探討不同奈米材料對聚乳酸複合薄膜的生化、物化特性之影響
學生姓名:
陳佳蔚
指導教授:
蕭心怡
學期:
112下
摘 要:
聚乳酸 (Polylactic acid，PLA) 是一種可再生，生物可降解，高生物相容性的熱塑性聚合物，常被廣泛應用於包裝材料、食品容器、纖維和醫療用品等。然而，PLA 的低熔點和玻璃轉化溫度限制了其在食品包裝上的應用；因此，研究者通過添加奈米材料，如氧化鋅、二氧化鈦和氧化鎂到 PLA 中，以增強 PLA 的性能。奈米材料可通過其細微結構及高表面積，與 PLA 形成強烈的相互作用，從而增強 PLA 的抗菌性、熱穩定性、機械性、水蒸氣透過性及生物降解性。因此，本文探討了不同奈米材料混入 PLA 後，對 PLA 複合薄膜生化及物化特性之影響。首先為添加了 MgO、ZnO 和 TiO2 的 PLA 複合薄膜；結果顯示，PLA/MgO 和 PLA/ZnO 薄膜在大腸桿菌 (E. coli) 抗菌試驗中表現出較強的抗菌性，而 PLA/TiO2 薄膜具較強的熱穩定性但抗菌性較弱；此外，添加 0.1 phr 的 MO 均有助於提升 PLA 的拉伸性，但超過 0.1 phr 的濃度則出現反效果；另外，添加 0.1 phr ZnO，0.2 phr MgO 及 TiO2，會促進薄膜的生物降解性。其次為添加了 TiO2 和茄紅素 (lycopene) 的 PLA 複合薄膜；結果顯示，隨著茄紅素和 TiO2 濃度的增加，薄膜的水蒸氣透過性顯著降低，而抗氧化性顯著增加；此外，茄紅素和 TiO2 的增加提高了 PLA 的熔點，使其熱穩定性增加；另外，在大腸桿菌和金黃色葡萄球菌 (S. aureus) 抗菌試驗中，都具有抗菌性。最後為添加了 ZnO 以及 ZnO 奈米棒的 PLA 複合薄膜；結果顯示，與 PLA 薄膜相比，添加 ZnO 奈米棒之薄膜的熱分解溫度提高了 10℃，提高了薄膜的熱穩定性；另外，在大腸桿菌和金黃色葡萄球菌 (S. aureus) 的抗菌試驗中，添加了 ZnO 奈米棒的複合薄膜具有最強的抗菌性。由這些結果得知，TiO2 及 ZnO 奈米棒可促進 PLA 熱穩定性；茄紅素可增加 PLA 抗氧化性；這些奈米材料可促進 PLA 的生物降解性及抗菌性，然而，過量的奈米材料會使 PLA 拉伸性能降低。
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