防黴保鮮塗料及其製備方法和應用與流程
2023-07-17 02:19:21
本發明涉及塗料技術領域，特別是涉及一種防黴保鮮塗料及其製備方法和應用。
背景技術：
食品和菸葉等儲存期較短的物品存放的條件比較苛刻，否則就會因為微生物大量繁殖發生黴變使其不再新鮮，失去原有的價值。目前行業內普遍使用燥劑和強氧化劑以達到保鮮作用，以乾燥劑來營造一個相對缺水的環境，抑制黴菌的生長；以強氧化劑來殺滅黴菌。但這兩種方法均存在不足。強氧化劑對人體和環境不友好；而乾燥劑在吸收空氣中的水分同時也會吸收食品中的水分，進而造成食品脫水的問題。
技術實現要素：
基於此，有必要提供一種保持水分恆定且能防止黴變的防黴保鮮塗料及其製備方法和應用。
一種防黴保鮮塗料，按重量百分含量包括如下組分：樹脂20％～60％、溶劑30％～70％、防黴劑0.5％～10％和助劑0.3％～5％，其中所述樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯類共聚物、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、改性聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯-丁酯共聚物中的至少一種，所述溶劑為水和乙醇中的至少一種。
上述防黴保鮮塗料，樹脂溶於溶劑中並通過助劑調節其成膜性，控制組分配比，使其能形成表面緻密、無孔隙的塗層，因此能夠最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而高分子間的凝聚力能夠抑制水分子在其中的移動，進而有效的抑制水分進出塗層，達到保持水分恆定和保鮮保溼的效果。此外，樹脂與防黴劑互溶性好，使得防黴劑充分分散在樹脂中，防黴劑能通過微生物的細胞膜進入細胞內進而消滅微生物或者阻止其發芽以防止黴菌生長，進而達到長期穩定的保鮮效果。
在其中一個實施例中，所述丙烯酸酯類共聚物選自甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸-N-羥甲基丙烯醯胺共聚物中的至少一種。
在其中一個實施例中，所述防黴劑為天然提取物類防黴劑，所述天然提取物類防黴劑選自姜辣素、兒茶素、檸檬酸、大蒜素、殼聚糖、山梨酸、薑黃根醇、香樟精油、孟宗竹提取物、日柏醇和乳酸鏈球菌素中的至少一種。
在其中一個實施例中，所述樹脂為丙烯酸酯類共聚物、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、改性聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯-丁酯共聚物中的至少一種時，所述防黴保鮮塗料按重量百分含量還包括不超過3％的中和劑，所述中和劑為碳酸氫鈉、三乙胺和氨水中的至少一種。
在其中一個實施例中，所述防黴劑為非天然提取物類防黴劑，所述非天然提取物類防黴劑選自雙乙酸鈉、山梨酸鉀、山梨酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、丙酸鈣、抗壞血酸鈉、抗壞血酸鉀、水楊酸鈉、水楊菌胺、十二烷基丙氨酸、異維生素C鈉、卡松、尼泊金酯、富馬酸和溶菌黴中的至少一種。
在其中一個實施例中，所述防黴劑為天然提取物類防黴劑和非天然提取物類防黴劑兩種，所述天然提取物類防黴劑和所述非天然提取物類防黴劑的質量比為0.4～1.5:1。
一種防黴保鮮塗料的製備方法，包括以下步驟：
