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改性聚脲涂料的制备及其在发泡聚丙烯中的应用

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精细化工 2024年

作者：王尘静丘晓琳张新昌高书俊文孙浩南江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室

以氨化聚丙烯(PP-g-NH2)为改性剂和交联剂，采用预聚体法将2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)引入聚脲(PUA)分子链中制备了改性水性聚脲(WPUA)乳液，以其制备了WPUA涂膜和以发泡聚丙烯(EPP)为基材的WPUA涂层。采用FTIR、SEM对样品进行了表征，考... 详细信息

以氨化聚丙烯(PP-g-NH2)为改性剂和交联剂，采用预聚体法将2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)引入聚脲(PUA)分子链中制备了改性水性聚脲(WPUA)乳液，以其制备了WPUA涂膜和以发泡聚丙烯(EPP)为基材的WPUA涂层。采用FTIR、SEM对样品进行了表征，考察了PP-g-NH2含量(以异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺D2000、DMPA、二月桂酸二丁基锡、1，12-十二烷二胺、PP-g-NH2、三乙胺总质量计，下同)对WPUA乳液和涂膜性能的影响，并评价了WPUA涂膜在EPP上的应用性能。结果表明，当PP-g-NH2含量1.5%时，制备的1.5%-WPUA涂膜性能最佳，吸水率(14.52%)和水接触角(86.59°)均优于EPP；拉伸强度和断裂伸长率分别为30.62 MPa和233.7%；热分解温度比未经PP-g-NH2改性的WPUA涂膜提高了约20 ℃；1.5%-WPUA涂层对EPP的附着力达到0.89 MPa，比未经PP-g-NH2改性的WPUA涂层提升65%。

关键词：氨化聚丙烯水性聚脲改性涂膜附着性功能材料

胺化木质素磺酸钠插层水滑石/Pebax混合基质膜的制备及气体分离性能研究

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化工新型材料 2024年第3期52卷 102-108页

作者：赵烨丘晓琳王杰韩忠强许雍蒋文瀚江苏省先进食品制造设备与技术重点实验室无锡214122 江南大学机械工程学院无锡214122 南通金丝楠膜材料有限公司南通226299

将胺化木质素磺酸钠(AL)通过阴离子交换法插层锌铝水滑石(LDH),得到填料AL-LDH,以聚醚嵌段酰胺共聚物(Pebax1657)为分离膜基材,制备具有一定成本优势的高CO_(2)/N2选择性混合基质膜。通过傅里叶红外变换光谱仪、X射线衍射仪进行定性和... 详细信息

将胺化木质素磺酸钠(AL)通过阴离子交换法插层锌铝水滑石(LDH),得到填料AL-LDH,以聚醚嵌段酰胺共聚物(Pebax1657)为分离膜基材,制备具有一定成本优势的高CO_(2)/N2选择性混合基质膜。通过傅里叶红外变换光谱仪、X射线衍射仪进行定性和结构表征。采用SEM观察AL-LDH和LDH的微观结构。力学性能测试结果表明,3%AL-LDH/Pebax的断裂伸长率和拉伸强度分别达到464.7%和18.7MPa,比纯Pebax膜分别提升了66.4%和12.6%。AL-LDH/Pebax的CO_(2)渗透率最高可达113.60Barrer,比纯膜提高了131%,比LDH/Pebax系列提升了15%,证明AL-LDH能进一步提升混合基质膜的CO_(2)/N_(2)分离和选择性。

关键词： Pebax 混合基质膜 CO_(2)/N_(2)选择性水滑石插层胺化木质素磺酸钠

pH响应性气体渗透CNC/PBAT复合膜的制备与性能

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化工学报 2024年第3期75卷 1040-1051页

作者：丁相斐丘晓琳朱喜成张佳伟陈锦华江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,... 详细信息

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

关键词：纤维素纳米晶功能化修饰复合材料力学性能响应性渗透

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纳米TiO修饰壳聚糖/石蜡相变微胶囊的制备与性能研究

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化工新型材料 2023年

作者：宋瑜丘晓琳陈小菁江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点试验室

以36℃相变石蜡为芯材，天然高分子壳聚糖为壁材，纳米二氧化钛(TiO2)修饰壳体，利用乳化交联法制备了具有抗紫外功能性的相变微胶囊。探讨了不同因素对微胶囊性能的影响，经实验优化，当乳化剂用量为10%，油水相比例为3∶1，纳米TiO2... 详细信息

以36℃相变石蜡为芯材，天然高分子壳聚糖为壁材，纳米二氧化钛(TiO2)修饰壳体，利用乳化交联法制备了具有抗紫外功能性的相变微胶囊。探讨了不同因素对微胶囊性能的影响，经实验优化，当乳化剂用量为10%，油水相比例为3∶1，纳米TiO2添加量为0.12g时，制得的相变微胶囊包覆率可达81.61%。通过扫描电镜、差示扫描量热仪、热重分析仪和紫外-可见分光光度计等分析，结果表明相变微胶囊表面光滑、形态规整，相变潜热为118.90J/g，具有良好的热循环和热稳定性，以及紫外屏蔽功能性。

