[发明专利]一种聚己内酯抗菌纳米复合薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种聚己内酯抗菌纳米复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：通过利用可溶性Ag⁺盐和可溶性Fe³⁺盐协同效应引发吡咯(Py)在层状粘土(LDHs)表面发生化学氧化反应，同时，新形成PPy的化学还原性可以将银离子结合并还原成金属银纳米粒子(AgNP)，然后形成聚吡咯(PPy)包覆粘土LDHs获得聚吡咯表面改性层状粘土抗菌粉末(LDHs@PPy‑Ag)；最后将LDHs@PPy‑Ag和聚己内酯(PCL)采用溶液浇筑制备出LDHs@PPy‑Ag/PCL纳米复合薄膜。本发明通过表面有机包覆物PPy来增加LDHs与基材PCL之间界面相容性和结合力，提高最终纳米复合材料的力学性能和气体阻挡性等，并赋予复合薄膜优异抗菌性能，最终拓展表面改性层状粘土/生物基高分子复合材料在活性包装领域的应用，制备方法简单，条件易于控制，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种聚己内酯抗菌纳米复合薄膜的制备方法，涉及高分子材料技术领域，特别涉及活性包装应用领域。

背景技术

在高性能环境友好可降解塑料中，脂肪族聚酯是目前最有潜力的高分子材料之一。聚己内酯(PCL)作为具备较好应用潜力的脂肪族聚酯，其来源于ε-己内酯(ε-CL)开环聚合，在食品和医疗保健品包装以及农业薄膜等方面得到了较为广泛的应用。尽管PCL是最易生物降解的合成脂肪族聚酯，但其表现出比较差的结构和功能上的稳定性阻碍了生产应用，特别是难以满足较高阻隔和抗菌性能的迫切需求。

层状双羟基复合金属氧化物粘土(Layered double hydroxides，LDHs)具有形貌可控、结构可调、易分散等优异性能，已经广泛作为功能性纳米填料制备出了LDHs/聚合物纳米复合材料。层状粘土由于不可渗透的层状结构而延长气体分子穿过纳米复合材料的曲折路径，被认为是天然阻隔材料。理论上说，每个层状粘土粒子高的长宽比会使气体渗透路径延长，曲折性增加，结果导致气体渗透性降低，阻隔性能增强。因此，可以利用LDHs来对PCL进行增强改性，提高PCL的阻隔性能和力学性能等。其他无机材料一样，LDHs与高分子基材的界面性质不同，表现出较差的相容性，导致LDHs在高分子基材中较差的分散性及其与基材之间较差的界面相互作用，最终导致更多的界面缺陷，这也是复合材料往往改善效果不显著的重要原因。寻找一种更加简单、有效及绿色的改性方法是目前粘土表面改性研究的热点。研究发现，吡咯(Py)单体能够在水媒介中通过化学氧化聚合形成聚吡咯(PPy)。作为导电高分子材料的重要成员，PPy凭借其电导率高、热稳定性好、易合成、生物相容性优异等优点受到广泛的关注。尚未检索到利用PPy对LDHs进行表面包覆改性的报道。此外，PPy还可以与表面带负电的细菌产生强烈的静电结合作用从而达到抑菌的效果，这也促使PPy在抗菌领域逐渐受到重视。

同时，银系列抗菌材料是一类无机抗菌材料。无机载银抗菌材料具有持续性、持久性、广谱性，耐热性好、安全性高、不易产生耐药性等特点。银离子具有优良的生物杀菌作用，并且表现出显著的广谱抗菌性。银离子具有杀灭病原体和防止他们增值的“微量作用效应”，具有较高的生物抗菌活性。同时，银系抗菌剂具有较好的生物相容性和安全性。银纳米粒子是目前最有潜力的无机抗菌材料，从不稳定的银纳米颗粒中释放出来的银离子具有优良的生物杀菌作用，然而，银纳米粒子成本高，容易因为高表面积与体积比而产生团聚的强烈倾向。

发明内容

本发明的目的之一是制备聚吡咯表面改性层状粘土抗菌粉末(LDHs@PPy-Ag)，该聚吡咯表面改性层状粘土抗菌粉末(LDHs@PPy-Ag)是通过在层状粘土表面用可溶性Ag⁺盐和可溶性Fe³⁺盐协同原位聚合而获得的，同时，PPy的化学氧化作用可以使其在LDH上结合并还原成金属纳米银(AgNP)，获得聚吡咯表面改性层状粘土抗菌粉末(LDHs@PPy-Ag)，该(LDHs@PPy-Ag)粉末具有PPy和AgNP双重抗菌作用。本发明在于针对现有的聚己内酯(PCL)在结构、功能上和抗菌性能的稳定性存在的缺点与不足，提供一种聚己内酯抗菌纳米复合薄膜的制备方法。

本发明包括以下步骤：