CN113480765A - 一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备方法，涉及包装材料技术领域。该复合膜的制备方法为：将CUR与Cu2+在LDHs表面发生沉积吸附和络合作用制备出LDHs@CUR‑Cu2+，然后采用溶液浇筑法将LDHs@CUR‑Cu2+和PVA共混制备了LDHs@CUR‑Cu2+/PVA纳米复合膜。LDHs具备较好的阻隔性、比表面积和结构可设计性，且其电荷密度高在溶剂中不易脱落分离。将其加入到PVA后可以分散在PVA中，从而有效的改善了PVA膜的力学性能以及热稳定性。CUR的负载可以有效的改善LDHs/PVA纳米复合膜的抗菌性和抗氧化性，延长食品的保质期。此外，利用姜黄素的pH指示性还可以进一步拓展LDHs/PVA纳米复合膜在智能包装领域的应用。

Description

一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备 方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，且特别涉及一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备方法。
背景技术
近年来，为了延长食品保存期以应对市场世界化所带来的影响，越来越多的活性食品包装材料进入人们的视野。在当下，食品包装材料大量使用聚乙烯、聚氯乙烯等不可降解的材料，从而对环境造成了巨大压力。聚乙烯醇(PVA)是一种人工合成、多用途的水溶性聚合物，其通常以醋酸乙烯为单体进行聚合，进而醇解或水解制成。PVA作为一种无毒无味、可降解的水溶性高分子聚合物，其具有的线性结构、稳定的化学性能、良好的亲水性能、优秀的成膜性以及较高的力学性能、耐热性、耐腐蚀性等性能都是理想的包装材料性能。由其制成的薄膜具有气体阻隔性好、不吸灰尘、强亲水性和耐热性以及良好的力学性能等特点。另一方面由于PVA可降解，使其成为一种环境友好材料，符合当下社会绿色环保的发展要求。因此，作为一种无毒且不致癌的高分子材料，PVA被公认为是当下社会最有发展前景的可降解包装材料之一。
但是由于PVA只由C、H、O三种元素构成，因此其阻燃性和抗菌性等性能并不是很理想，其极限氧指数只有19.7。PVA在阻燃性、抗菌性和抗紫外性等性能上还有所欠缺，从而限制了其在包装材料方面的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，通过姜黄素(CUR)和水滑石(LDHs)共混改性，得到LDHs@CUR-Cu2+，并将其与PVA共混制备LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜，此纳米复合膜具有良好的力学性能、热力学性能、抗菌性和抗氧化性。
本发明的另一目的在于提供一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法，此制备方法简单易操作，适用于工业化大规模生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、水滑石的制备：将MgCl2·6H2O、尿素和AlCl3·6H2O溶于去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液超声处理后，在高温高压下反应，得到水滑石浆料，离心、洗涤、干燥后，得到水滑石；
S2、LDHs@CUR-Cu2+的制备：将所述水滑石加入无水乙醇中，超声处理25～35min后，得到水滑石分散液，所述水滑石分散液经磁力搅拌后加入姜黄素吸附10～20min，然后加入CuCl2·2H2O并室温搅拌反应3.5～4.5h，洗涤、干燥得到LDHs@CUR-Cu2+；
S3、将所述LDHs@CUR-Cu2+溶于去离子水中，超声处理25～35min后，加入聚乙烯醇并磁力搅拌10～20min，得到浇筑液；
S4、将所述浇筑液加热并继续搅拌，超声处理后倒入模具中，经烘干得到LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜。
本发明提出一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其根据上述制备方法制得。
本发明实施例的姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备方法的有益效果是：
本发明将CUR与Cu2+在LDHs表面发生沉积吸附和络合作用制备出LDHs@CUR-Cu2+，然后采用溶液浇筑法将LDHs@CUR-Cu2+和PVA共混制备了LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜。LDHs具备较好的阻隔性、比表面积和结构可设计性，且其电荷密度高在溶剂中不易脱落分离。将其加入到PVA后可以分散在PVA中，从而有效的改善了PVA膜的力学性能以及热稳定性。CUR的负载可以有效的改善LDHs/PVA纳米复合膜的抗菌性和抗氧化性，延长食品的保质期。此外，利用姜黄素的pH指示性还可以进一步拓展LDHs/PVA纳米复合膜在智能包装领域的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的LDHs@CUR-Cu2+粒子的TEM表征图和EDS元素线性扫描图；
图2为本发明实施例1～5提供的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜以及对比例1提供的PVA膜的FT-IR光谱图；
图3为LDHs和LDHs@CUR-Cu2+粒子以及本发明实施例2和4提供的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜、对比例1提供的PVA膜的抗菌活性测试结果图；
图4为LDHs@CUR-Cu2+添加量对LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜断裂生长率和拉伸强度的影响图；
