玉米淀粉/TiO2纳米复合薄膜制备与性能

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.02.007

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (2): 45-50.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.02.007

玉米淀粉/TiO₂纳米复合薄膜制备与性能

高奇奇, 郝艳玲(), 程龙, 宋小双, 王世慧

兰州交通大学化学与生物工程学院，兰州 730070

收稿日期:2022-11-26 出版日期:2023-02-26 发布日期:2023-02-22
通讯作者: 郝艳玲（1968—），女，教授，从事环境化工材料研究，haoyl@mail.lzjyu.cn
E-mail:haoyl@mail.lzjyu.cn

Preparation and performance of corn starch/TiO₂ nanocomposite films

GAO Qiqi, HAO Yanling(), CHENG Long, SONG Xiaoshuang, WANG Shihui

School of Chemical and Biological Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China

Received:2022-11-26 Online:2023-02-26 Published:2023-02-22
Contact: HAO Yanling E-mail:haoyl@mail.lzjyu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以玉米淀粉为基质，结合纳米TiO₂，通过超声分散采用流延法制备了可生物降解的淀粉/TiO₂纳米复合薄膜，研究了纳米TiO₂对薄膜拉伸性能、阻隔性能及抗菌活性的影响，采用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）和X射线衍射仪（XRD）对复合膜的微观形貌和结构进行了表征。结果表明，淀粉/TiO₂纳米复合膜中TiO₂与淀粉分子间存在缔合作用，含适量TiO₂的复合膜组分之间有良好的相容性，与淀粉膜相比，纳米复合膜的拉伸性能和水蒸气阻隔性能得到有效改善，含0.8 % TiO₂（质量分数，下同）的纳米复合膜拉伸强度为7.54 MPa，比淀粉膜提高了53.9 %，水蒸气透过系数为5.50×10^-5 g/（mm·d），较淀粉膜降低了23.5 %，该复合膜同时表现出较好的紫外线隔离性能及抗菌活性。

关键词: 淀粉, 纳米二氧化钛, 降解, 复合薄膜

Abstract:

TiO₂ nanoparticles were incorporated into corn starch to prepare a series of biodegradable starch/TiO₂ nanocomposite films for food packaging through ultrasonic dispersion and solution casting. The effect of TiO₂ nanoparticles on the mechanical properties， water vapor resistance properties and antibacterial activities of the nanocomposite films were investigated. Scanning electron microscope， infrared spectrometer and X⁃ray diffractometer were used to characterize the morphology and microstructure of the films. The results indicated that the compatibility of corn starch with TiO₂ nanoparticles was enhanced at a proper addition amount of TiO₂nanoparticles due to the formation of molecular association. Compared to pure starch film， the nanocomposite films achieved an effective improvement in mechanical performance and vapor barrier property. The nanocomposite film containing 0.8 wt% TiO₂ nanoparticles presented tensile strength of 7.54 MPa and water vapor permeability of 5.50×10^-5 g/（mm·d）， which were 53.9 % higher and 23.5 % lower than those of pure starch film， respectively. The nanocomposite films exhibited a good antimicrobial capability and reduced transmittance of UV light.

Key words: starch, nano titanium dioxide, degradation, composite film

中图分类号:

TQ316.6

高奇奇, 郝艳玲, 程龙, 宋小双, 王世慧. 玉米淀粉/TiO₂纳米复合薄膜制备与性能[J]. 中国塑料, 2023, 37(2): 45-50.

GAO Qiqi, HAO Yanling, CHENG Long, SONG Xiaoshuang, WANG Shihui. Preparation and performance of corn starch/TiO₂ nanocomposite films[J]. China Plastics, 2023, 37(2): 45-50.

图/表 9

图1 不同TiO2含量薄膜表面的SEM照片

Fig.1 SEM images of the surfaces of films with different TiO2 content

图2 薄膜的FTIR谱图

Fig.2 FTIR spectra of the films

图3 薄膜的XRD谱图

Fig.3 XRD patterns of the films

图4 薄膜的拉伸强度和断裂伸长率

Fig.4 Tensile strength and elongation at break of the films

图5 薄膜的吸湿率

Fig.5 Moisture absorption of the films

图6 薄膜的水蒸气透过系数

Fig.6 Water vapor transmission coefficient of the films

图7 薄膜的紫外⁃可见吸收光谱

Fig.7 Ultraviolet⁃visible absorption spectra of the films

图8 薄膜的抑菌环

Fig.8 Inhibition zone of the films

TiO₂含量/%	DPPH自由基清除率/%	FRAP/mg
0	3.50±0.52^e	0.62±0.09^f
0.2	10.12±0.51^d	1.57±0.30^e
0.4	12.75±0.53^c	1.68±0.34^d
0.6	15.02±0.67^b	1.80±0.27^c
0.8	16.10±0.63^b	2.10±0.25^b
1.0	18.62.±0.86^a	2.44±0.09^a

表1 薄膜的抗氧化性

Tab.1 Antioxidant activities of the films

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玉米淀粉/TiO₂纳米复合薄膜制备与性能

Preparation and performance of corn starch/TiO₂ nanocomposite films

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