提供原料，按重量百分含量包括：樹脂20％～60％、溶劑30％～70％、防黴劑0.5％～10％和助劑0.3％～5％；其中所述樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯類共聚物、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、改性聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯-丁酯共聚物中的至少一種，所述溶劑為水和乙醇中的至少一種；
將所述樹脂、所述溶劑和所述助劑混合均勻，得到混合液；
將所述混合液和所述防黴劑混合均勻，得到所述防黴保鮮塗料。
上述防黴保鮮塗料的製備方法，工藝簡單，易於實現，得到的防黴保鮮塗料成膜性好，可形成表面緻密、無孔隙的防黴保鮮塗層。得到的防黴保鮮塗料具有較好的保持水分恆定的效果；防黴劑均勻分散在樹脂內部，還能有效防止黴變，進而達到較好的保鮮效果。
在其中一個實施例中，所述樹脂、所述溶劑和所述助劑混合的溫度為30～65℃，所述混合液和所述防黴劑混合的條件為於30～65℃下混合1～2h。
在其中一個實施例中，所述防黴劑以滴加方式加入所述混合液以與所述混合液混合。
上述防黴保鮮塗層在製備防黴保鮮塗層中的應用。
上述防黴保鮮塗料，能得到表面緻密、無孔隙的防黴保鮮塗層，因而具有較好的保持水分恆定的效果；防黴劑均勻分散在樹脂內部，還能有效防止黴變，進而達到較好的保鮮效果。
附圖說明
圖1為一實施例的防黴保鮮塗料的製備方法的流程圖。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳的實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。
本發明提供了一實施例的防黴保鮮塗料。
所述防黴保鮮塗料，按重量百分含量包括如下組分：樹脂20％～60％、溶劑30％～70％、防黴劑0.5％～10％和助劑0.3％～5％。
其中所述樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯類共聚物、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、改性聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯-丁酯共聚物中的至少一種。如此樹脂選用與防黴劑互溶性好且能溶於水溶劑的樹脂，不僅可使防黴劑充分分散在樹脂中，保證防黴劑的效果，而且還可避免有毒溶劑汙染環境的缺點。所述組分中樹脂為主體材料，樹脂均為性能良好的高聚物，本身不會黴變，製成的塗層表面緻密，無孔隙，因而能夠最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而分子間強大的凝聚力能夠抑制水分子在其中移動，進而有效的抑制水分進出塗層，達到防止丟失水分和吸收水分、保持水分恆定和保鮮保溼的效果。
更優選的，所述樹脂為聚氨酯、丙烯酸酯類共聚物、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯和改性聚偏二氯乙烯中的至少一種，這些樹脂化學性質較乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯-丁酯共聚物更穩定，其用於保鮮膜與食品接觸時，更具有安全保障。
優選的，丙烯酸酯類共聚物選自甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸-N-羥甲基丙烯醯胺共聚物中的至少一種。以甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯共聚物為例，其由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯三種單體共聚而成。