图5为本发明实施例1～5的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜和对比例1的PVA膜的紫外-可见光透过率图和外观图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、水滑石的制备：将MgCl2·6H2O、尿素和AlCl3·6H2O溶于去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液超声处理后，在高温高压下反应，得到水滑石浆料，离心、洗涤、干燥后，得到水滑石。本发明所使用的MgCl2·6H2O、尿素和AlCl3·6H2O均可通过市售获得，例如MgCl2·6H2O、尿素和AlCl3·6H2O均可购于上海阿拉丁生物化学科技有限公司。
LDHs是由镁和铝双金属通过羟基和碳酸根离子连接而成的层状氢氧化物。作为一种阴离子层状黏土，LDHs具备较好的阻隔性、比表面积和结构可设计性，且其电荷密度高在溶剂中不易脱落分离。由于其独特的性能和层状结构，使得其加入到聚合物溶液后可以分散在聚合物中，从而有效的改善了聚合物的力学性能以及热稳定性。PVA作为一种水溶性高分子聚合物，在具有良好的成膜性和柔韧性的同时又具有出色的气体阻隔性和耐溶剂性。但其阻燃性和抗菌性等性能不理想。本发明采用水热合成法来制备LDHs，并将其用于PVA的改性从而能有效的改善PVA的力学性能以及热稳定性，使其在保留PVA自身优势性能条件下，还能表现出优于PVA的力学性能和阻燃性。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述MgCl2·6H2O、所述尿素和所述AlCl3·6H2O的质量比为2～3:1～1.5:1，所述MgCl2·6H2O和所述去离子水的质量体积比为1:33～34(g/mL)。
进一步地，在本发明较佳实施例中，在高温高压下反应的步骤包括：将所述混合溶液转移到聚四氟乙烯容器中，然后将所述聚四氟乙烯放入配套的不锈钢高压釜中锁紧，并将所述不锈钢高压釜放入90～100℃的烘箱中，升温至150～170℃反应5.5～6.5h。
S2、LDHs@CUR-Cu2+的制备：将所述水滑石加入无水乙醇中，超声处理25～35min后，得到水滑石分散液，所述水滑石分散液经磁力搅拌后加入姜黄素吸附10～20min，然后加入CuCl2·2H2O并室温搅拌反应3.5～4.5h，洗涤、干燥得到LDHs@CUR-Cu2+。天然活性物质CUR是一种从姜黄科植物中提取出的多酚化合物粉末，具有良好的的抗菌性和紫外光屏蔽性能。本发明通过将CUR与Cu2+在LDHs表面发生沉积吸附和络合作用制备出LDHs@CUR-Cu2+。CUR的负载可以有效的改善LDHs/PVA纳米复合膜的抗菌性、抗氧化性和紫外光屏蔽性能，从而可延长食品的保质期。此外，利用姜黄素的pH指示性还可以进一步拓展LDHs/PVA纳米复合膜在智能包装领域的应用。由于CUR在水中的溶解性极差，选择去离子水作为溶剂进行反应会影响其反应程度甚至不反应，所以采用无水乙醇作为反应溶剂。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述水滑石和所述无水乙醇的质量体积比为1：1～3(g/L)，所述水滑石与所述姜黄素的质量比为1：0.5～1.5。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述CuCl2·2H2O与所述姜黄素的质量比为1:2～2.2。本发明所使用的姜黄素和CuCl2·2H2O均可通过市售获得，例如姜黄素和CuCl2·2H2O均可购于上海麦克林生化科技有限公司。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述洗涤的步骤为：将反应后的反应液用无水乙醇和去离子水分别离心洗涤2～4次。
S3、将所述LDHs@CUR-Cu2+溶于去离子水中，超声处理25～35min后，加入聚乙烯醇并磁力搅拌10～20min，得到浇筑液。本发明所使用的聚乙烯醇可通过市售获得，例如聚乙烯醇可购于日本可乐丽公司。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述LDHs@CUR-Cu2+与所述去离子水的质量体积比为0.1～3.8:1(g/L)。
S4、将所述浇筑液加热并继续搅拌，超声处理后倒入模具中，经烘干得到LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜。
进一步地，在本发明较佳实施例中，加热温度为90～100℃，继续搅拌时间为0.5～1.5h，超声处理时间为10～20min。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜中，所述LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为0.1～7wt％。
本发明通过将CUR与Cu2+在LDHs表面发生沉积吸附和络合作用制备出LDHs@CUR-Cu2+，然后采用溶液浇筑法将LDHs@CUR-Cu2+和PVA共混制备了LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜。此复合膜具有良好的力学和热力学性能、抗菌性和抗氧化性。
本发明还提供了一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其根据上述的制备方法制得。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其根据以下方法制得：
