聚乳酸-Nano-ZnO-葉綠素銅酸納米復(fù)合抗菌材料的制備及表征.pdf

1、聚乳酸(PLA)是環(huán)境友好型材料，將其增韌改性成為復(fù)合抗菌材料是目前國(guó)內(nèi)外研究和開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方向。從研究現(xiàn)狀看，無(wú)機(jī)納米粒子對(duì)PLA的抗菌性能具有一定的改善作用，但對(duì)其力學(xué)性能有所消弱。因此，如何使納米氧化鋅(nano-ZnO)在含量較低的情況下就能制得抗菌性能優(yōu)異，力學(xué)性能良好的聚乳酸復(fù)合材料，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本工作在分析nano-ZnO改善PLA抗菌性能的基礎(chǔ)上，首次利用葉綠素銅酸(CCA)的吸收-傳遞可

2、見(jiàn)光原理，在PLA/nano-ZnO復(fù)合材料中加入適量CCA，期望在nano-ZnO含量較低時(shí)，復(fù)合抗菌材料就能吸收可見(jiàn)光能，實(shí)現(xiàn)nano-ZnO高效光敏化抗菌作用，達(dá)到既節(jié)約成本又具有優(yōu)異的可見(jiàn)光光催化抗菌性能的目的。
　　采用母料法，以PLA為基體樹(shù)脂，nano-ZnO為抗菌劑，CCA為可見(jiàn)光光能吸收傳遞劑，通過(guò)溶液復(fù)合工藝制備抗菌母料。將該母料、PLA和增塑劑檸檬酸三丁酯(TBC)熱機(jī)械共混制得PLA/nano-ZnO/CC

3、A復(fù)合材料。通過(guò)抗菌實(shí)驗(yàn)考查材料的抗菌性能，利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、旋轉(zhuǎn)流變儀、差示掃描量熱法(DSC)、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等手段研究了PLA/nano-ZnO/CCA的力學(xué)性能、流變性能、熱性能、形態(tài)結(jié)構(gòu)和相態(tài)結(jié)構(gòu)。得到如下主要結(jié)果:
　　(1)nano-ZnO和CCA之間存在相互作用，為利用CCA增強(qiáng)nano-ZnO光敏化抗菌作用奠定了基礎(chǔ)。CCA的添加，使PLA/nano-Zn

4、O/CCA復(fù)合材料在可見(jiàn)光下對(duì)大腸桿菌的抗菌性能大幅度提高。當(dāng)nano-ZnO含量大于1.5wt％時(shí)，PLA/nano-ZnO才開(kāi)始具有抗菌性（抗菌率≥90.O％）。而添加CCA后，當(dāng)nano-ZnO含量為0.3wt％，nano-ZnO/CCA質(zhì)量比為18/6時(shí)，PLA/nano-ZnO/CCA即具有明顯的抗菌性，抗菌率比相同nano-ZnO含量的PLA/nano-ZnO提高9倍。當(dāng)nano-ZnO含量為0.9～1.5wt％、nano-

5、ZnO/CCA質(zhì)量比為18/6時(shí)，復(fù)合材料具有較強(qiáng)的抗菌性（抗菌率≥99.0％）。
　　(2)CCA使PLA/nano-ZnO/CCA復(fù)合材料的沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均有所降低;斷裂伸長(zhǎng)率隨nano-ZnO和CCA含量的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)nano-ZnO含量為1.2wt％、nano-ZnO/CCA的質(zhì)量比為18/6時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能較佳，斷裂伸長(zhǎng)率比相同nano-ZnO含量的PLA/nano-ZnO提高18倍，

6、達(dá)62.2％;拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和懸臂梁沖擊強(qiáng)度保持率分別為92％、86％和76％;且抗菌率為99.5％。
　　(3)復(fù)合材料的黏彈行為以黏性為主，對(duì)頻率的響應(yīng)性較弱。nano-ZnO和CCA的加入，使復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和損耗模量均有不同程度的降低。
　　(4)利用TEM觀(guān)察復(fù)合材料的沖擊斷面表明，PLA/nano-ZnO/CCA復(fù)合材料中nano-ZnO分散較為均勻，但仍存在少量的團(tuán)聚現(xiàn)象，這一定程度上導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能