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这篇综述聚焦食品接触用无氟防油剂。文中介绍含氟防油剂的危害与局限,详细阐述无氟防油剂(如丙烯酸酯、壳聚糖、纤维素和蛋白质类)的研究现状,分析各类防油剂优缺点,对其发展进行展望,为相关领域提供参考。
引言
日常生活中,大多数食品都含有油脂类物质,因此食品接触包装必须具备一定的防油性。传统的塑料包装虽带来便利,但因其难以降解,造成了严重的 “白色垃圾” 问题,部分还含有有毒单体,如苯乙烯,会迁移至食品中危害健康 。
纸质材料作为可生物降解材料,来源广泛,具备可再生、可生物降解和可回收的优点,在食品包装领域极具发展潜力。然而,它天然防油性差,内部结构疏松多孔,纤维表面富含极性基团,表面能高,致使油脂易渗透。
为提高纸质材料防油性,常用方法包括增加打浆度、涂覆聚合物层和添加防油剂。但增加打浆度会使纸张易撕裂、抗撕裂性降低、平整度下降且能耗增加;涂覆聚合物层难以降解和回收;含氟防油剂虽能赋予纸张良好的防水、防油、热稳定和化学稳定性,却会产生有害物质,如全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA),PFOA 已被国际组织列为致癌物,对人体健康和生态环境存在潜在风险,因此含氟防油剂逐渐被美国、欧盟等国家禁止使用。开发环保、易降解、安全健康的无氟防油剂成为大势所趋。目前,无氟防油材料主要集中在生物基领域,已有研究报道的包括淀粉、蛋白质、海藻酸钠和纳米复合材料等 。
含氟防油剂的发展
自 20 世纪 40 年代起,各种全氟和多氟烷基化合物(PFAS)及其衍生物不断被开发和应用。“全氟” 意味着有机化合物中仅含碳原子和氟原子(与碳原子相连的氢原子全部被氟原子取代),“多氟” 则指有机化合物中至少含有两个氟原子(氢原子部分被氟原子取代)。含氟防油剂在纸张领域应用广泛,主要为全氟烷基类型,包括配合物、共聚物以及磷酸酯 / 盐等 。
无氟防油剂的发展
随着含氟防油剂对人体健康和环境危害的逐渐显现,相关限制性法律不断增多,含氟防油剂终将被社会市场淘汰,无氟防油剂的发展势不可挡。无氟防油剂主要包括生物基防油剂和丙烯酸酯防油剂,其防油机制与含氟防油剂不同。
生物基防油剂,如壳聚糖、纤维素、蛋白质等,具有安全环保、易降解和可再生的优点。通过对这些天然聚合物材料进行物理或化学改性,可以制备出多功能防油剂,提高其防水防油性、机械强度、可回收性和气体阻隔性能 。
丙烯酸酯防油剂则是利用丙烯酸酯类单体通过聚合反应制备而成。这类防油剂可以通过调整单体组成和聚合工艺,实现对防油性能的调控,在食品包装领域也展现出一定的应用潜力 。
总结与展望
近年来,市场上常见的食品包装纸材料多使用含氟防油剂处理,以降低表面能,获得良好的防水防油性能。但随着研究深入,发现含氟防油剂会释放有害物质,不仅可能破坏臭氧层、污染水和土壤,进而污染食品,危害人体健康。
无氟防油剂作为含氟防油剂的替代品,具有广阔的发展前景。通过对生物基材料和丙烯酸酯等的研究和开发,有望制备出性能优异、环境友好的多功能防油剂,推动食品接触用无氟防油剂的发展,满足食品包装在防油、透气、环保、可回收和耐高温等方面的需求,保障人体健康和生态环境安全 。