(1)LDHs的制备：首先在32mL离子水中加入0.953gMgCl2·6H2O(4.594mmol)、0.5067g尿素(8.295mmol)和0.3772gAlCl3·6H2O(1.005mmol)制备混合溶液。然后将混合溶液超声至分散均匀后转移到容量为50mL聚四氟乙烯容器中，并将聚四氟乙烯容器置入配套的不锈钢高压釜中锁紧。将烘箱加热至95℃后，将不锈钢高压釜放入其中，然后继续升温至160℃，在高温高压下反应6h。反应结束后取出，将所得LDHs浆料离心、洗涤并最终在冷冻干燥机内干燥，获得白色的LDHs粉末。
(2)LDHs@CUR-Cu2+的制备：将0.05g的LDHs加入到100mL的无水乙醇中，接着将溶液置于超声机中超声处理30min，直到LDHs完全分散到溶液中。然后将LDHs分散液将其转移到磁力搅拌器上进行磁力搅拌。随后称量0.05g的CUR(0.136mol)溶解于上述分散液中吸附15min，溶液变为橙黄色。称取0.0231gCuCl2·2H2O(0.136mmol)加入50mL去离子水中，充分溶解后加入到LDHs分散液中，置于磁力搅拌机上室温搅拌4h至反应结束。将反应液用无水乙醇以及去离子水分别离心洗涤三次后，最终在冷冻干燥机内干燥，得到橙黄色的LDHs@CUR-Cu2+粉末。
(3)LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的制备：按LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为0.5wt％将适量的LDHs@CUR-Cu2+溶解在14mL去离子水中，超声处理30min至LDHs@CUR-Cu2+均匀分散，然后加入PVA在室温下磁搅拌分散15min。将上述LDHs@CUR-Cu2+和PVA的浇筑液从室温加热至95℃，继续搅拌1h直到PVA完全溶解。反应结束后将上述浇筑液超声15min以去除溶液搅拌加热过程中产生的气泡。最后将浇筑液倒入水平放置的模具中，在30℃的烘箱中烘干成膜，得到LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜(LCP-0.5％)。
实施例2
本实施例中提供了一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其与实施例1的不同之处在于，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜(LCP-1％)中，LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为1wt％。
实施例3
本实施例中提供了一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其与实施例1的不同之处在于，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜(LCP-3％)中，LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为3wt％。
实施例4
本实施例中提供了一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其与实施例1的不同之处在于，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜(LCP-5％)中，LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为5wt％。
实施例5
本实施例中提供了一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其与实施例1的不同之处在于，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜(LCP-7％)中，LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为7wt％。
对比例1
本对比例提供了一种PVA膜，其制备方法与实施例1的不同之处在于，在PVA膜中，LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为0wt％。
如图1所示为本发明实施例1的LDHs@CUR-Cu2+粒子的TEM表征图和EDS元素线性扫描图。其中，图1a和图1b分别是在不同放大倍数下的TEM图，图1c为EDS元素线性扫描图。从图1a可以看出，在吸附和络合过程中，CUR-Cu2+配合物成功地包覆在LDHs表面。从图1b可以看出，在LDHs表面存在厚度约为5nm的CUR-Cu2+包覆层。从图1c的EDS元素线性扫描结果可以看出，当到达LDHs边缘的时候，Mg的含量明显下降，而Cu的含量有所上升，进一步表明CUR-Cu2+包覆层的存在。
如图2所示为本发明实施例1～5提供的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜以及对比例1提供的PVA膜的FT-IR光谱图。从图2可以看出，在纯PVA的红外光谱中，O–H拉伸振动、CH–OH弯曲振动和C–O伸缩振动特征吸收峰位于3260、1327和1082cm-1。此外，在2919和1415cm-1处的吸收峰分别归因于C-H的不对称拉伸振动和弯曲振动。LDHs@CUR/PVA纳米复合膜的红外光谱中出现的1082cm-1峰值是由于O-H官能团氢键作用引起的C-O伸缩振动峰。随着LDHs@CUR-Cu2+含量的增加，由于LDHs@CUR-Cu2+和PVA之间存在较强的相互作用，该峰吸收峰整体呈现变宽的趋势，并且随着LDHs@CUR-Cu2+含量的增加，CUR中的酚羟基形成氢键引起C-O伸缩振动使得1016cm-1处吸收峰逐渐增强。
采用平板菌落计数法以研究LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜对大肠杆菌的抗菌性能，以及使用摇瓶法对大肠杆菌(E.coli)进行了抑菌活性研究。先将LDHs和LDHs@CUR-Cu2+粉末(质量＝50mg)以及实施例2和4提供的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜(直径＝15mm)、对比例1提供的PVA膜薄膜(直径＝15mm)分别浸入含有上述细菌溶液的细菌培养管中并设置空白对照组。在37℃的摇动培养箱中剧烈摇晃后放置24h后，将各稀释液均匀地涂在琼脂平板上，计数活菌菌落数。根据测量结果计算LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜以及LDHs@CUR-Cu2+的抗菌率。