关键词：壳聚糖复合相变微胶囊纳米二氧化钛紫外屏蔽

接枝聚丙烯酸改性聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)抗氧化膜的制备与性能

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复合材料学报 2023年第6期40卷 3529-3538页

作者：王杰丘晓琳赵烨朱喜成刘鑫洋江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

脂质氧化将导致食品变质,因此开展抗氧包装膜的研究十分重要。本文以丙烯酸(AA)为金属螯合配体,以聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为基材,通过紫外光接枝的方法将AA接枝聚合到PHBV薄膜表面,制得具备金属螯合能力的PHBV-g-PAA非... 详细信息

脂质氧化将导致食品变质,因此开展抗氧包装膜的研究十分重要。本文以丙烯酸(AA)为金属螯合配体,以聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为基材,通过紫外光接枝的方法将AA接枝聚合到PHBV薄膜表面,制得具备金属螯合能力的PHBV-g-PAA非释放型抗氧化膜,研究接枝时间对PHBV-g-PAA复合膜形貌结构、Cu^(2+)螯合量和力学性能的影响。结果表明:通过傅里叶变换红外光谱仪与水接触角测试仪对复合膜进行结构表征,证明了聚丙烯酸(PAA)成功接枝到PHBV薄膜表面;通过SEM观察复合膜形貌结构发现,随着接枝时间的延长,接枝产物密度逐渐增大,接枝时间为20 min时,薄膜表面PAA接枝层的致密均匀性最佳;通过DSC和XRD测试复合膜结晶性能表明,结晶度从未接枝的63.97%下降至56.23%,有利于提高薄膜的韧性,接枝20 min时薄膜的韧性最好;采用甲苯胺蓝(TBO)染色法和火焰原子吸收光谱法测定复合膜表面羧基密度和Cu^(2+)螯合量,当羧基密度为392.65 nmol/cm^(2)时,对应的Cu^(2+)螯合量为115.09 nmol/cm^(2),两者之比接近4,表明可以生成稳定的五元环螯合结构,从而起到抗氧化的作用;通过力学性能测试发现,接枝后薄膜拉伸强度和断裂伸长率均呈现先上升后下降的趋势,接枝20 min时拉伸强度和断裂伸长率分别提升27.51%和99.02%。所制备非释放型抗氧化膜的Cu^(2+)螯合能力及力学性能均优于PHBV薄膜,在食品包装领域具有广阔的应用前景。

关键词：聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯) 丙烯酸光接枝金属螯合抗氧化

茶多酚-介孔纳米氧化锌控释抗氧抗菌配合体的制备与表征

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功能材料 2022年第8期53卷 8186-8195页

作者：弓雪峰丘晓琳赵烨王杰江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

以聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(Poloxamer 188)和蔗糖为双模板剂制备介孔纳米氧化锌,以此为载体搭载天然抗氧抗菌剂茶多酚,制成具有pH响应控释效果的抗氧抗菌活性纳米配合体。并通过X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附/脱附、透射电子显微镜(... 详细信息

以聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物(Poloxamer 188)和蔗糖为双模板剂制备介孔纳米氧化锌,以此为载体搭载天然抗氧抗菌剂茶多酚,制成具有pH响应控释效果的抗氧抗菌活性纳米配合体。并通过X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附/脱附、透射电子显微镜(TEM)等对介孔纳米氧化锌进行表征;通过扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、控释性能测试及抗氧抗菌测试等,研究了配合体的性能。结果显示,以硝酸锌为锌源制得的介孔纳米氧化锌载体,比表面积和孔结构均优于醋酸锌为锌源的产物,硝酸锌制备产物的比表面积达80.614 m^(2)/g,平均孔径为7.426 nm,孔容为0.424 cm^(3)/g。所得配合体中茶多酚搭载量可达74.46%~76.28%,同时具有显著的pH控释效应,弱酸条件可以显著提高配合体中茶多酚的释放速度和释放率,在pH=5.5条件下具有最大释放速度和释放率,最大平衡释放率可达90%。在低浓度下配合体具有延迟清除DPPH自由基特点,在较高浓度下对DPPH自由基的清除率优于茶多酚;所制备的介孔纳米氧化锌载体和配合体对大肠埃希氏菌和金黄葡萄球菌均有明显抑制作用。在智能型抗氧抗菌活性包装方面具有较大的应用潜力。

