CN110540740A - 一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法 - Google Patents

一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可降解抗菌薄膜技术领域，且公开了一种可降解型锌配合物‑TiO2‑聚乳酸抗菌薄膜及其制法，包括以下配方原料：席夫碱‑锌配合物、钛酸四异丙酯、聚乳酸、聚二甲基硅氧烷。该一种可降解型锌配合物‑TiO2‑聚乳酸抗菌薄膜及其制法，纳米TiO2在光照下产生的光生电子e‑和空穴h+，空穴h+将纳米TiO2表面的‑OH和H2O分子氧化成强氧化性的·OH，同时席夫碱‑锌配合物夺取光生电子e‑，形成强还原性的激发态，与细菌或微生物体内的活性蛋白氧代谢酶发生氧化还原反应，抑制并破坏了微生物的代谢过程，光生电子e‑、强氧化性空穴h+和强还原性配合物激发态促进聚乳酸中酯基的还原和键断裂，加速了聚乳酸氧化分解成CO2和H2O的过程。

Description

一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法
技术领域
本发明涉及可降解抗菌薄膜技术领域，具体为一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法。
背景技术
抗菌材料是一种具有杀灭或抑制细菌、微生物等作用的新型功能材料，抗菌性薄膜可分为抗菌性薄膜和抑菌性膜，抗菌材料上的薄膜主要是将抗菌剂制成抗菌母粒，通过抗菌母粒和树脂单层挤出或流涎制备而成得，也可以将抗菌剂作为表面层和包装材料共同制备形成抗菌复合膜，以及将抗菌剂涂敷或者蒸镀在树脂薄膜上制备得到，抗菌性薄膜能起到调节水分和抑制微生物生长繁殖的效果，并且具有不会污染食品，高安全性的优点。
目前的抗菌材料主要有银离子-树脂材料、纳米银-聚合物材料、铜离子抗菌材料、香草醛-聚乙烯材料等，但是这些材料的持续抗菌效果不好，并且不具有光催化活性，并且长时间暴露在空气和太阳光照射下，抗菌剂容易被氧化分解，并且这些抗菌材料不能被降解，不具有回收价值，并且回收处理困难，容易对环境造成严重的白色污染。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，提供一种方法简便，成本较低的聚乳酸抗菌薄膜的制备工艺，同时解决了抗菌材料不具有光催化活性，长时间暴露在空气和太阳光照射下，抗菌剂容易被氧化分解的问题，同时解决了抗菌材料很难被降解，容易对环境造成严重的白色污染的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：3-6份席夫碱-锌配合物、5-10份钛酸四异丙酯、78-90份聚乳酸、2-6份聚二甲基硅氧烷制法包括以及以下实验药品：蒸馏水、纤维素粉、高碘酸钾、无水乙醇、L-缬氨酸、氯化锌、稀盐酸溶液、乙酸乙酯。
优选的，所述席夫碱-锌配合物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60-65℃，匀速搅拌进行选择性开环反应2-4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物。
(2)向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2-3:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-80℃，匀速搅拌进行缩合反应3-6h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体。
(3)向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2-4:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-85℃，匀速搅拌进行络合反应2-5h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物。
优选的，所述步骤(1)中纤维素粉和高碘酸钾的质量比为1:1.5-2.5。
优选的，所述步骤(2)纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:3-5。
优选的，所述步骤(3)席夫碱有机配体与氯化锌的质量比为1:3.5-6。
优选的，所述可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入200-800mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为4-5，边匀速搅拌边缓慢加入5-10份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应2-3h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20-25KHz，进行超声分散处理1.5-2h，得到纳米TiO2前驱体溶液。
(2)向反应瓶中加入400-1200mL乙酸乙酯，再依次加入78-90份聚乳酸和2-6份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液，搅拌均匀后再加入3-6份席夫碱-锌配合物，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至80-90℃，匀速搅拌反应3-5h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，使用席夫碱-锌配合物和纳米TiO2作为复合光催化抗菌剂，通过水热共混法使纳米TiO2均匀负载在聚乳酸的表面和孔隙中，避免了纳米TiO2发生团聚形成大颗粒，导致光催化活性位点的降低，从而提高了抗菌剂对光能的吸收和利用率，纳米TiO2具有紫外可见吸收光谱全波段，当吸收光能时，纳米TiO2产生的光生电子e-和空穴h+，空穴h+将纳米TiO2表面的-OH和H2O分子氧化成·OH，·OH有很强的氧化能力，同时席夫碱-锌配合物夺取光生电子e-，形成的激发态具有很强的还原电势，在配合物激发态和·OH两者的共同作用下，与细菌或微生物体内的活性蛋白氧代谢酶及生物大分子发生氧化还原反应，产生新的自由基，引起自由基链式反应，破坏了细菌或微生物体的蛋白酶及生物大分子，抑制了微生物的代谢过程，从而使抗菌薄膜达到了抑菌和灭菌的效果。
该一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，纳米TiO2中的Ti4+夺取光生电子e-生成Ti3+，同时空穴与Zn2+反应生成氧空位，解离空气中的H2O分子并吸附在氧空位中，形成化学吸附水效应，使抗菌膜材料的周围形成高度缺水环境，并且通过了聚二甲基硅氧烷改性聚乳酸，聚二甲基硅氧烷具有很强的疏水性，从而增强了薄膜材料的疏水性能，大幅减少了附着在薄膜材料表面的H2O分子，从而抑制了细菌及微生物的代谢过程，达到了抑菌和灭菌的效果。
该一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，当聚乳酸抗菌薄膜丢弃在户外时，在席夫碱-锌配合物和纳米TiO2产生强氧还原性的光生电子e-、空穴h+和配合物激发态的共同作用下，促进了对聚乳酸中酯基的还原和键断裂过程，加速了聚乳酸氧化分解成CO2和H2O的过程，实现了薄膜材料的可降解性，非常适用于食品包装材料及医药包装材料的领域。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：3-6份席夫碱-锌配合物、5-10份钛酸四异丙酯、78-90份聚乳酸、2-6份聚二甲基硅氧烷制法包括以及以下实验药品：蒸馏水、纤维素粉、高碘酸钾、无水乙醇、L-缬氨酸、氯化锌、稀盐酸溶液、乙酸乙酯。
