与仪器                                        出姜黄素的最大吸收波长为 425 nm，用紫外-可见分
                 EC，医药级，科密欧化学试剂有限公司；纳米                         光光度法测定其吸光度，计算模拟液中姜黄素的含
            SiO 2，粒径 425 nm，江西辉明化工有限公司；乙烯                      量。并以时间为横坐标，以释放率为纵坐标，绘制
            基三甲氧基硅烷（VTMOS），质量分数 98%，国药                         释放曲线。
            集团化学试剂有限公司；无水乙醇，天津市红岩化                             1.3    结构表征与性能测试
            学试剂厂；氨水，天津市富宇精细化工有限公司。                                 SEM 观察：采用场发射扫描电子显微镜观察膜
                 S4800 型场发射扫描电镜，日本理学公司；                        的形貌，测试时样品经真空喷金处理。
            VECTOR-22 型红外光谱仪，德国 Bruker 公司；                         红外光谱分析：采用 FTIR 对成膜液进行分析。
            W3/060 型水蒸气透过仪，济南兰光机电技术有限公                         测试前，将溴化钾（KBr）于 100 ℃下干燥 12  h，
            司；DSA100 型接触角测试仪，德国 Kruss 公司；                      去除水分。将 KBr 用压片机压片，用毛细管将成膜
            AI-3000 型微控电子万能试验机，高铁检测仪器（东                        液均匀涂于 KBr 片上，用吹风机吹干，进行红外扫
                                                                                         –1
                                                                                                          –1
            莞）有限公司。                                            描。扫描范围为 400~4000 cm ，扫描间隔 4 cm ，
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