[发明专利]一种纤维素纳米纤维／多巴胺还原氧化石墨烯增强淀粉膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种纤维素纳米纤维/多巴胺还原氧化石墨烯淀粉膜及其制备方法，淀粉膜成分包含淀粉，聚乙烯醇，增塑剂，纤维素纳米纤维，多巴胺还原氧化石墨烯。淀粉膜制备步骤包括(1)多巴胺还原氧化石墨烯制备：多巴胺、三羟甲基氨基甲烷、水、氧化石墨烯混合水浴搅拌，用蒸馏水抽滤清洗。(2)溶液制备：纤维素纳米纤维、多巴胺还原氧化石墨烯、水超声波分散成悬浮液；配置聚乙烯醇水溶液；淀粉、增塑剂、水混合后水浴搅拌得到淀粉糊；(3)成膜液制备：将上述悬浮液、聚乙烯醇水溶液、淀粉糊超声波混合均匀得到成膜液；(4)膜制备：成膜液倾倒在成膜器上流延干燥成膜。本发明的优点在于：无毒无害，强度高、阻水阻气优良，用于保鲜包装、食品包装等领域。

技术领域

本发明属于食品包装加工技术领域，具体涉及一种纤维素纳米纤维/多巴胺还原氧化石墨烯增强淀粉膜的制备方法。

背景技术

目前，食品包装行业应用最多的是塑料包装材料，由于塑料具有较优良的力学、阻水阻气性能，并且目前的成熟生产工艺技术都使得塑料在包装行业广泛应用。然而，塑料难以生物降解的缺点，导致了严重的“白色污染”，严重危害生态系统，并且破坏环境。此外，塑料处理成本高，焚烧过程放出大量的有害气体，这已经成为各国政府亟待处理的难题。

20世纪70年代以来，各国科学家将研究目光转移到淀粉、蛋白质和纤维素等可生物降解的天然高分子材料上，由于其易得、高产、可降解、安全、环保等特点使其具备在食品包装领域上应用的潜力。其中，由天然生物可降解材料之一的淀粉制备可降解膜材料已具备较好的发展和应用前景。然而，纯淀粉膜材料的机械性能、耐湿热性能、热封性能等较差，在实际应用中受到较大限制。

还原氧化石墨烯具有良好的耐热性能和增强作用，可以作为其它基质材料的增强剂。中国专利申请《一种还原氧化石墨烯-纳米纤丝纤维素复合材料薄膜及其制法》(公开号CN 106084300 A)

公开了一种还原氧化石墨烯-纳米纤丝纤维素复合材料薄膜及其制法。所述制备方法包括以下步骤：(1)将石墨粉氧化剥离，然后加入纸浆迅速进行水解，继而终止反应，洗涤，过滤至滤饼pH呈中性；(2)滤饼再分散在水中，超滤，调节反应浴pH，还原，洗涤即得还原氧化石墨烯-纳米纤丝纤维素复合材料薄膜。本发明所述的制备方法操作简单安全，工艺流程短，产品物理性能和电性能优良，为高性能复合材料薄膜的制备提供了简单快捷的新方法。本发明制得的还原氧化石墨烯-纳米纤丝纤维素复合材料薄膜具有纳米纤丝纤维素尺寸分布窄，长径比，拉伸强度，弹性模量和电导率大等优点，可应用于复合材料领域。

纤维素纳米纤维(CNF)作为一种天然高分子材料，其可再生和可分解的其特殊的晶体结构和直径维度上的纳米级尺寸，使得CNF具有良好的力学性能，可以良好的填充并且增强其他基体，另外，其巨大的比表面积和大分子效应，还能吸附其他颗粒并阻止颗粒团聚沉降，帮助分散。

发明内容

本发明目的在于提供一种纤维素纳米纤维/多巴胺还原氧化石墨烯增强淀粉膜及其制备方法，使用纤维素纳米纤维良好的分散多巴胺还原氧化石墨烯，操作流程方便快捷、低成本、无污染，生产的淀粉膜拉伸强度和韧性高、透明度好、耐热性强、阻水阻气性能优良，具有良好的环境友好性特性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维素纳米纤维/多巴胺还原氧化石墨烯增强淀粉膜，包括以下重量份的组分：淀粉1～6份，聚乙烯醇0.5～3份，增塑剂0.3～1.8份，纤维素纳米纤维0.01～0.06份，多巴胺还原氧化石墨烯0.01～0.06份。

所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、大米淀粉、小米淀粉、玉米淀粉、高粱淀粉、豌豆淀粉、绿豆淀粉、山药淀粉、西米淀粉或莲藕淀粉。

所述聚乙烯醇质量浓度为5％。

所述增塑剂为木糖醇、山梨醇、甘露醇、丙二醇、甘油、果糖、蔗糖、领苯二甲酸二乙酯或三乙酸甘油酯。