優選的，聚乙烯醇選自聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2088和聚乙烯醇2488中的至少一種。聚乙烯醇1788、聚乙烯醇2088和聚乙烯醇2488均是水溶性很好的聚乙烯醇。以聚乙烯醇1788為例，其為聚合度為1700，醇解度為88％的聚乙烯醇。
優選的，改性聚偏二氯乙烯選自丙烯酸酯改性聚偏二氯乙烯和聚氨酯改性聚偏二氯乙烯中的至少一種。聚氨酯改性聚偏二氯乙烯的水溶性能顯著提升。
其中，溶劑包括水和乙醇中的至少一種。採用聚氨酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物等水溶性較好的樹脂，溶劑優選為水，以達到環保和降低成本的作用。
其中，防黴劑為天然提取物類防黴劑和非天然提取物類防黴劑中的至少一種。優選的，天然提取物類防黴劑選自姜辣素、兒茶素、檸檬酸、大蒜素、殼聚糖、山梨酸、薑黃根醇、香樟精油、孟宗竹提取物、日柏醇和乳酸鏈球菌素中的至少一種。優選的，非天然提取物類防黴劑選自雙乙酸鈉、山梨酸鉀、山梨酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸鈉、丙酸鈣、抗壞血酸鈉、抗壞血酸鉀、水楊酸鈉、水楊菌胺、十二烷基丙氨酸、異維生素C鈉、卡松、尼泊金酯、富馬酸和溶菌黴中的至少一種。
優選的，防黴劑含有天然提取物類防黴劑和非天然提取物類防黴劑兩種。如此採用兩種防黴劑有利於提高進入樹脂中的防黴劑含量，進而提高防黴效果。優選的，防黴劑為天然提取物類防黴劑和非天然提取物類防黴劑兩種時，天然提取物類防黴劑和非天然提取物類防黴劑的質量比為0.4～1.5:1。
天然提取物類防黴劑在鹼性條件下的防黴性能較好，而聚氨酯本身為弱鹼性。優選的，防黴劑含有天然提取物類防黴劑時，且樹脂為丙烯酸酯類共聚物、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、改性聚偏二氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物、聚醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯酯-丁酯共聚物中的至少一種時，防黴保鮮塗料按重量百分含量還包括不超過3％的中和劑，所述中和劑選自碳酸氫鈉、三乙胺和氨水中的至少一種，所述氨水的濃度不低於3mol/L。可以理解，中和劑可為濃氨水。可以理解，防黴劑為非天然提取物類防黴劑，也可添加中和劑。
優選的，助劑包括表面活性劑、乳化劑、潤溼劑、消泡劑及防沉降劑中的至少一種。其中，表面活性劑為吐溫和司盤等，表面活性劑可使防黴劑在樹脂中分散更加均勻。乳化劑有利於促進水溶性較差的樹脂形成穩定的水乳液。
上述防黴保鮮塗料，樹脂溶於溶劑中並通過助劑調節其成膜性，控制組分配比，使其能形成表面緻密、無孔隙的塗層，因此能夠最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而高分子間的凝聚力能夠抑制水分子在其中的移動，進而有效的抑制水分進出塗層，達到保持水分恆定和保鮮保溼的效果。此外，樹脂與防黴劑互溶性好，使得防黴劑充分分散在樹脂中，防黴劑能通過微生物的細胞膜進入細胞內進而消滅微生物或者阻止其發芽以防止黴菌生長，進而達到長期穩定的保鮮效果。
參照圖1，本發明上述防黴保鮮塗料的製備方法，包括以下步驟。
步驟S110：提供原料，按重量百分含量包括：樹脂20％～60％、溶劑30％～70％、防黴劑0.5％～10％和助劑0.3％～5％。
步驟S120：將樹脂、溶劑和助劑混合均勻，得到混合液。
具體的，步驟S120中樹脂、溶劑和助劑混合的溫度為30～65℃。