如图3所示为LDHs和LDHs@CUR-Cu2+粒子以及实施例2和4提供的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜、对比例1提供的PVA膜的抗菌活性测试结果图。其中，图3a为LDHs和LDHs@CUR-Cu2+粒子的抗菌活性测试结果图，图3b为LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜以及PVA膜的抗菌活性测试结果图。从图3a可以看出，同空白对照组相(1.80×109CFU/mL-1)比较，LDHs的抗菌率仅达到24.4％。在使用CUR-Cu2+包覆LDHs表面后，LDHs@CUR-Cu2+抗菌率明显提高，达到了96.1％。从图3b可以看出，由于CUR可以抑制细菌的生长并且通过改变其细胞膜的渗透性破坏其细胞壁，将LDHs@CUR-Cu2+与PVA共混制备出的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜的抗菌性相比纯PVA也有了显著提高。纯PVA虽然也具有一定的抗菌性，但其抗菌率与空白对照组相比仅有5％(1.71×109CFU/mL-1)。而LCP-1％和LCP-5％的抗菌率均超过80％，尤其是LCP-5％的抗菌率更是超过了90％。因此，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜具有良好的抗菌性，其抗菌性能随着其体系中LDHs@CUR-Cu2+含量的提高而增强。
表1为LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的热分析的相关参数。其中，热参数数据包括玻璃化转变温度(Tg)，结晶温度(Tc)和结晶度(χ)。从表1可知，PVA膜的Tg为70.0℃，随着体系中LDHs@CUR-Cu2+含量的增加，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的玻璃化温度Tg逐渐增加。LDHs@CUR-Cu2+和PVA基体之间的相互作用加强，限制了LDHs@CUR-Cu2+附近PVA分子链的运动，并使得PVA分子链发生叠堆，进而导致PVA的分子链链段运动减少。与Tg不同的是，当LDHs@CUR-Cu2+的含量达到为0.5wt％时，Tc略有上升，且其结晶度χ也略有上涨。由于LDHs@CUR-Cu2+添加量为0.5wt％时，其可为PVA提供了结晶位点，在PVA表面产生了异相成核，结晶度增加到了最大。但是当LDHs@CUR-Cu2+的含量超过0.5wt％之后，继续添加的LDHs@CUR-Cu2 +对PVA分子链重排的限制作用超过了促进作用，PVA和LDHs@CUR-Cu2+之间的强相互作用破坏了PVA基体的结晶量和规则性，因此结晶度χ逐渐下降。
表1 LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜热参数表
Figure BDA0003233511380000101
Figure BDA0003233511380000111
如图4所示，采用万能力学测验机(ETM502B Ex，万测，中国深圳)以20mm/min拉伸速率分别对实施例1～5提供的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜进行拉伸，以研究不同含量的LDHs@CUR-Cu2+对LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜断裂生长率和拉伸强度的影响。从图4可以看出，当LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜中LDHs@CUR-Cu2+含量为0.5wt％时，拉伸强度上升了6.9％，断裂伸长率下降了15％。LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的断裂伸长率和拉伸强度都随着体系中LDHs@CUR-Cu2+含量的上升呈现出下降趋势。
薄膜的屏蔽紫外性能在食品包装应用领域十分重要，它能最大限度地减少紫外线引起的脂质氧化，保护包装食品的感官特性，避免营养流失、变色和变质，从而延长食品的保质期。如图5所示为本发明实施例1～5的LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜和对比例1的PVA膜的紫外-可见光透过率图和外观图。其中，图5a为LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的紫外-可见光透过率图，图5b为LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的外观图。从图5a可以看出，在200-400nm的紫外线范围，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜表现出更强的UV阻隔性能。由于存在的酚类化合物擅于吸附紫外线辐射，随着LDHs@CUR-Cu2+含量的增加，紫外线阻隔性能也逐渐增强。以波长为300nm的紫外线为例，与PVA膜相比，当LDHs@CUR-Cu2+含量达到1wt％，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的紫外透过率降低到了原先的73.39％。而当LDHs@CUR-Cu2+含量达到3wt％时，其LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合薄膜的紫外透过率降低了50.81％。