用于高原环境的耐压食品包装复合膜及其制备方法

技术领域

本发明属于工业包装材料领域，涉及一种食品包装复合膜，尤其是涉及一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜及其制备方法。

背景技术

复合型食品包装膜是常见的包装材料，用于密封食品或日用品，起到保鲜及储存的作用。随着材料领域的不断发展，对于新型包装材料的要求也越来越高，从而满足严苛的使用环境。

我国地理环境复杂，地势高低落差大，高原环境具有辐射强、低压、缺氧的特点，传统的复合型食品包装膜在密封状态下进入高原环境中后容易出现涨袋的现象，导致包装膜变形甚至出现破裂的情况，严重影响其储存的效果。因此，需要对复合型食品包装膜进行改进以适应高海拔环境。

公告号为CN106903951B的中国发明专利公开了一种适用于高原环境的耐压食品包装复合膜及其制备方法，复合膜依次包括电晕层、中间层和热封层，热封层21-28％、中间层52-59％以及电晕层20％；电晕层的原料为两元共聚PP；中间层的原料包括均聚PP和POE弹性体，热封层的原料包括三元共聚PP、抗粘连剂和POE弹性体。

上述技术方案的包装复合膜提高了产品的抗冲击性和耐压性能，但由于其原料的局限性，使其抗涨袋能力较差，容易发生形变。

发明内容

本申请的目的是针对上述问题，提供一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜及其制备方法；

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本申请创造性地提供了一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜，包括复合膜，所述复合膜的原料包括：植物淀粉、羟丙基甲基纤维素、茂金属聚乙烯、玉米皮提取物、弹性体、海藻酸钠、增韧剂和助剂。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述复合膜的原料以重量份计包括：55-64份植物淀粉、20-35份羟丙基甲基纤维素、20-35份茂金属聚乙烯、5-15份玉米皮提取物、8-12份弹性体、2-13份海藻酸钠、1-10份增韧剂和1-10份助剂。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述玉米皮提取物为脱脂玉米皮半纤维素。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述植物淀粉为玉米淀粉、绿豆淀粉、小麦淀粉、高粱淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述弹性体为聚酰胺热塑性弹性体、热塑性聚烯烃弹性体或乙烯共聚物热塑性弹性体中的一种或多种。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述增韧剂为聚氨酯类增韧剂、聚烯烃增韧剂或聚酯类增韧剂中的一种或多种。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述助剂为抗氧化剂、抗静电剂、光稳定剂和滑爽剂中的一种或多种。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜中，所述抗静电剂为非离子抗静电剂；所述爽滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺或有机硅滑爽剂中的一种或多种。

本申请还创造性地提供了一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜的制备方法，包含以下步骤：

1)1)将植物淀粉与玉米皮提取物以设定比例混合成预混物，预混物与水配置成水溶液，在80-100℃下糊化25-40min；

2)将糊化的水溶液降温至50-60℃，按设定比例加入羟丙基甲基纤维素、弹性体、茂金属聚乙烯、海藻酸钠、增韧剂和助剂混合后通过双螺杆挤出机熔融挤出得到熔融液；

3)将熔融液在70℃下压经喷唇均匀分布在流延钢板上以70-90℃烘干形成复合膜。

在上述的用于高原环境的耐压食品包装复合膜的制备方法中，步骤1)中，所述水溶液中预混物与水的重量比为1:10；步骤2)中，双螺杆挤出机熔融温度为240-270℃。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供的复合膜通过玉米皮提取物进行改性，使其具有较高的抗冲击能力和拉伸强度，同时具有较小的断裂伸长率，使产品不易形变，具有尺寸稳定性，能够适应高原环境带来的气压差，避免涨袋而导致破裂。

茂金属聚乙烯与常规聚乙烯相比，分子量分布集中，且具有良好的加工性能，用于与植物淀粉共混不仅具有增容效果，有效改善了体系的均匀度，从而改善了产品的拉伸强度。并且，茂金属聚乙烯具有相对规整的支链，支链间滑动产生较大的摩擦力，从而增强拉伸强度。

