一种新型改性PVC保鲜材料的工艺研究

2021-09-24和涛郭健太原市高分子材料研究中心山西太原030024

化工管理 2021年25期

和涛，郭健(太原市高分子材料研究中心，山西太原 030024)

0 引言

新鲜果蔬作为一个完整的活体，采摘后仍在呼吸，果品蔬菜采收后，水分供应被切断，而呼吸作用仍在进行，由于一部分水分被带走，造成果品蔬菜的萎蔫。而适当的包装可以减少果品蔬菜失水，使果品蔬菜近表面小环境的相对湿度达到接近饱和状态，从而减轻失水。另外，随着人民生活水平显著提高，水果作为人们生活的必需品其需求量也日益增加。水果不同于其他食品，对”新鲜”的要求非常高，随之而来的问题就是超市中水果的腐烂等浪费问题日益严重。因此，研制更为理想的果蔬产品保鲜包装材料显得非常迫切，具有重要的经济价值与意义。

本文通过纳米粒子改性PVC后制得新型果蔬保鲜材料。改性后的PVC作为支撑层和阻水层，产生的新材料具备了PVC的强度、韧性和较好的气体阻隔能力，同时又兼备了高强液体阻隔性能和优异的热合效果。

1 材料试剂与仪器

异丙醇胺、三甲醇丙烷、三乙醇胺，上海展云化工有限公司；7020E有机硅、7066A有机硅、7066B有机硅，道奇威(成都)科技有限公司；MHS01甲基硅油、MHS02甲基硅油，德州曼巴商贸有限公司；铝钛复合偶联剂，东莞市东佳化工原料有限公司；PVC粒料，深圳市慧鑫旺电子有限公司。

白度仪、相对着色力测试仪、氙灯耐候测试机。

2 实验方法

钛白粉粉料：有机处理剂加一定量水，搅匀，加入ZR-110型钛白粉，玻棒搅匀成糊状，烘干。

铝无机包覆：1%铝(条件同上无机处理)，水洗后抽滤饼，有机处理剂加一定量水，搅匀，加定量滤饼，玻棒搅匀成糊状，烘干。

硅铝无机包覆：1%硅、3%铝(条件同上无机处理)，水洗后抽滤饼，有机处理剂加一定量水，搅匀，加定量滤饼，玻棒搅匀成糊状，烘干。

笔者分别采用大庆、扬子等企业的PVC产品，选用5A分子筛和矿纤作为改性剂，与改性后的钛白粉进行混合，制得新型PVC果蔬保鲜材料，分别测试复合材料的力学性能、透氧率等指标[1]，并与纯料相比较，选出与改性材料匹配最优的品种。

3 结果与分析

3.1 成膜时酸度的考察

影响包膜的质量如薄膜的致密度，进而影响到包膜后钛白粉的耐候性，考察了不同酸度下包膜钛白粉的情况。

包膜时的pH值影响到钛白粉的耐候性，从包膜时的pH值和样品的酸溶率的关系可以看出，在pH为9.5～10.5时，酸溶率最低，也就是说耐候性最好。样品的耐候性最好，也就暗示包膜最致密连续。不同pH时包膜TiO2凝胶，结果证明在pH值为10左右时最好。这个时候的包膜对着色力都有所提高，高出了930的水平，而且在pH值为10时，不但达到了最好的耐候性，而且着色力也最好，达到了117%[3]。因此对二氧化硅的包膜，包膜时候的酸度采用pH=10。

3.2 钛白粉表面改性处理

通过未包膜的钛白粉经包覆无机氧化物膜后，再进行有机表面处理，可以明显提高产品在不同体系中的分散性与着色力等指标[4]，具体试验结果如表1所示。

表1 有机改性实验

通过优选，以配方YJD-3配方为基础，得到了改性后的二氧化钛能够达到的指标如下：

干粉白度 (蓝光白度)：97；

着色力(与国标比)：117%；

分散性 (在醇酸树脂中)： 17 μm；

耐候性(乳胶漆)：600 h不起泡，不剥落，无裂纹；粉化≤1级，变色≤2级。

3.3 改性剂与偶联剂的选择

在PVC的改性实验中，选用5A分子筛和矿纤作为改性剂，偶联剂选择铝钛复合偶联剂。原因主要有：5A分子筛是一种β晶型成核剂，将其作为填料加到聚乙烯中，5A分子筛既起到了填充剂的阻燃、耐磨、耐高温等作用，又起到了β晶型成核剂的提高抗冲击强度，改善蠕变性的作用。

矿物纤维是硅灰石原矿经特殊加工得到的纤维状、针状微粉，具有高的长径比外，无毒、低吸油性、低吸水性、高的热稳定性和化学稳定性、高白度等特性。矿纤作为新型的无机填料，价格低廉，来源充足，已开始在工业领域中应用。

铝钛复合偶联剂作为一种新型的聚丙烯偶联剂，该偶联剂兼具铝酸酯和钛酸酯偶联剂的特性，由于双金属中心原子结构的特点，它比纯钛酸酯、铝酸酯等传统偶联剂品种色泽浅，偶联活性高，显示出更加优异的偶联效果，可大大提高无机物和聚合物的相容性，降低填充物系黏度，增加无机填料在聚合物中的填充量，同时改善复合物的加工性能和物理机械性能[1-2]。

在复合体系的优化配比方面，选用扬子、大庆PVC原料，加入5A分子筛、矿纤与改性后的钛白粉，考察改性后的钛白粉对复合材料力学性能与材料透氧率的影响。如表2、表3所示，分别为不同配比的复合材料力学性能与透氧率的比较。