在可见光范围内(400–780nm)，随着体系内LDHs@CUR-Cu2+浓度的升高，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜透光率随之降低。以波长为600nm的紫外线为例，与纯PVA相比，当LDHs@CUR含量达到5wt％，LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的透光率减少了39.60％。从图5b可以看出，随着LDHs@CUR-Cu2+的加入LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜的颜色越发加深，显现出橙黄色。视觉透视度与上述的透光率相似。LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜对紫外光的阻挡效应高于对可见光的阻挡效应。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、水滑石的制备：将MgCl2·6H2O、尿素和AlCl3·6H2O溶于去离子水中，得到混合溶液，所述混合溶液超声处理后，在高温高压下反应，得到水滑石浆料，离心、洗涤、干燥后，得到水滑石；
S2、LDHs@CUR-Cu2+的制备：将所述水滑石加入无水乙醇中，超声处理25～35min后，得到水滑石分散液，所述水滑石分散液经磁力搅拌后加入姜黄素吸附10～20min，然后加入CuCl2·2H2O并室温搅拌反应3.5～4.5h，洗涤、干燥得到LDHs@CUR-Cu2+；
S3、将所述LDHs@CUR-Cu2+溶于去离子水中，超声处理25～35min后，加入聚乙烯醇并磁力搅拌10～20min，得到浇筑液；
S4、将所述浇筑液加热并继续搅拌，超声处理后倒入模具中，经烘干得到LDHs@CUR-Cu2 +/PVA纳米复合膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述MgCl2·6H2O、所述尿素和所述AlCl3·6H2O的质量比为2～3:1～1.5:1，所述MgCl2·6H2O和所述去离子水的质量体积比为1:33～34(g/mL)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，在高温高压下反应的步骤包括：将所述混合溶液转移到聚四氟乙烯容器中，然后将所述聚四氟乙烯放入配套的不锈钢高压釜中锁紧，并将所述不锈钢高压釜放入90～100℃的烘箱中，升温至150～170℃反应5.5～6.5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述水滑石和所述无水乙醇的质量体积比为1：1～3(g/L)，所述水滑石与所述姜黄素的质量比为1：0.5～1.5。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述CuCl2·2H2O与所述姜黄素的质量比为1:2～2.2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述洗涤的步骤为：将反应后的反应液用无水乙醇和去离子水分别离心洗涤2～4次。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述LDHs@CUR-Cu2+与所述去离子水的质量体积比为0.1～3.8:1(g/L)。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，加热温度为90～100℃，继续搅拌时间为0.5～1.5h，超声处理时间为10～20min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述LDHs@CUR-Cu2+/PVA纳米复合膜中，所述LDHs@CUR-Cu2+的质量百分比为0.1～7wt％。
10.一种姜黄素改性层状黏土/聚乙烯醇纳米复合膜，其特征在于，根据权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114933728A (zh) * 2022-07-01 2022-08-23 厦门理工学院 一种聚乳酸活性多层复合薄膜及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105344335A (zh) * 2015-11-25 2016-02-24 福建师范大学 一种LDHs/PVA复合膜制备方法及其在重金属废水中应用
CN110408183A (zh) * 2019-07-03 2019-11-05 湖南工业大学 一种LDHs@PA-Cu（Ⅱ）/PLA复合薄膜及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105344335A (zh) * 2015-11-25 2016-02-24 福建师范大学 一种LDHs/PVA复合膜制备方法及其在重金属废水中应用
CN110408183A (zh) * 2019-07-03 2019-11-05 湖南工业大学 一种LDHs@PA-Cu（Ⅱ）/PLA复合薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王刚主编: "《中西医结合肿瘤治疗学》", 28 February 2019, 上海交通大学出版社 *
陈健等主编: "《食品化学原理》", 28 February 2015, 华南理工大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114933728A (zh) * 2022-07-01 2022-08-23 厦门理工学院 一种聚乳酸活性多层复合薄膜及其制备方法与应用

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