脱脂玉米皮半纤维素通过氢氧化钙溶液从脱脂玉米皮中提取得到，属于非纤维素多糖。具有一定的分支度，在共混体系中，能够通过氢键与大分子聚合物交织形成网状结构，从而调节聚合物的力学系能，使其不易形变。

具体实施方式

通过以下具体实施例进一步阐述；

实施例一

一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜，其特征在于，包括由复合纤维制成的无纺布材料，复合膜的原料以重量份计包括：55份植物淀粉、20份羟丙基甲基纤维素、35份茂金属聚乙烯、15份玉米皮提取物、12份弹性体、2份海藻酸钠和1份助剂。

具体而言，玉米皮提取物为脱脂玉米皮半纤维素。植物淀粉为玉米淀粉。弹性体为聚酰胺热塑性弹性体。海藻酸钠能够进一步改善相容性，提升共混体系的加工性能。助剂为抗氧化剂、抗静电剂和滑爽剂。抗氧化剂、抗静电剂和滑爽剂的比例为2:1:5。抗氧化剂选用亚磷酸酯。抗静电剂为非离子抗静电剂。滑爽剂为油酸酰胺。茂金属聚乙烯采用茂金属线型低密度聚乙烯。

脱脂玉米皮半纤维素的提取方法具体为：

将玉米皮磨碎过100目筛后用无水乙醚脱脂，脱脂后的玉米皮粉末用耐高温α-淀粉酶溶液在pH6.5时水解3h，离心回收残渣。将残渣用去离子水浸泡1h后，低温烘干，保存备用。

将备用的玉米皮残渣以1:10(g/mL)的固液比加入0.3％氢氧化钙水溶液中，在60℃恒温水浴环境下振荡提取4h，抽滤得到滤液。

将滤液以浓醋酸或6mol/L氢氧化钠溶液中和至pH7，将提取液低温浓缩至10ml，搅拌提取物并注入40mL无水乙醇洗涤12h。

分离沉淀物，用60℃干燥24h得到脱脂玉米皮半纤维素。

上述用于高原环境的耐压食品包装复合膜的制备方法，包含以下步骤：

1)将植物淀粉与玉米皮提取物以上述比例混合成预混物，预混物与水以1:10的重量比配置成水溶液，在80℃下糊化30min；

2)将糊化的淀粉水溶液降温至50-60℃，按上述比例加入羟丙基甲基纤维素、弹性体、茂金属聚乙烯、海藻酸钠、增韧剂和助剂混合后，一同通过双螺杆挤出机以240-270℃熔融挤出得到熔融液；

3)将熔融液在70℃下压经喷唇均匀分布在流延钢板上以70-90℃烘干形成复合膜。

实施例二

一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜，其特征在于，包括由复合纤维制成的无纺布材料，复合膜的原料以重量份计包括：64份植物淀粉、35份羟丙基甲基纤维素、28份茂金属聚乙烯、8份玉米皮提取物、8份弹性体、9份海藻酸钠5份助剂。

具体而言，玉米皮提取物为脱脂玉米皮半纤维素。植物淀粉为玉米淀粉和绿豆淀粉以8:1的重量比混合的混合物。弹性体为热塑性聚烯烃弹性体。助剂为抗氧化剂、抗静电剂、光稳定剂和滑爽剂。抗氧化剂、抗静电剂、光稳定剂和滑爽剂的比例为3:3:1:2。抗氧化剂选用亚磷酸酯。抗静电剂为非离子抗静电剂。滑爽剂为有机硅滑爽剂。茂金属聚乙烯采用茂金属线型低密度聚乙烯。

脱脂玉米皮半纤维素的提取方法同实施例一。

上述用于高原环境的耐压食品包装复合膜的制备方法，包含以下步骤：

1)将植物淀粉与玉米皮提取物以上述比例混合成预混物，预混物与水以1:10的重量比配置成水溶液，在95℃下糊化27min；

2)将糊化的淀粉水溶液降温至50-60℃，按上述比例加入羟丙基甲基纤维素、弹性体、茂金属聚乙烯、海藻酸钠、增韧剂和助剂混合后，一同通过双螺杆挤出机以240-270℃熔融挤出得到熔融液；

