通过利用可再生咖啡渣和调整PVA基体，实现可降解包装膜的绿色设计

《RSC Advances》：Green design of biodegradable packaging films via renewable coffee waste and PVA matrix tuning

　　

埃迪·苏普里亚扬托（Edy Supriyanto）|穆罕默德·里兹基·拉马达尼（Muhammad Rizky Ramadhani）|德维·萨布达·布迪·普拉塞蒂亚（Dwi Sabda Budi Prasetya）|斯特凡诺·阿克巴尔（Stefano Akbar）|斯里·苏贝克蒂（Sri Subekti）|阿里奥·法贾尔·苏纳尔托莫（Aryo Fajar Sunartomo）|K. 特里亚纳（K. Triyana）

印度尼西亚东爪哇省占壁市卡里曼タン街37号，占壁大学数学与自然科学学院物理系，邮编68121 邮箱：[e-mail]

源自可再生资源的可生物降解包装材料作为传统石油基塑料的可持续替代品，日益受到关注。本研究采用一种简单且对环境友好的水基溶液浇铸方法，成功制备了以聚乙烯醇（PVA）为基础、添加了废弃咖啡渣（SCG）的可生物降解复合薄膜。系统研究了PVA基体浓度（6–14% w/v）的影响，以明确其作为控制薄膜形成、分子间相互作用、热性能和机械性能的关键结构参数的作用。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析直接证明了PVA链与SCG中的木质纤维素成分之间存在羟基驱动的分子间相互作用，证实了复合薄膜中形成了氢键网络。热重分析（TGA）显示了可预测的多步降解机制：主要降解过程发生在250–500°C之间，而在较高温度下由于SCG中富含木质素的部分形成了残留的碳质焦炭。差示扫描量热法（DSC）显示复合材料在170°C左右有明显的熔化转变，并在300°C以上出现与降解相关的热事件，表明添加SCG后PVA的结晶结构和熔化稳定性得以保持。力学测试表明，PVA浓度显著影响复合薄膜的拉伸性能。该薄膜具有较好的延展性，断裂伸长率高达300–890%。实验发现，当PVA浓度为12%时，材料达到了强度和柔韧性之间的最佳平衡，其最大拉伸强度为1.70 MPa，断裂伸长率为889%。当PVA浓度高于14%时，溶液粘度增加导致填料分散不均，从而略微降低拉伸强度，但柔韧性仍保持较高。总体而言，本工作强调了聚合物基体浓度作为关键设计参数的重要性（而不仅仅是填料含量），并展示了废弃咖啡渣作为可再生材料在可持续PVA基可生物降解包装薄膜中的应用潜力。