具體的，步驟S120包括以下步驟：將樹脂溶於溶劑中，在轉速為100～300轉/分鐘下攪拌並加熱至30～65℃；加入助劑，在轉速為200～400轉/分鐘下繼續攪拌30～60min，得到混合液。如此控制溫度和攪拌強度，促使混合液混合均勻。
具體的，防黴劑含有天然提取物類防黴劑時，防黴保鮮塗料按重量百分含量還包括不超過3％的中和劑，步驟S120還包括步驟：得到混合液後加入所述中和劑以調節混合液的pH值為7～8。加入中和劑調節混合液的pH是為了控制體系的酸鹼度，使得體系的酸鹼度儘量接近中性以使塗料的酸鹼度接近中性，進而提高其環保性。
步驟S130：將混合液和防黴劑混合均勻，得到防黴保鮮塗料。
將混合液和防黴劑混合均勻，使得防黴劑均勻分散在樹脂內部，避免防黴劑以游離態溶於水中導致形成塗層時防黴劑的有效含量下降進而降低防黴效果的問題。防黴劑通過微生物的細胞膜進入細胞內進而消滅微生物或者阻止其發芽以防止黴菌生長，進而達到長期穩定的保鮮效果。
優選的，防黴劑以滴加方式加入混合液以與混合液混合，以使防黴劑更充分的分散在樹脂中，而儘可能的避免防黴劑游離在溶劑中，進而提高防黴劑的有效含量。更優選的，防黴劑為天然提取物類防黴劑和非天然提取物類防黴劑兩種時，將該兩種防黴劑單獨且同時滴加至混合液中，以防止該兩種防黴劑先後加入導致後者防黴劑更多的以游離態存在於溶劑中，致使不能達到較好的結合效果的問題。
優選的，步驟S130中混合液和防黴劑混合的條件為於30～65℃下混合1～2h。可以理解，防黴劑以滴加方式加入時，在防黴劑滴加結束後，將混合液和防黴劑繼續混合1～2h。步驟S130在轉速為500～800轉/分鐘下攪拌混合。
上述防黴保鮮塗料的製備方法，工藝簡單，易於實現，得到的防黴保鮮塗料成膜性好，可形成表面緻密、無孔隙的防黴保鮮塗層，因而能夠最大限度的限制水分子的吸附和溶解，而高分子間的凝聚力能夠抑制水分子在其中的移動，進而有效的抑制水分進出塗層，達到保持水分恆定和保鮮保溼的效果。此外，防黴劑均勻分散在樹脂內部，避免防黴劑以游離態存在溶於水中導致形成塗層時防黴劑含量下降進而降低防黴效果的問題。防黴劑通過微生物的細胞膜進入細胞內進而消滅微生物或者阻止其發芽以防止黴菌生長，進而達到長期穩定的保鮮效果。
該防黴保鮮塗料特別適用於水果、麵包和菸葉等儲存期較短、易短時黴變和需及時食用物品的保鮮。
本發明還提供了一實施例的上述防黴保鮮塗料在製備防黴保鮮塗層中的應用。
具體在其中一個實施例中，將防黴保鮮塗料塗覆且經熱處理，製得防黴保鮮塗層。
上述防黴保鮮塗料經過熱處理，使得樹脂發生交聯反應形成網狀結構，防黴劑均勻分散於樹脂的網狀結構中，得到表面緻密、無孔隙的防黴保鮮塗層，因而具有較好的保持水分恆定的效果；防黴劑均勻分散在樹脂內部，還能有效防止黴變，進而達到較好的保鮮效果。該防黴保鮮塗層特別適用於水果、麵包和菸葉等儲存期較短、易短時黴變和需及時食用物品的保鮮。
優選的，熱處理的條件為於80～120℃處理5～10s。樹脂在該條件下發生交聯反應形成緻密的網狀結構，使得塗層具有防止水分進出的效果。由於塗層的厚度有限，熱處理的時間太長將會影響塗層的性能。
優選的，熱處理的條件為依次於80～85℃、90～100℃、105～120℃、90～100℃和80～85℃下分別處理1～2s。如此塗料在該溫度場中熱處理，該溫度場呈梯度分布，使得塗料成膜前期逐漸升溫，成膜後期逐漸降溫，進而提高塗層的緻密性和保證塗層不會開裂。更優選的，熱處理的條件為依次於80℃、90℃、120℃、100℃和85℃下分別處理1.2s。
優選的，防黴保鮮塗層的厚度為0.5～10μm。防黴保鮮塗層的厚度不夠則樹脂不能有效成膜，則防黴保鮮的效果不能體現。而防黴保鮮塗層的厚度過厚，不僅成本增加，而且在熱處理時不能完全乾燥，會出現返粘等不良現象，且在未完全乾燥時，由於外表面已部分乾燥，而內部仍成液態，在繼續風乾的過程中，由於內部自然乾燥的原因很容易出現塗層開裂的情況，這也會極大的降低防黴保鮮塗層的效果。
