層層組裝法制備高阻隔聚乳酸基復(fù)合材料.pdf

1、由于非可降解石油基塑料帶來的日益增長的環(huán)境問題，加之自然資源的嚴重消耗激起了可生物降解材料的發(fā)展。這在一定程度上也表明在包裝應(yīng)用領(lǐng)域，來自可再生資源的聚合物將有潛力替代石油基聚合物。在基于可再生資源的生物可降解材料中，由于聚乳酸(PLA)具有優(yōu)異的機械性能、可生物降解性和生物相容性，將是最有發(fā)展前景的生物材料之一。然而，與傳統(tǒng)的非可生物降解聚合物相比，PLA對氧氣和水蒸氣的阻隔性能較差。
　　 本文通過層層組裝(LBL)法制備的

2、可生物降解的雙向拉伸聚乳酸(BOPLA)基多層材料，主要包括BOPLA基蒙脫土/殼聚糖(MMT/CS)多層組裝材料和BOPLA基海藻酸鈉/聚乙烯亞胺(ALG/PEI)多層組裝材料兩個體系，并對組裝的材料進行了生長過程檢測、結(jié)構(gòu)表征和性能測試。實驗結(jié)果表明，復(fù)合材料顯著的改善了BOPLA膜的氧氣阻隔性能，同時也研究了水蒸氣阻隔性、機械性能和透光性。這種阻隔性材料將有望應(yīng)用于食品包裝。
　　 對于BOPLA基MMT/CS多層組裝體系

3、，當沉積層數(shù)增加到40層、CS濃度為1mg/mL、CS的pH為6、MMT濃度為30mg/mL時，組裝BOPLA材料的氧氣滲透性達到最低(6.7×10-16cm3·cm/cm2·s·Pa)。與氧氣阻隔性能相比，BOPLA基多層材料的水蒸氣阻隔性能未見明顯提高。當沉積MMT/CS雙分子層為40層、CS濃度為1mg/mL、CSpH為6時復(fù)合材料的拉伸強度和斷裂伸長率最高，分別為140MPa和87.8％。同時，MMT/CS多層組裝涂層對BOPL

4、A基體的透光性能幾乎沒有影響，透光率在90％左右。
　　 對于BOPLA基ALG/PEI多層組裝體系，ALG濃度為2mg/mL、PEI濃度為1mg/mL時，沉積10層BOPLA基ALG/PEI多層材料的OP降低到1.037×10-15cm3·cm/cm2·s·Pa，與BOPLA原膜相比OP值降低一個多數(shù)量級，與PET純膜的阻隔性能相當。組裝30層BOPLA基ALG/PEI多層材料的氧氣滲透性(3.86×10-17cm3·cm/c

5、m2·s·Pa)最低，比BOPLA原膜的氧氣滲透性約降低三個數(shù)量級左右，比PET膜的氧氣阻隔性能還要低一個多數(shù)量級。同時，對于涂層的OPLBL(4.8×10-18cm3·cm/cm2·s·Pa)在目前為止有報道的可生物降解的全聚合物復(fù)合材料中是最低的。另一方面，與氧氣阻隔性能不同，BOPLA基多層材料的水蒸氣阻隔性能未見明顯改善。當沉積雙分子層為30層時，拉伸強度(141.7MPa)和斷裂伸長(82％)也沒有明顯變化。同時BOPLA多層