植酸-金属离子螯合物改性层状黏土及其在聚己内酯中的增强与抗菌效应研究

基于植酸(PA)优异的螯合能力,利用Ag^+,Cu^2+,Fe^3+和Zn^2+4种金属离子与PA发生螯合作用并沉积吸附在层状双羟基复合金属氧化物(LDHs)表面,形成核-壳结构,以达到改善层状黏土与聚合物基体之间界面相容性的目的。制备出不同金属离子负载的表面包覆改性LDHs(LDHs@PA-M),深入研究LDHs@PA-M在不同金属离子负载下的微观形貌,并将其应用在聚己内酯(PCL)的增强改性中。结果表明,PA能够与Ag^+和Cu^2+在LDHs表面形成稳定、均匀的纳米包覆层。利用金属Ag^+和Cu^2+优异的抗菌活性,LDHs@PA-Ag^+和LDHs@PA-Cu^2+对大肠杆菌(E.coli)的抗菌率均超过99.99%。相比于纯的PCL,LDHs@PA-Cu^2+/PCL纳米复合材料(LDHs@PA-Cu^2+的质量分数为1%)的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了30.7%和33.3%,达到了40.9 MPa和816%,力学性能增强效果最为显著。LDHs@PA-Cu^2+/PCL和LDHs@PA-Ag^+/PCL纳米复合材料对E.coli的抗菌率均达到99.99%,表现出优异的抗菌活性,拓展了层状黏土/生物基高分子复合材料在活性包装领域的应用。