聚乳酸(polylactic acid,简称PLA)是一种衍生自乳酸的聚合物,它是一种具有生物降解性和生物相容性的可再生聚酯。可以从可再生的原料如甜菜、甘蔗和玉米生产发酵获得;在生产的过程中需要消耗大量二氧化碳,消耗温室气体。因此聚乳酸是一种节能环保的绿色材料。因为聚乳酸具有良好的抗菌性、生物降解性和生物相容性,因此聚乳酸被广泛应用于医学、食品等各领域中。如医用导管材料、食品包装材料等。以下为实验中的主要内容:(1)我们选取聚乳酸作为基质,将不同含量的纳米银1%、5%、10%、15%、20%加入其中,通过溶剂挥发法制成聚乳酸基纳米银复合膜PLA/1%Ag、PLA/5%Ag、PLA/10%Ag、PLA/15%Ag、PLA/20%Ag。同时用超高压设备对该复合膜进行处理,超高压条件为超高压压力100、200、300、400MPa,处理时间10、20、30分钟。以未经过超高压处理样品作为对照样。实验中,选取异辛烷作为油类食品模拟液,并将复合膜浸泡在食品模拟液中49天,每隔7天检测一次模拟液中纳米银的含量。探索超高压条件对复合膜中纳米银粒子迁移能力的影响。实验发现,超高压对复合膜中纳米银的迁移速率并没有显著影响。同种样品在同一超高压条件下的迁移规律与超高压前复合膜中纳米银的迁移规律是一致的。纳米银粒子的迁移速率皆经历了先减小后增加的变化趋势。实验后期,保持超高压处理时间不变,增加超高压压力,或者保持超高压压力不变,增加超高压处理时间,都会造成复合膜中纳米银迁移量的增长。最后,根据Fick第二定律计算并对比了复合膜在超高压处理前后复合膜的扩散系数。每种样品的扩散系数D随着贮藏时间的延长呈现出减少、增加又减少的变化趋势。超高压的压力对扩散系数并没有显著影响,但是可以在一定程度上影响复合膜的扩散系数D。相比于超高压压力,复合膜在模拟液中浸泡的时间对复合膜中纳米银迁移量的影响更显著。(2)利用扫描电镜观察超高压处理前复合膜的微观结构。从扫描电镜上的图片可以看出,无论纳米粒子的添加量如何,各样品在模拟液中皆呈现出相同的变化趋势,即纳米粒子不断向模拟液中迁移,复合膜表面出现褶皱并逐渐变得粗糙。使用电子万能测试机对复合膜的拉伸强度(TS)、弹性模量(EM)、断裂伸长率(ε)进行了测定。发现随着聚乳酸包装膜中纳米银含量逐渐增加,以及在食品模拟液中贮藏的时间逐渐延长,TS是在逐渐降低的,而EM和ε呈现出上涨的趋势。使用差示扫描量热仪(DSC)对复合膜的热性能进行了测定,如其熔融温度(T_m)、玻璃化转变温度(T_g)、冷结晶温度(T_c)和结晶度(X_c)。各样品的放热峰随着迁移时间在不断地向高温方向移动,大致温度在110℃到120℃之间。其中,复合膜的熔融温度(T_m)并不受纳米银的加入量而发生显著的变化。而复合薄膜的玻璃化转变温度(T_g)表现出随着迁移时间的增加而增加,并且所有样品皆呈现出这一趋势。同时,随着迁移时间和纳米银含量的增加,冷结晶温度(T_c)和结晶度(X_c)增加。这可能由于纳米粒子的加入引起了纳米粒子在聚乳酸基质中发生异质成核现象所导致的。随着迁移时间的变化,聚乳酸基纳米银复合膜对水蒸气和二氧化碳的阻隔性在整体上呈现出下降的趋势。(3)探讨了超高压压力对聚乳酸纳米银复合膜的影响。对复合膜的结构性能、机械性能、热性能、二氧化碳透过率和水蒸气透过率进行了测定。实验发现,超高压处理后的复合薄膜脆断部分的团簇减少,但起皱现象更明显并渐渐出现了大量的凹陷和孔洞。超高压处理的压力越高这种现象越为明显。超高压对复合膜的机械性能影响不大,并且超高压前后的复合膜随着纳米银含量的增加机械性能的变化规律是相同的。TS、EM随着超高压压力的增加有下降的趋势,ε有逐渐降低的趋势。复合膜对水蒸气和二氧化碳透过率数值,随着迁移时间的增大皆呈现先下降后上升的变化趋势。通过DSC测量发现经过400MPa处理后的复合膜的熔融温度(T_m)、玻璃化转变温度(T_g)、冷结晶温度(T_c)数值皆比200MPa的数值稍小一些,经过400MPa处理后的复合膜比200MPa的复合膜具有更高的结晶度。以上,说明超高压处理并没有改变复合膜热量的吸收与释放规律。