冻融循环通过增强氢键作用提升鱼明胶/玉米淀粉薄膜力学性能

本文创新性地将冻融循环（Freeze-thaw cycle）技术应用于熔融挤出的鱼明胶（FG）/玉米淀粉（CS）复合薄膜改性。研究发现该处理使薄膜拉伸强度（TS）提升近50%（达17.77 MPa），玻璃化转变温度（Tg）升至110?°C，并通过强化分子间氢键形成致密网络结构，显著优化水蒸气阻隔性（1036?g/(m2?24?h)）和耐水性（溶胀率262%），为高性能生物基包装材料开发提供新策略。

　　

亮点

冻融循环通过增强氢键作用显著提升鱼明胶/玉米淀粉薄膜的力学性能

章节摘要

材料

玉米淀粉购自恒仁工贸有限公司（山东，中国），鱼明胶（从鱼鳞中提取）购自郑州超凡化工有限公司（河南，中国），甘油（≥99%）由泰坦科技股份有限公司（上海，中国）提供，纳米二氧化硅（nano-SiO₂）购自寿光邦泽化工有限公司（山东，中国）。

薄膜制备

首先按比例混合物料，其中纳米二氧化硅添加量为5%（w/w，以鱼明胶为基准，下同）...

傅里叶变换红外光谱（FTIR）

鱼明胶复合薄膜的FTIR光谱如图1所示。薄膜各组分间未发生化学反应，但部分峰强度发生变化且位置发生偏移。为探究淀粉添加和慢速冻融循环处理对鱼明胶膜的影响，我们采用既往方法分析了蛋白质中几个常用的酰胺特征谱带：酰胺A带（涉及N–H和O–H基团的伸缩振动）、酰胺B带（N–H伸缩振动的耦合）...

结论

本实验中，经过冻融循环处理后，鱼明胶/玉米淀粉-慢速冻融循环（FG/CS-SFTC）薄膜的拉伸强度（TS）从11.89 MPa提升至17.77 MPa（增幅近50%），玻璃化转变温度（T_g）从93°C升高至110°C。薄膜更为致密的微观结构使其水蒸气透过率（1036 g/(m²?24 h)）和耐水性（溶胀率262%）进一步降低。FTIR、X射线衍射（XRD）和分子间作用力测试结果表明，冻融循环强化了鱼明胶和玉米淀粉分子链间的氢键相互作用，赋予了其分子...