Multifunctional and Robust Polyhydroxyalkanoate Nanocomposites with Superior Gas Barrier, Heat Resistant and Inherent
Antibacterial Performances
Pengwu Xu, Weijun Yang, Deyu Niu, Manman Yu, Mingliang Du, Weifu Dong, Mingqing Chen, Pieter Jan Lemstra, Piming Ma⁎
Chemical Engineering Journal, 2020, 382: 122864
聚羟基脂肪酸酯（PHAs）是一种有特殊结构的生物基聚酯，具有相容性好、生物可降解、低细胞毒性等优点，可实现工业化生产，在（食品）包装行业有着非常广阔的应用前景。然而，PHAs结晶速率慢、机械强度低、气体阻隔性、热稳定性差弱、功能单一等缺陷限制了它作为包装材料的使用。
目前，解决上述问题的主要方法是外加纳米填料，例如纳米氧化锌、氧化石墨烯纳米片（GO）等。GO片层具有高纵横比、高气体反渗透性以及超强机械强度等优点，可同时改善聚合物机械强度与气体阻隔性。然而GO比表面积大、容易团聚，难以均匀分散在聚合物基体当中，从而达不到预期改性效果。
鉴于此，本团队尝试通过偶联反应和自由基共聚合将N-(2-(异丁烯酰基氧基)乙基)-N,N-二甲基十二烷-1-溴化铵（LAQ）接枝到GO表面制备GO-g-LAQ纳米杂化物，进而制备了生物基PHAs/GO-g-LAQ纳米复合材料。GO-g-LAQ纳米杂化物兼具GO和LAQ的优点，比如GO的高强度、高热稳定性、高反气体渗透性，以及LAQ的高效抗菌性能。与无机物抗菌剂例如银纳米颗粒相比，LAQ安全性更好，抗菌效果持久。此外，GO-g-LAQ纳米杂化物可以改善GO与PHAs基体的相容性。本团队制备的生物基PHAs纳米复合材料同时具有高结晶度、高拉伸强度、高耐热温度、高气体阻隔性和非迁移高抗菌性能，是一种综合性能非常优异的环境友好材料，在未来的高档包装如食品包装领域有很好的应用前景。
高耐热温度、高气体阻隔性和非迁移高抗菌PHAs基纳米复合材料
