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食品连卷袋是日常生活中的必备品,通常采用极难降解的热塑性树脂制成,是造成白色污染的主要原因,随着食品包装不断地发展,可降解食品连卷袋成为食品包装新趋势,也是当今解决白色污染的主要手段之一。聚乳酸(别名聚丙交酯)是一种由玉米深加工制得的新型环保材料,采用玉米为原材料经发酵、聚合而成,制备过程环保无污染,降解产物主要为二氧化碳和水,不造成二次污染。相比于众多以化工原料为主的可降解热塑性树脂,聚乳酸的优良特性,使它成为制作可降解食品连卷袋的最佳材料。但聚乳酸吹塑成袋后存在着封合强度差,使用过程中易损坏,总迁移量较大,不利于接触食品等缺点,不宜直接用于制造食品连卷袋。本研究选取不同比例的可生物降解无污染材料聚乳酸(下文中简称PLA)与聚乙烯(下文中简称PE)、聚丙烯(下文中简称PP)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(下文中简称PBAT)三种理化性能较佳的聚合物共混,对聚乳酸可降解食品连卷袋改性,对改性后的聚乳酸可降解食品连卷袋理化性能进行分析,通过生物降解堆肥实验研究其降解环境与性能,以期为后续的工业化生产提供理论支持。本论文的主要研究内容及结论如下:制备了不同比例(PLA占比30%、40%、50%、60%、70%以及纯PLA对照)PLA/PE、PLA/PP、PLA/PBAT共混树脂颗粒、片材,经吹塑、压制成相应食品连卷袋。(1)通过红外分析确认各共混食品连卷袋的特征吸收峰与纯PLA和相应的PE、PP、PBAT纯品特征峰位置几乎相同,无新峰出现。在共混过程中,均未生成新的基团及物质。峰的强度变化由于共混食品连卷袋中PLA/PE、PLA/PP、PLA/PBAT相对含量不同引起的。在本实验条件下PLA/PE、PLA/PP、PLA/PBAT均是物理学上共混。在离子色谱测试中PLA/PP、PLA/PBAT聚乳酸含量与投料量相符,说明PLA与PP、PBAT共混均匀,具备制备食品连卷袋的条件。PLA/PE共混食品连卷袋PLA测试含量与投料比无一一对应关系,测试结果为PE1(30%):28.54%,25.24%,27.14%、PE2(40%):39.01%,37.21%,37.65%、PE3(50%):50.87%,47.64%,48.34%、PE4(60%):56.21%,59.75%,57.85%、PE5(70%):70.05%,69.85%,69.67%,说明在本实验条件下PLA/PE混合不均匀,不具备共混食品连卷袋制备条件,不进行后续实验研究。(2)在总迁移量试验中,PLA/PP共混食品连卷袋低温(20℃,40℃)各食品模拟物总迁移量均低于(或等于)对照组,高温(60℃,80℃)各食品模拟物总迁移量均高于对照组,在80℃条件下各食品模拟物的总迁移量均大幅增加,测试结果为4%乙酸模拟物(80℃,1 h)对照组(100%)7.3 mg/L,不同比例的PLA/PP共混食品连卷袋最小值为7.5 mg/L,最大值为9.1 mg/L,均高于对照组,不同比例的PLA/PBAT共混食品连卷袋最小值为4.2 mg/L,最大值为7.0 mg/L,均低于对照组;10%乙醇模拟物(80℃,1 h)对照组(100%)5.3 mg/L,不同比例的PLA/PP共混食品连卷袋最小值为5.4 mg/L,最大值为6.9 mg/L,均高于对照组,不同比例的PLA/PBAT共混食品连卷袋最小值为3.2mg/L,最大值为5.2 mg/L,均低于对照组;异辛烷模拟物(80℃,1 h)对照组(100%)9.8 mg/L,不同比例的PLA/PP共混食品连卷袋最小值为10.7 mg/L,最大值为13.9 mg/L,均高于对照组,不同比例的PLA/PBAT共混食品连卷袋最小值为7.2 mg/L,最大值为8.9mg/L,均低于对照组。封合强度试验中,纯PLA食品连卷袋封合强度为PLA(100%)3.8 N/15 mm,PP、PBAT的参入对于PLA食品连卷袋的封合强度改性效果明显,当PP或PBAT掺入量达到50%时就可显著提高塑料袋制品的封合强度,封合强度为PP3(50%)9.7 N/15 mm、PBAT3(50%)13.6 N/15 mm。相同PLA掺杂量下PLA/PBAT共混食品连卷袋封合强度高于PLA/PP共混食品连卷袋封合强度。考虑到食品连卷袋需盛装高温食品,PLA/PP共混食品连卷袋在高温条件下总迁移量大幅增加,均高于对照组,PLA/PBAT共混食品连卷袋各条件下总迁移量均低于对照组。并且当PLA掺入等量比例时,PLA/PBAT共混连卷袋时封合强度高于掺入PP,PLA/PP共混食品连卷袋不进行后续实验研究。(3)共混食品连卷袋降解过程中主要为PLA降解,所以选择纯PLA食品连卷袋进行堆肥实验筛选堆肥条件。堆肥降解实验过程中主要影响微生物活性因素为温度、湿度、pH值。在单因素试验的基础上,通过响应面试验优化堆肥降解实验条件。经Design-Expert8.0.6 Trial分析得到最佳堆肥降解条件为:温度:28℃、湿度:60%、初始pH=6.5,90天时生物降解率达到79.8%,说明此模型有效且优化结果可靠。(4)PLA/PBAT共混物食品连卷袋堆肥降解实验,设置堆肥试验系统的体系温度28℃、湿度60%、初始pH=6.5。堆肥降解实验结果为PBAT1(30%)82.3%、PBAT2(40%)85.6%、PBAT3(50%)83.4%、PBAT4(60%)81.9%、PBAT5(70%)80.7%、对照组(100%)79.2%。说明PLA/PBAT共混食品连卷袋中PBAT的加入均对PLA的分解速率有所提高,提高值在1.7%~3.1%之间。这可能是因为PBAT共混时相当于对PLA的分散,使得实验组连卷袋PLA在降解后期更容易被分解。PLA含量为40%时,PLA/PBAT共混连卷袋降解性能最佳。研究表明,在本实验范围内PBAT是对PLA可降解食品连卷袋的最佳改性材料,其共混制品理化性能优异,降解条件适用于垃圾掩埋,降解性能优异。在PLA投料比为40%时,所制得的食品连卷袋综合性能达到最佳。