功能化聚乳酸复合材料的制备与性能研究

聚乳酸(PLA)作为一种来源于可再生资源的可完全生物降解聚酯,因具有良好的生物相容性、生物降解性、机械性能和透明度等,被认为是市场上最具发展前景的材料,广泛应用于食品包装和医疗保健等行业。本文通过溶剂共混技术设计开发了三种具有不同功能的PLA基复合薄膜,分别对其力VX-661试剂学性能和食品包装应用进行了研究,并探讨了复合薄膜在可检测性、抗菌性和气体阻隔性等领域的应用,克服了PLA薄膜在特定包装应用中的性能缺陷。具体如下:1.以PLA、壳聚糖(CS)、茜素(AL)和环保型增塑剂柠檬酸三丁酯为原料,采用溶液浇铸法设计了一种PLA基功能分区(边缘部分的抑菌区和中心部分的pMaternal immune activation H响应检测区)复合膜,并测试了其在智能食品包装中的应用。研究结果表明,所制备复合膜的断裂伸长率较纯PLA提高了340%,同时CS与AL在PLA基质中均匀分散,且在不改变薄膜热稳定性的情况下,可使复合膜的抗氧化性能和水接触角均有不同程度的提高。同时因AL中包含三个苯环,分子结构能够随着p H值的改变而改变,其羟基上还连接有羰基氧,可供质子在分子内氢键作用下进行传递,所以在环境p H(氨气和醋酸蒸气)反复发生变化时,中心部分的p H响应检测区可显示出在酸性条件下呈黄色,碱性条件下呈紫色的可逆的颜色变化。在储存包装鸡胸肉的过程中,可通过PLA复合膜的颜色变化来检测鸡胸肉的新鲜程度。2.以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸异冰片酯为单体,共聚后再引入1,3-丙烷磺酸内酯进行两Gefitinib-based PROTAC 3抑制剂性离子化,自制生物基抗菌剂PDI。然后将生物基抗菌剂PDI、抗氧化剂邻香兰素和增塑剂甘油同时与PLA混合,采用溶液浇筑法制备了一系列PLA/oVL/PDI复合膜。通过X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱分析,验证了生物基抗菌剂PDI已被成功合成。场发射扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和差示扫描量热仪等测试结果表明,PLA/oVL/PDI系列复合膜具有满足使用条件的力学性能,抗紫外线和抗氧化特性,且对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌率可达95%以上。包装试验表明,PLA/oVL/PDI系列复合膜可将新鲜香蕉和苹果的保鲜期有效延长5天,在防腐食品包装方面极具应用前景。3.以端羟基聚乳酸(PLLA)和聚丙二醇为原料,同时与异佛尔酮二异氰酸酯反应制备预聚体,然后引入扩链剂4,4’-二氨基二苯甲烷和2,2’-双(羟甲基)丙酸,成功制备了一种具有PLLA嵌段的生物基聚合物PU-PLLA。研究结果表明,该生物基聚合物材料具有较好的力学性能,优异的室温自愈合特性和良好的可回收性。同时鉴于珍珠层启发的结构设计,通过添加不同含量的六方氮化硼(BN)来改善PU-PLLA的阻隔性能。水蒸气渗透试验结果表明,5 wt%的BN即可使PU-PLLA材料的渗透率降低50%以上,阻隔能力的改善也在布洛芬片剂药品等的包装试验中得到了进一步证实。该膜为PLLA在柔性层压防潮包装方面的实际应用开辟了一条新道路。