3)将熔融液在70℃下压经喷唇均匀分布在流延钢板上以70-90℃烘干形成复合膜。

实施例三

一种用于高原环境的耐压食品包装复合膜，其特征在于，包括由复合纤维制成的无纺布材料，复合膜的原料以重量份计包括：60份植物淀粉、28份羟丙基甲基纤维素、24份茂金属聚乙烯、6份玉米皮提取物、10份弹性体、12份海藻酸钠和4份助剂。

具体而言，玉米皮提取物为脱脂玉米皮半纤维素。植物淀粉为玉米淀粉和小麦淀粉以5:1的重量比混合的混合物。弹性体为乙烯共聚物热塑性弹性体，具体选用乙烯辛烯共聚物热塑性弹性体。助剂为抗氧化剂、抗静电剂和滑爽剂。抗氧化剂、抗静电剂和滑爽剂的比例为1:1:3。抗氧化剂选用亚磷酸酯。抗静电剂为非离子抗静电剂。滑爽剂为油酸酰胺和芥酸酰胺以1:1.25的重量比混合的混合物。茂金属聚乙烯采用茂金属线型低密度聚乙烯。

脱脂玉米皮半纤维素的提取方法同实施例一。

上述用于高原环境的耐压食品包装复合膜的制备方法，包含以下步骤：

1)将植物淀粉与玉米皮提取物以上述比例混合成预混物，预混物与水以1:10的重量比配置成水溶液，在90℃下糊化40min；

2)将糊化的淀粉水溶液降温至50-60℃，按上述比例加入羟丙基甲基纤维素、弹性体、茂金属聚乙烯、海藻酸钠、增韧剂和助剂混合后，一同通过双螺杆挤出机以240-270℃熔融挤出得到熔融液；

3)将熔融液在70℃下压经喷唇均匀分布在流延钢板上以70-90℃烘干形成复合膜。

对比例一

本对比例与实施例一基本相同，不同之处在于：不添加有玉米皮提取物。

对比例二

本对比例与实施例一基本相同，不同之处在于：将茂金属聚乙烯替换成常规的线型低密度聚乙烯。

对比例三

本对比例与实施例一基本相同，不同之处在于：不添加弹性体。

对比例四

本对比例与实施例一基本相同，不同之处在于：淀粉的添加量为80重量份。

测试例一

将实施例一、实施例二、实施例三、对比例一、对比例二和对比例三中的复合膜分别进行拉伸强度和断裂伸长率的测试，结果见下表1所示：

表1各复合膜拉伸强度和断裂伸长率测试结果一览表

通过上表可知，采用本发明制备的复合膜具有更优的拉伸强度和较低的断裂伸长率，即，添加了玉米皮提取物的复合膜具有更高的拉伸强度和更小的断裂伸长率；添加茂金属聚乙烯比聚乙烯和弹性体有助于提升复合膜的拉伸强度。本发明复合膜用于高原环境中，能够在保证足够拉伸强度的同时有效避免涨袋导致的变形。

测试例二

将实施例一、实施例二、实施例三、对比例一、对比例三和对比例四中的复合膜分别进行耐压性能测试，选用ABT-3100压力容器进行测试，通过测试气雾罐盖面爆破压力极限值，结果见下表2所示：

表2各复合膜耐压强度测试结果一览表

通过上表可知，采用本发明制备的复合膜具有更优的耐压强度，即，添加玉米皮提取物、弹性体以及减少植物淀粉的添加量能够改善复合膜的耐压强度，用于高原环境中，能够抵抗复合膜内外的压力差。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了复合膜、植物淀粉、羟丙基甲基纤维素、玉米皮提取物、弹性体、茂金属聚乙烯、海藻酸钠和助剂等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。