[01292290]全降解食品包装材料关键技术研发与应用示范

中国人口众多，食品消费总量巨大，传统石油基食品包装材料造成的环境污染比其他国家更加严重。市场上现有的全降解塑料不仅价格昂贵，而且性能也不能满足应用的需要。针对上述问题，课题组通过对原料、设备和工艺的全面、深入、系统研究，在国内首次实现了全降解食品包装材料的低成本、高性能、高效率的大规模工业化生产，打破了国外技术垄断，为中国全降解食品包装材料的推广应用提供了坚实的理论和技术支撑。具体取得以下技术发明和创新成果： 1.发明了淀粉半干法疏水改性和均相分子交联耦合技术，在国内外率先制备出物美价廉的高性能天然高分子成膜基料，为全降解食品包装膜的规模化生产奠定了原料基础。阐明了新型淀粉均相分子交联机制，克服了传统淀粉交联工艺以水为反应介质的局限性，解决了在悬浮体系中进行的非均相交联的弊端。采用新型复合改性与均相分子交联的耦合技术，实现了众多淀粉分子之间互相架桥，形成巨大的致密网状结构，从而增强淀粉材料的强度和柔韧性，解决了单纯疏水改性造成的淀粉成膜性能和机械性能显著下降的重大瓶颈技术难题，显著提高了淀粉的疏水性和成膜性。 2.发明了蒙脱土的精准预插层、混沌对流、熔体超声、无级相转变技术和纳米片层的自组装技术，并对其进行集成和总装，打破了世界上关于淀粉不适于吹膜的定论，实现了淀粉在高温强剪切条件下的连续稳定吹膜法生产。采用精准预插层技术制备了降解塑料专用改性纳米材料；采用混沌对流和熔体超声技术实现了聚酯成分在淀粉基质中的纳米级分散；采用无级相转变技术和纳米片层自组装技术抑制了淀粉的老化和重结晶，显著提高了淀粉材料的弹性和韧性；通过技术集成和总装，形成了淀粉基全降解食品包装膜完整的生产技术体系，实现了淀粉复合膜的连续、稳定、高效吹膜法生产。该项目生产的淀粉膜具有良好的机械性能、阻水性能和选择通透性，已广泛应用于多种食品的包装。 3.设计制造出了适于淀粉高黏流体的专用螺杆和机头模具，创立了熔体超声双螺杆造粒系统和混沌对流单螺杆挤出吹膜系统，组装和建立了国内首条淀粉基全降解食品包装膜示范生产线。根据淀粉熔体的特点，自行设计制造出了国内首套适于淀粉、纤维等高黏流体的熔体超声造粒系统和混沌对流挤出吹膜系统，解决了纳米复合材料制备过程中存在的各组分相容性差、纳米材料易团聚、膜的均匀度和透明度差的问题，填补了中国淀粉基全降解膜专用工业化生产装备的空白。 该项目获得国家授权发明专利3项，发表高水平研究论文29篇，培养博士5人，硕士21人。项目推广应用后，取得经济效益4.37亿元，社会效益和生态效益显著。该项目成果经国内权威专家鉴定，认为整体技术已达到国际同类研究的领先水平。