研究背景：

近几十年来，由于多功能性、低成本生产以及优异的机械和热性能[1]，石油基聚合物的使用大幅增加。然而，与短时间使用相比，这些聚合物需要数百年才能降解（约200年），导致其在垃圾填埋场和海洋中堆积。在替代传统聚合物的许多可生物降解聚合物中，聚乳酸（PLA）是最有前途的材料之一。PLA来源于玉米、甜菜和小麦等可持续原材料，具有良好的生物降解性、低毒性、易加工性、透明性和环境友好性。PLA因其生物相容性、优异的透明度和优异的降解性而成为食品包装的主要候选材料。然而，这种聚合物在包装方面存在缺点，例如与石油衍生的常规聚合物相比，生产成本高，阻隔性能低，耐温性差，脆性大。

研究内容：

智利圣地亚哥大学的Paula A. Zapata等人用油酸对氧化钙（CaO）纳米颗粒表面进行改性以获得改性的氧化钙（Ol-CaO），以改善纳米颗粒与聚合物之间的相互作用。然后，通过使用熔融共混方法改变CaO和Ol-CaO纳米颗粒（5和8wt%）的负载量，获得PLA/CaO纳米复合膜。首先，对纳米复合材料的热性能和显微硬度进行了研究。然后，评估了纳米复合膜对大肠杆菌的杀灭性能。最后，还研究了纳米颗粒（CaO）的加入对PLA光降解的影响。这些具有抗菌性能的可生物降解纳米复合材料将有助于医疗或食品包装领域可持续抗菌材料的未来发展。

主要研究结果：

1.PLA/CaO和PLA/Ol-CaO纳米复合材料显微和热分析

2.通过显微硬度分析评估机械性能

3.PLA/CaO和PLA/Ol-CaO纳米复合材料的抗菌性能分析

4.PLA和PLA/CaO纳米复合材料的光降解分析

研究结论：

采用熔融法制备了聚乳酸（PLA）/CaO纳米复合材料。成功地合成了直径为26.14±3.31nm的CaO纳米颗粒，然后用油酸（Ol-CaO）对其表面进行修饰。将Ol-CaO掺入PLA改善了纳米颗粒在基质聚合物中的分散性。与纯PLA相比，PLA/Ol-CaO的玻璃化温度（Tg）降低约13%。PLA和纳米复合材料的结晶度（XC）几乎保持不变，突出了该材料的非晶结构。然而，由于这些纳米颗粒的催化活性，PLA/CaO和PLA/Ol-CaO纳米复合材料的热稳定性与纯PLA（ T max约为23%）相比降低。即使如此，这些值仍然适用于这些材料的适用性。与纯PLA相比，PLA/Ol-CaO的显微硬度增加了约9%，这是由于改性表面Ol-CaO纳米颗粒的良好分散性。在PLA/Ol-CaO（8wt%）中，纳米复合材料对大肠杆菌的抗菌活性达到99.9%。这种行为归因于改性纳米颗粒在PLA内的良好分布。辐照五天后，验证了纳米颗粒掺入对PLA降解的影响。辐照后，PLA和PLA/CaO纳米复合材料的Tg比纯PLA降低约13%。结晶度（Xc）增加，且PLA/CaO（8wt%）（约7%）的结晶度更高，有助于聚合物的再结晶。SEM观察到，由于链断裂和纳米颗粒在辐照下加速聚物降解，光降解试验后，粘性聚乳酸的平均分子量下降约97%。该研究的结果表明，这些系统可作为功能性、活性和可降解的食品包装应用或医疗器械应用。

参考文献：

PLA/CaO nanocomposites with antimicrobial and photodegradation properties

原文链接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0141391022000519