关键词：介孔纳米氧化锌茶多酚 pH响应控释抗氧抗菌

基于四重氢键的自修复温敏相变凝胶的制备及性能

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精细化工 2023年第8期40卷 1688-1696页

作者：陈小菁丘晓琳范晓月刘华萱江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

为提高定型相变材料(SSPCM)的使用寿命,以水和离子液体(IL)为相变材料(PCM),N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,壳寡糖(COS)为添加剂,引入2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(UPy)形成四重氢键二聚体,采用自由基聚合法制备了自修复温敏型相变凝胶(S-EBIL... 详细信息

为提高定型相变材料(SSPCM)的使用寿命,以水和离子液体(IL)为相变材料(PCM),N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,壳寡糖(COS)为添加剂,引入2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(UPy)形成四重氢键二聚体,采用自由基聚合法制备了自修复温敏型相变凝胶(S-EBIL)。通过FTIR、SEM、TEM对相变凝胶的化学结构与微观形貌进行了表征,并测定了相变凝胶的自修复性、溶胀性和热性能。结果表明,相变凝胶具有多孔结构,内部孔径为18~38μm,微凝胶核壳尺寸2~4μm。相变凝胶具有温度敏感性,当温度升高时,相变凝胶黏弹性增大,不仅能维持相变材料的基本形状,而且能防止相变材料泄漏。相变凝胶相变温度为-10~0℃,相变焓值最高为252.9 J/g,导热系数为0.5207 W/(m·K)。自修复温敏相变凝胶(S-EBIL3,IL与H_(2)O质量比为3∶10)修复效率可达95.5%(30 s)。

关键词：自修复凝胶四重氢键定型相变材料离子液体功能材料

基于介孔纳米SiO_(2)抗氧活性组装体的聚乙烯基共混薄膜制备与性能

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复合材料学报 2022年第1期39卷 169-181页

作者：唐有凯丘晓琳弓雪峰唐亚丽江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

以十六烷基三甲溴化铵(CTAB)为模板剂,制备介孔纳米SiO_(2),以其为载体搭载α-生育酚形成抗氧活性组装体(简称组装体)。以组装体为抗氧活性因子,以低密度聚乙烯(LDPE)为基材,引入线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚烯烃类热塑性弹性体(POE)进... 详细信息

以十六烷基三甲溴化铵(CTAB)为模板剂,制备介孔纳米SiO_(2),以其为载体搭载α-生育酚形成抗氧活性组装体(简称组装体)。以组装体为抗氧活性因子,以低密度聚乙烯(LDPE)为基材,引入线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚烯烃类热塑性弹性体(POE)进行共混改性,并以挤出流延法制备系列控释型抗氧活性膜。通过TEM、XRD、氮气吸附脱附、TGA、力学性能测试和释放性能测试等,研究了LLDPE、POE、α-生育酚、组装体四种添加物对活性膜力学、控释等性能的影响,并研究添加物间协同作用。结果表明,引入添加物令活性膜热加工、力学、控释性能显著提升:α-生育酚搭载于组装体后热分解温度提升70%,利于活性膜热加工;各添加物皆不同程度提升薄膜力学性能,其中,POE及组装体的组合添加具有协同增强作用,薄膜拉伸强度提升率为其他样品2.5倍以上;活性膜控释性能显著,组装体令α-生育酚扩散系数下降45%~47%,薄膜结晶度与α-生育酚释放速率呈负相关,利于活性膜释放调控。所制备活性膜可用于软塑活性包装释放调控,且力学、热加工等性能优于改性前,在功能性活性包装材料领域具有广阔的应用前景。

关键词：抗氧活性包装抗氧活性组装体共混膜力学性能协同增强结晶度控释

射频场内孔分散结构对物料温度分布及其杀虫效果的影响

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中国食品学报 2022年第1期22卷 108-115页

作者：肖逵唐亚丽卢立新丘晓琳王军江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

为解决射频杀虫时加热不均匀而导致杀虫不彻底的问题,从孔方向、空实心、孔数量、孔径和分布方式方面研究孔分散结构在提升射频加热速率和加热均匀性方面的作用以及在杀虫方面的应用。以大米为材料,试验发现在促进加热效果上竖向分散结... 详细信息

为解决射频杀虫时加热不均匀而导致杀虫不彻底的问题,从孔方向、空实心、孔数量、孔径和分布方式方面研究孔分散结构在提升射频加热速率和加热均匀性方面的作用以及在杀虫方面的应用。以大米为材料,试验发现在促进加热效果上竖向分散结构优于横向,空心优于实心。当孔径相同时,孔数量越多效果越好。当孔数量相同时,孔径越大效果越好。等距分布具有最高的加热速率,而冷区集中分布具有最好的加热均匀性。将12孔22 mm的分散结构用于射频杀虫,在加热7min后,孔分散结构使样品中米象死亡率从对照组的16.8%提至100%。对于赤拟谷盗,射频加热10 min后,孔分散结构使样品中赤拟谷盗的死亡率从对照组的8.7%提至98.1%。

关键词：分散结构射频加热杀虫加热速率加热均匀性