[发明专利]一种含有生物纤维素和氧化锌纳米颗粒的HPMC复合膜

说明书

本发明涉及一种含有生物纤维素和氧化锌纳米颗粒的HPMC复合膜，通过重组再生的方式，将HPMC与经过水解的生物纤维素粉末与氧化锌纳米颗粒复合在一起，并采用了超声处理促进其复合。能够获得降低了亲水性，即膜透水能力的HPMC复合膜，同时还能保证其具有良好的机械性能，能够在多个领域广泛应用。

技术领域

本申请涉及一种HPMC复合材料，特别涉及一种含有生物纤维素和氧化锌纳米颗粒的HPMC复合膜。

背景技术

羟丙甲基纤维素（HPMC）是一种非离子型纤维素醚，通常以棉纤维素作为原料，经碱性条件下的醚化制成。HPMC无毒且具有较强的增稠能力、排盐性、pH稳定性、保水性、优良的成膜性、以及耐酶性、粘结性等特点，而被广泛应用医药、食品、建筑等多个行业。此外，HPMC膜还由于具有良好的软硬度、较高的透明度、以及优良的抗油脂性能而在食品包装领域有着广泛的应用前景。但是，HPMC由于其亲水性，而使其在潮湿环境下使用或用于高水分含量的食品时，其具有较高的透水性，导致其防护性能大大降低。因此长久以来，人们试图向其中添加疏水性的添加剂（如长链脂肪酸等）来降低其亲水力。可是研究发现，这些疏水性添加剂的加入会降低HPMC膜的机械性能甚至增加了这些添加剂从HPMC中移动到食品中的风险。此后，人们又尝试使用有机酸形成交联的HPMC膜来降低其亲水性，但是，膜的机械性能同样会被显著降低，特别是断裂伸长率会大幅度降低，这会导致膜变得硬且易碎。因此需要提供一种既能降低的亲水性又不会使其机械性能大大降低的HPMC膜材料。

生物纤维素（Biocellulose，BC），也称细菌纤维素（Bacterial cellulose，）。其与天然纤维素相比，其具有很高的纯度、精细的空间网状结构、很强的持水性能及生物可降解性。已经在食品、医药等领域广泛应用。

包括金属氧化物在内的无机纳米颗粒由于其在生物传导、抑菌等特性而具有广泛的用途。氧化锌是一种多功能的无机金属氧化物，其具有特殊的物理化学稳定性。氧化锌纳米颗粒被认为是安全的，并广泛应用于化妆品、纺织品、食品、涂料等多个领域。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种含有生物纤维素和氧化锌纳米颗粒的HPMC复合膜，其是通过向HPMC中复合生物纤维素粉末和氧化锌纳米颗粒而制备的。

本发明中的含有生物纤维素和氧化锌纳米颗粒的HPMC复合膜，其通过下述方法制备而成：

1）生物纤维素粉末的制备：经纯化后的生物纤维素凝胶机械破碎后，加入4-5倍重量的盐酸，加热至沸腾水解2-5小时，然后离心分离，固态物质反复水洗去除盐酸，冷冻干燥并粉碎得到生物纤维素粉末；

2） HPMC复合膜的制备：将2-8%的步骤1）中制备的生物纤维素粉末加入到浓度为10-20%的氧化甲基吗啉水溶液中，加热到70-90℃后，保温搅拌过夜，然后再加入1-3%氧化锌纳米颗粒和等量的浓度为8-15%的HPMC水溶液，加热搅拌并用超声波处理20-30min后倒盘成膜，将形成的膜水洗去除氧化甲基吗啉后，冷冻干燥即可。

其中，步骤1）中所述盐酸的浓度为3-6N。

其中，步骤1）中盐酸优选的用量为5倍重，水解时间优选为4小时。

其中，步骤2）中生物纤维素粉末的用量优选为3-4%。

其中，步骤2）中氧化甲基吗啉水溶液的浓度为12-15%，加热温度优选为80℃。

其中，步骤2）中氧化锌纳米颗粒的加入量优选为2%。

其中，步骤2）中HPMC水溶液的浓度为10%。

其中，步骤2）中超声波振幅为70-80%，处理时间优选30min。