基于聚乳酸/壳聚糖的可降解自支撑薄膜制备及其性能研究

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日益严峻的白色污染迫使人们减少对石油基原料的塑料产品的依赖,促使人们对可降解材料的进一步研究及应用。聚乳酸(PLA)作为一种最有能力替代石油基塑料的可降解材料,具有良好的生物相容性、生物无毒性与特有的透明度,但是它的疏水性和难控制的降解周期限制了其应用范围。本文通过非溶剂致相分离法(NIPS)制备了一系列基于聚乳酸/壳聚糖(PLA/CS)的可降解自支撑薄膜,并对该膜进行了适当的参数优化和表面修饰,探究了复合膜的降解性能等。主要工作内容如下:1)通过比较不同方法和溶剂-非溶剂体系制膜过程的难易程度、膜的透明度与亲疏水性,确定了将NIPS方法和氯仿/DMF-水体系结合起来是基于PLA/CS的可降解自支撑薄膜的最优制备体系。得到的具有抗菌性能的PLA/CS多孔薄膜与纯PLA膜相比,透明度基本不变,对可见光的透过率达到95%以上;亲水性提高,与水的接触角大约由80°减小至72°;体外降解速率加快,降解12周后的失重率大约由17%提高到24%。2)随着CS溶液在PLA和CS共混溶液中所占体积比例的增加,PLA/CS复合膜的孔径先减小后增加,同时该膜的体外降解速率与孔径呈正相关关系,孔径越大,降解速率越快。其中当PLA溶液与CS溶液的共混比例为6/1(V/V)时,复合膜的孔径最小,水解速率最慢。另外,CS在该膜的抗菌过程中起主要作用。CS含量越高,抗菌率越高。此外,用嵌段共聚物F127修饰后的PLA/CS复合膜的孔径分布均匀性明显提高,但其透明度明显下降了30%。用等离子体处理方法修饰后的PLA/CS复合膜的体外降解速率加快了将近18%,抗菌性能明显提高。3)为了促使PLA/CS复合膜在可见光下降解,在复合膜中添加二硫化钼(MoS2)纳米粒子。当可见光照射后,MoS2吸收光能产生自由基,将能量传递给复合膜,促进PLA/CS/MoS2复合膜在可见光下能够被光催化降解。同时该光降解过程可以通过控制MoS2的含量实现降解速率可控,从而使该材料发展成为一种新的光—生物双降解材料。当MoS2含量为10%(W/W)时,该复合膜的光降解失重率最高,光照8天后的失重率高达22%左右。以上结果表明,本论文制备的基于PLA/CS的复合膜集自支撑、高透度、可降解和抗菌性四者于一体,能大面积制备,降解速度可控,是一种优良的生物医学材料和包装材料。
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