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    華南理工劉偉峰和廣東工大邱學青 ChemSusChem 封面:高強高韌全降解PVA抗菌膜
    2020-11-04  來源:高分子科技

      可降解高分子材料的應用越來越重要,但是傳統可降解高分子材料普遍存在力學性能不足的問題。并且隨著人們對食品安全以及健康生活需求的增加,具有抗菌功能的可降解包裝材料受到了日益重視。聚乙烯醇(PVA)是一種可由非化石資源合成的可生物降解材料,由于其無毒、良好的生物相容性、優秀的阻氧性能以及相對低廉的成本而備受青睞。然而,純PVA 膜無抗菌活性,通過向PVA膜中引入抗菌劑可以賦予一定的抗菌活性。純銀系抗菌劑通常具有較差的光穩定性且極易釋放,大大縮短了抗菌劑的有效抗菌周期;為降低成本并提高銀系抗菌劑的功效,通常需要將銀納米粒子負載到特定的載體上,但這往往造成復合材料力學性能下降。


      最近,華南理工大學劉偉峰和廣東工業大學邱學青教授團隊在前期制備仿蜘蛛絲高強高韌PVA復合膜的基礎上(Adv. Funct. Mater. 2019, 29(4): 1806912,Int. J. Biol. Macromol. 2020, 142, 551-558),開發了一種低成本、綠色環保并與PVA基體具有良好界面相容性的負載型高效含銀納米抗菌劑,并將其引入PVA膜中制備出高強度、高韌性,同時具有紫外屏蔽功能的可降解抗菌復合膜。該納米抗菌劑采用綠色生物質單寧酸和木質素磺酸鈉為原料,其中木質素磺酸鈉作為銀納米粒子的載體。歸功于抗菌劑在PVA膜中形成的納米微相分離結構以及納米粒子與PVA基體之間強烈的氫鍵相互作用(圖1),PVA納米復合膜表現出優異的力學性能,拉伸強度最高達到了131.6 MPa,斷裂比韌性高達262 J/g,遠遠高于天然蜘蛛絲的比韌性(圖2)。盡管復合膜中的銀元素含量極低(0.032-0.32 wt‰),但PVA納米復合膜仍然表現出良好的抗菌活性。此外,該納米抗菌劑還賦予PVA復合膜優異的抗氧化活性和紫外線防護功能。由于生物質衍生物單寧酸和木質素磺酸鈉以及PVA基體都可以生物降解,該項工作為制備高性能抗菌可生物降解復合材料提供了一種簡便的思路。


    圖 1


    圖 2


      該研究成果“Very strong, super tough, antibacterial and biodegradable polymeric materials with excellent UV-blocking performance”近期以封面(圖3)發表在綠色化學與材料期刊ChemSusChem 2020, 13, 4974-4984。


    圖 3


      論文通訊作者為華南理工劉偉峰和廣東工大邱學青教授,第一作者為博士研究生張曉。木質素是儲量最大的天然芳香高分子,該工作闡述了工業木質素特殊的分子結構在綠色功能高分子材料中的應用,為今后高性能全降解生物質/高分子復合材料的理性設計提供了借鑒。


      原文鏈接:https://doi.org/10.1002/cssc.202002012

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