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食品包装行业急需可持续材料，研究人员以聚乙烯醇（Pv）为稳定剂，开发水基聚乳酸（PLA）涂层。通过两步乳化 - 蒸发法制备出多种 PLA/Pv 比的分散体，其复合膜性能受 Pv 浓度影响，该成果为食品包装材料研发提供新思路。
在当今时代，食品包装领域正面临着巨大的挑战。传统的非可再生塑料包装，不仅对环境造成了沉重的负担，还在食品保存方面存在诸多不足。多层系统的石油基聚合物阻隔材料虽有一定性能，但无法满足可持续发展的需求。聚乳酸（PLA）作为一种可降解的聚酯材料，本应是理想的包装材料，它具备良好的透明度、通用性和机械强度，然而其较差的热性能和阻隔性能却限制了它的广泛应用。而且 PLA 只能溶解在有机溶剂中，这使得在食品包装领域使用时，溶剂残留可能带来健康风险。在这样的背景下，研发新型的、性能优良且环保的食品包装材料迫在眉睫。
来自国外的研究人员为了解决这些问题，开展了关于设计新型水基聚乳酸（PLA）食品包装涂层的研究。他们将聚乙烯醇（Pv）作为稳定剂加入其中，希望通过调整 PLA 和 Pv 的比例，开发出具有 “可调” 性能的新型水基涂层。该研究成果发表在《Food Packaging and Shelf Life》上。
研究人员开展此项研究用到的主要关键技术方法包括：首先采用两步乳化 - 蒸发法制备水基 PLA 涂层，通过改变 Pv 浓度和稳定剂体积来获得不同 PLA/Pv 比例的分散体；接着对制备的乳液和分散体进行流变学表征；最后通过热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）等技术对复合膜的结构、热性能和阻隔性能进行测试分析 。
下面来看具体的研究结果：
- 乳液和分散体制备及表征：研究人员将 18%（w/v）的 PLA 乙酸乙酯溶液与不同体积、浓度在 2% - 11.6%（w/v）的 Pv 水溶液混合制备乳液，低浓度（2% w/v）Pv 溶液制备的乳液因稳定性差被舍弃。通过蒸发乙酸乙酯，成功获得了六种 PLA/Pv 比例在 42/58 - 70/30 之间的 PLA 分散体。这些分散体的流变特性和稳定性取决于聚合物浓度及各成分间的化学相互作用。
- 复合膜的结构和热性能：FTIR 分析表明复合膜中两种聚合物的化学基团之间存在相互作用，热重分析进一步证实了这一点。这说明 PLA 和 Pv 在复合膜中并非简单混合，而是发生了一定的相互作用，这种相互作用可能对复合膜的性能产生重要影响。
- 复合膜的阻隔性能：复合膜的水蒸气吸附和氧渗透率（PO2）受 Pv 浓度和相对湿度（RH）影响显著。在 Pv 比例最高、RH 最低时，PO2的降低最为明显。虽然随着 RH 增加，复合膜的 PO2有所上升，但与对照 PLA 膜相比，其氧气阻隔性能仍提高了 15 - 5 倍。这表明添加 Pv 能有效改善 PLA 膜的氧气阻隔性能，在食品包装中具有重要意义。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功开发出基于两种不同特性聚合物混合的水基涂层。这种涂层的技术性能可根据 PLA 和 Pv 的比例进行调节。尽管制备过程使用了有机溶剂，但通过消除和回收，确保了方法的绿色环保、无残留。该研究成果为食品包装行业提供了一种新的材料选择，有望在减少食品损失、替代传统非可再生塑料包装方面发挥重要作用。它不仅解决了 PLA 在食品包装应用中的一些关键问题，还为后续研发更高效、更环保的包装材料提供了宝贵的参考，推动了食品包装领域向可持续发展方向迈进。