优选的，所述席夫碱-锌配合物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，两者质量比为1:1.5-2.5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60-65℃，匀速搅拌进行选择性开环反应2-4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物。
(2)向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2-3:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物，纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:3-5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-80℃，匀速搅拌进行缩合反应3-6h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体。
(3)向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2-4:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体，席夫碱有机配体与氯化锌的质量比为1:3.5-6，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-85℃，匀速搅拌进行络合反应2-5h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物。
可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入200-800mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为4-5，边匀速搅拌边缓慢加入5-10份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应2-3h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20-25KHz，进行超声分散处理1.5-2h，得到纳米TiO2前驱体溶液。
(2)向反应瓶中加入400-1200mL乙酸乙酯，再依次加入78-90份聚乳酸和2-6份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液，搅拌均匀后再加入3-6份席夫碱-锌配合物，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至80-90℃，匀速搅拌反应3-5h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜。
实施例1：
(1)制备纤维素选择性开环产物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，两者质量比为1:1.5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌进行选择性开环反应2h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物1。
(2)制备席夫碱有机配体：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物1，纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:3，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70℃，匀速搅拌进行缩合反应3h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体1。
(3)制备席夫碱-锌配合物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体1，席夫碱有机配体1与氯化锌的质量比为1:3.5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70℃，匀速搅拌进行络合反应2h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物1。
(4)制备纳米TiO2前驱体溶液：制备向反应瓶中加入200mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为4，边匀速搅拌边缓慢加入5份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应2h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20KHz，进行超声分散处理1.5h，得到纳米TiO2前驱体溶液组分1。
(5)制备可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜：向反应瓶中加入400mL乙酸乙酯，再依次加入90份聚乳酸和2份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液组分1，搅拌均匀后再加入3份席夫碱-锌配合物1，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至80℃，匀速搅拌反应3h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜材料1。
实施例2：
(1)制备纤维素选择性开环产物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，两者质量比为1:2，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌进行选择性开环反应3h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物2。
(2)制备席夫碱有机配体：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2.5:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物2，纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:3，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌进行缩合反应4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体2。
(3)制备席夫碱-锌配合物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2.5:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体2，席夫碱有机配体2与氯化锌的质量比为1:4.5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至80℃，匀速搅拌进行络合反应3h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物2。
(4)制备纳米TiO2前驱体溶液：制备向反应瓶中加入500mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为5，边匀速搅拌边缓慢加入6份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应2h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20KHz，进行超声分散处理1.5h，得到纳米TiO2前驱体溶液组分2。
