竹粉木质纤维素/PBAT可降解生物复合膜在食品包装材料中的应用：性能增强与环保替代

为应对不可降解塑料污染问题，研究人员通过熔融共混和热压技术制备竹粉木质纤维素/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)可降解生物复合膜。结果表明，10%竹粉添加量使薄膜拉伸强度和弹性模量分别提升18.90%和251.58%，水接触角达108.13°，氧气透过率低至1.48×10?2 cm3·m/(m2·24 h·0.1 MPa)，草莓保鲜实验证实其应用潜力，为食品包装提供绿色解决方案。

　　

论文解读

塑料污染已成为全球环境危机，每年数百万吨不可降解塑料进入自然环境，形成微塑料并吸附重金属，通过食物链威胁人类健康。尽管限塑政策频出，但治标不治本。开发可降解生物基材料成为破局关键。竹材因其快速再生、碳汇能力和天然抗菌特性备受关注，而聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)作为可降解聚酯虽具加工优势，却存在强度低、成本高等缺陷。如何通过生物质改性提升PBAT性能，同时保持环境友好性，是当前研究难点。

针对这一挑战，仲恺农业工程学院等机构的研究团队创新性地将竹粉木质纤维素与PBAT复合，采用熔融造粒-热压成膜技术制备食品包装用生物复合膜。研究通过调控竹粉含量（0-15%），系统分析微观形貌、力学性能、阻隔特性等指标，并开展草莓保鲜和土壤降解实验验证实用性。

材料与方法
研究选用80目竹粉与PBAT树脂熔融共混，经双螺杆挤出造粒后热压成膜。通过电子显微镜观察界面结合，万能试验机测试力学性能，接触角测量仪评估疏水性，熔体流动速率仪分析加工性能，并采用气相色谱法测定氧气透过率。草莓保鲜实验设置对照组，土壤降解实验依据ISO标准。

研究结果

微观形貌与界面结合
扫描电镜显示竹粉均匀分散于PBAT基体，10%添加量时形成致密网络结构。红外光谱证实竹粉羟基与PBAT酯基形成氢键，界面结合强度提升。

力学性能突破
10%竹粉使复合膜拉伸强度达38.7 MPa（提升18.90%），弹性模量增长251.58%。竹粉的刚性纤维网络与PBAT的韧性协同作用，突破传统生物材料"强-韧矛盾"。

卓越阻隔性能
优化后的复合膜水接触角达108.13°，水吸收率仅2.38%，氧气透过率低至1.48×10^?2 cm³·m/(m²·24 h·0.1 MPa)，优于多数商用生物膜。竹粉的疏水组分与致密结构共同阻隔水氧渗透。

加工与降解平衡
竹粉提升熔体流动速率（15%添加量时达4.3 g/10min），改善加工性。土壤埋藏60天后失重率达62.3%，微生物降解竹纤维形成多孔结构加速PBAT分解。

草莓保鲜实证
包裹实验显示复合膜延缓草莓失重率（第5天较对照组低47%），维持硬度与维生素C含量，霉菌抑制效果显著。

结论与展望
该研究开创性地通过竹粉改性PBAT，实现机械强度、阻隔性和降解性的协同提升。其创新点在于：揭示竹粉含量-性能定量关系（10%为最优阈值），阐明氢键增强界面机制，首次报道竹/PBAT膜的气体阻隔数据。研究成果为《International Journal of Biological Macromolecules》提供了生物基包装材料的设计范式，推动"以竹代塑"国家战略实施。未来研究可探索竹粉表面改性进一步降低成本，或开发抗菌功能化复合膜拓展医疗包装应用。