以下為具體實施例。
實施例1
提供原料，按重量百分含量包括：聚氨酯樹脂60％、水30％、姜辣素5％和吐溫4％。
將聚氨酯樹脂溶於水中，在轉速為300轉/分鐘下攪拌並加熱至50℃；加入助劑，在轉速為300轉/分鐘下繼續攪拌50min，得到混合液。加入三乙胺後混合液的pH值為7。
將姜辣素以滴加方式在轉速為600轉/分鐘下攪拌下加入混合液，姜辣素滴加結束後，將混合液和姜辣素繼續在轉速為600轉/分鐘下攪拌混合1。降溫，得到防黴保鮮塗料。
將防黴保鮮塗料塗覆在基底上，再依次於80℃、90℃、120℃、100℃和85℃下分別處理1.2s，得到防黴保鮮塗層。
實施例2
提供原料，按重量百分含量包括：聚乙烯醇2488樹脂47％、水40％、山梨酸和薑黃根醇總量8％、吐溫2％和碳酸氫鈉3％。
將聚乙烯醇2488樹脂溶於水中，在轉速為100轉/分鐘下攪拌並加熱至65℃；加入助劑，在轉速為200轉/分鐘下繼續攪拌30min，得到混合液。加入碳酸氫鈉後混合液的pH值為8。
將山梨酸和薑黃根醇以滴加方式在轉速為800轉/分鐘下攪拌下加入混合液，山梨酸和薑黃根醇滴加結束後，將混合液、山梨酸和薑黃根醇繼續在轉速為500～800轉/分鐘下攪拌混合2h。降溫，得到防黴保鮮塗料。
將防黴保鮮塗料塗覆在基底上，再依次於85℃、95℃、110℃、90℃和80℃下分別處理2s，得到防黴保鮮塗層。
實施例3
提供原料，按重量百分含量包括：聚氨酯改性聚偏二氯乙烯樹脂20％、水70％、十二烷基丙氨酸0.5％和吐溫5％。
將聚氨酯改性聚偏二氯乙烯樹脂溶於水中，在轉速為200轉/分鐘下攪拌並加熱至60℃；加入助劑，在轉速為400轉/分鐘下繼續攪拌50min，得到混合液。
將十二烷基丙氨酸以滴加方式在轉速為500轉/分鐘下攪拌下加入混合液，十二烷基丙氨酸滴加結束後，將混合液和十二烷基丙氨酸繼續在轉速為500～800轉/分鐘下攪拌混合1.5h。降溫，得到防黴保鮮塗料。
將防黴保鮮塗料塗覆在基底上，再依次於83℃、100℃、105℃、95℃和82℃下分別處理1s，得到防黴保鮮塗層。
實施例4
提供原料，按重量百分含量包括：醋酸乙烯酯-丁酯共聚物40％、水和乙醇(體積比1:1)總量48％、孟宗竹提取物和異維生素C鈉(孟宗竹提取物和異維生素C鈉的質量比為1:1)總量10％、司盤1.5％和濃氨水0.4％。
將醋酸乙烯酯-丁酯共聚物溶於水中，在轉速為300轉/分鐘下攪拌並加熱至40℃；加入助劑，在轉速為300轉/分鐘下繼續攪拌50min，得到混合液。加入濃氨水後混合液的pH值為7.5。
將孟宗竹提取物和異維生素C鈉單獨且同時以滴加方式在轉速為800轉/分鐘下攪拌下加入混合液，防黴劑滴加結束後，將混合液、孟宗竹提取物和異維生素C鈉繼續在轉速為800轉/分鐘下攪拌混合2h。降溫，得到防黴保鮮塗料。
將防黴保鮮塗料塗覆在基底上，再於90℃處理10s，得到防黴保鮮塗層。
實施例5
實施例5與實施例4基本相同，不同之處在於，實施例5的防黴劑替換為日柏醇和抗壞血酸鉀，且日柏醇和抗壞血酸鉀的質量比為0.428:1；將防黴保鮮塗料塗覆在基底上，再於120℃處理5s，得到防黴保鮮塗層。
實施例6
實施例6與實施例4基本相同，不同之處在於，實施例6的防黴劑替換為日柏醇和抗壞血酸鉀，且日柏醇和抗壞血酸鉀的質量比為0.67:1；將防黴保鮮塗料塗覆在基底上，再於80℃處理8s，得到防黴保鮮塗層。
實施例7
實施例7與實施例4基本相同，不同之處在於，實施例7的防黴劑替換為大蒜素和水楊菌胺，且大蒜素和水楊菌胺的質量比為1.5:1。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。