(5)制备可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜：向反应瓶中加入600mL乙酸乙酯，再依次加入87份聚乳酸和3份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液组分2，搅拌均匀后再加入4份席夫碱-锌配合物2，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至85℃，匀速搅拌反应4h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜材料2。
实施例3：
(1)制备纤维素选择性开环产物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，两者质量比为1:2，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌进行选择性开环反应3h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物3。
(2)制备席夫碱有机配体：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2.5:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物3，纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:4，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌进行缩合反应4.5h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体3。
(3)制备席夫碱-锌配合物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为3:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体3，席夫碱有机配体3与氯化锌的质量比为1:5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至80℃，匀速搅拌进行络合反应4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物3。
(4)制备纳米TiO2前驱体溶液：制备向反应瓶中加入500mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为4，边匀速搅拌边缓慢加入7份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应2h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20KHz，进行超声分散处理1.5h，得到纳米TiO2前驱体溶液组分3。
(5)制备可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜：向反应瓶中加入800mL乙酸乙酯，再依次加入85份聚乳酸和4份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液组分3，搅拌均匀后再加入4份席夫碱-锌配合物3，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至85℃，匀速搅拌反应4h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜材料3。
实施例4：
(1)制备纤维素选择性开环产物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，两者质量比为1:2.5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至65℃，匀速搅拌进行选择性开环反应4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物4。
(2)制备席夫碱有机配体：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为3:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物4，纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至80℃，匀速搅拌进行缩合反应6h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体4。
(3)制备席夫碱-锌配合物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为3.5:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体4，席夫碱有机配体4与氯化锌的质量比为1:5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌进行络合反应4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物4。
(4)制备纳米TiO2前驱体溶液：制备向反应瓶中加入500mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为4，边匀速搅拌边缓慢加入8份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应3h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为25KHz，进行超声分散处理2h，得到纳米TiO2前驱体溶液组分4。
(5)制备可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜：向反应瓶中加入1200mL乙酸乙酯，再依次加入82份聚乳酸和5份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液组分4，搅拌均匀后再加入5份席夫碱-锌配合物4，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至90℃，匀速搅拌反应5h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜材料4。
实施例5：
(1)制备纤维素选择性开环产物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，两者质量比为1:2.5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至65℃，匀速搅拌进行选择性开环反应4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物5。
(2)制备席夫碱有机配体：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为3:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物5，纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:5，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至80℃，匀速搅拌进行缩合反应6h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体5。
(3)制备席夫碱-锌配合物：向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为4:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体5，席夫碱有机配体5与氯化锌的质量比为1:6，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至85℃，匀速搅拌进行络合反应5h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物5。
(4)制备纳米TiO2前驱体溶液：制备向反应瓶中加入800mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为5，边匀速搅拌边缓慢加入10份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应3h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为25KHz，进行超声分散处理2h，得到纳米TiO2前驱体溶液组分5。
(5)制备可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜：向反应瓶中加入1200mL乙酸乙酯，再依次加入78份聚乳酸和6份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液组分5，搅拌均匀后再加入6份席夫碱-锌配合物5，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至90℃，匀速搅拌反应5h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜材料5。
综上所述，该一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，使用席夫碱-锌配合物和纳米TiO2作为复合光催化抗菌剂，通过水热共混法使纳米TiO2均匀负载在聚乳酸的表面和孔隙中，避免了纳米TiO2发生团聚形成大颗粒，导致光催化活性位点的降低，从而提高了抗菌剂对光能的吸收和利用率，纳米TiO2具有紫外可见吸收光谱全波段，当吸收光能时，纳米TiO2产生的光生电子e-和空穴h+，空穴h+将纳米TiO2表面的-OH和H2O分子氧化成·OH，·OH有很强的氧化能力，同时席夫碱-锌配合物夺取光生电子e-，形成的激发态具有很强的还原电势，在配合物激发态和·OH两者的共同作用下，与细菌或微生物体内的活性蛋白氧代谢酶及生物大分子发生氧化还原反应，产生新的自由基，引起自由基链式反应，破坏了细菌或微生物体的蛋白酶及生物大分子，抑制了微生物的代谢过程，从而使抗菌薄膜达到了抑菌和灭菌的效果。
该一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，纳米TiO2中的Ti4+夺取光生电子e-生成Ti3+，同时空穴与Zn2+反应生成氧空位，解离空气中的H2O分子并吸附在氧空位中，形成化学吸附水效应，使抗菌膜材料的周围形成高度缺水环境，并且通过了聚二甲基硅氧烷改性聚乳酸，聚二甲基硅氧烷具有很强的疏水性，从而增强了薄膜材料的疏水性能，大幅减少了附着在薄膜材料表面的H2O分子，从而抑制了细菌及微生物的代谢过程，达到了抑菌和灭菌的效果。
该一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，当聚乳酸抗菌薄膜丢弃在户外时，在席夫碱-锌配合物和纳米TiO2产生强氧还原性的光生电子e-、空穴h+和配合物激发态的共同作用下，促进了对聚乳酸中酯基的还原和键断裂过程，加速了聚乳酸氧化分解成CO2和H2O的过程，实现了薄膜材料的可降解性，非常适用于食品包装材料及医药包装材料的领域。

Claims (6)

1.一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：3-6份席夫碱-锌配合物、5-10份钛酸四异丙酯、78-90份聚乳酸、2-6份聚二甲基硅氧烷，制法包括以及以下实验药品：蒸馏水、纤维素粉、高碘酸钾、无水乙醇、L-缬氨酸、氯化锌、稀盐酸溶液、乙酸乙酯。
2.根据权利要求1所述的一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，其特征在于：所述席夫碱-锌配合物制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入适量的蒸馏水，在依次加入纤维素粉和高碘酸钾，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60-65℃，匀速搅拌进行选择性开环反应2-4h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥制备得到纤维素选择性开环产物。
(2)向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2-3:1，再加入L-缬氨酸搅拌至溶解，再加入纤维素选择性开环产物，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-80℃，匀速搅拌进行缩合反应3-6h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤固体产物，充分干燥得到席夫碱有机配体。
(3)向反应瓶中加入适量的蒸馏水和无水乙醇作为混合溶剂，两者体积比为2-4:1，再加入氯化锌搅拌至溶解，再加入席夫碱有机配体，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至70-85℃，匀速搅拌进行络合反应2-5h，反应结束将溶液过滤，并使用适量的蒸馏水和无水乙醇充分洗涤固体产物，并干燥制备得到席夫碱-锌配合物。
3.根据权利要求2所述的一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，其特征在于：所述步骤(1)中纤维素粉和高碘酸钾的质量比为1:1.5-2.5。
4.根据权利要求2所述的一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，其特征在于：所述步骤(2)纤维素选择性开环产物与L-缬氨酸的质量比为1:3-5。
5.根据权利要求2所述的一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，其特征在于：所述步骤(3)席夫碱有机配体与氯化锌的质量比为1:3.5-6。
6.根据权利要求1所述的一种可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜及其制法，其特征在于：所述可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入200-800mL的无水乙醇，再加入稀盐酸溶液，调节pH为4-5，边匀速搅拌边缓慢加入5-10份钛酸四异丙酯，匀速搅拌反应2-3h，再将反应瓶置于超声处理仪中，超声频率为20-25KHz，进行超声分散处理1.5-2h，得到纳米TiO2前驱体溶液。
(2)向反应瓶中加入400-1200mL乙酸乙酯，再依次加入78-90份聚乳酸和2-6份聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入上述步骤(1)制得的纳米TiO2前驱体溶液，搅拌均匀后再加入3-6份席夫碱-锌配合物，将溶液转移进水热自动反应釜中，加热至80-90℃，匀速搅拌反应3-5h，冷却至室温后将溶液倒入成膜模具中，进行自然挥发和成膜培养，制备得到可降解型锌配合物-TiO2-聚乳酸抗菌薄膜。
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