细菌、活性自由基、紫外线的侵袭等问题一直干扰着人类的日常生活。木质素是一种来源丰富、绿色无毒、可再生且可降解的生物质材料,具有抗菌、抗氧化以及紫外屏蔽等功能。然而,木质素作为一种天然抗菌剂,由于结构复杂,有效抗菌成分低,导致其抗菌活性较弱,限制了它作为高效抗菌材料的应用。本研究以碱木质素为原料采用酸解沉淀法制备木质素纳米颗粒(Lisingle-use bioreactorgnin nanoparticles,LNP),然后通过各类改性方法提高LNP的抗菌活性,并将其均匀分散在聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)中,制备具有优异拉伸性能和抗菌、抗氧化、紫外屏蔽性能的PBAT/木质素复合材料。具体工作如下:首先,以LNP和二水醋酸锌(Zn(CH_3CO_2)_2·2H_2O)为原料采用一步法制备了LZn(LNP-Zn O)杂化纳米粒子,反应过程中通过酸碱度调控LZn的微观形貌与氧化锌(Zn O)负载量。利用红外光谱、热失重分析、X射线能谱分析了LZn的结构组成并测试了其抗菌活性,探究了最佳反应条件。LZn为木质素提供了更多的有效抗菌成分,实现了木质素抗菌活性增效。其中LZn-9(p H=9)对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率分别达到91%和51%,相比于LNP分别提升了194%和155%,实现了木质素的抗菌活性增效。在PBAT上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)制备PBAT-G接枝物,通过三乙胺(TEA)催化PBAT-G与LZn反应制备了PBAT-G-x LZn复合材料。PBAT-G-2LZn复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到了32.1 MPa和922%,PBAT-G-3LZn复合材料的拉伸模量和屈服强度分别为82.3 MPa和8.5 MPa,比PBAT分别提高了35.2%和28.6%。此外,PBAT-G-x LZn复合材料展现出良好的抗菌、抗氧化、紫外屏蔽性能。其中PBAT-G-3LZn复合材料对E.coli和S.aureus的细菌粘附浓度分别为PBAT的18%和19%,自由基清除率(RSA)为9.3%。其次,为了进一步简化杂化纳米粒子的构筑过程,同时优化杂化纳米粒子与PBAT的相容性,以LNP、纳米Zn O、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑(CMMB)为原料采用简单的自组装方法制备了LZA(LNP-Zn O-CTAB)和LZM(LNP-Zn O-CMMB)杂化纳米粒子。使用红外光谱、热失重分析、X射线能谱分析了LZA和LZM的结构组成。LZA和LZM的结构中含有长链烷烃和阳离子,它们在接触细菌时破坏细菌的膜结构,因此具有优异的抗菌活性,对E.coli和S.aureus的抗菌率均能达到100%,相比于上一个体系进一步实现了抗菌活性增效。LZM的长链烷烃结构促使其与PBAT的界面相容,制备了具有优异拉伸性能的PBAT/LZM复合材料。其中,PBAT-1%LZM复合材料的拉伸强度和断裂selleck MS-275伸长率分别达到37.1 MPa和1188%。除此之外,PBAT/LZM复合材料具有良好的抗菌、抗氧化、紫外屏蔽性能。PBAT-3%LZM复合材料对E.coli的细菌粘附浓度仅为PBAT的4%,对S.aureus不粘附,RSA达到了25.5%。最后,以LNP和维生素B1(VB1)为原料,通过曼尼希反应合成了含有不同含量VB1的改性木质素(LNP-VB)。相比于前两个体系,LNP-VB更加安全绿色。通过红外光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振氢谱、X射线光电子能谱研究了LNP-VB的化学结构并研究了其性能。LNP-VB具有良好的抗菌活性,其中LNP-30VB对E.coli和S.aureus的抗菌率分别达到98%和90%,相比于LNP分别提升了170%和290%。从分子结构上探究LNP-VB的抗菌机理,结果表明LNP接枝VB1后酚羟基更容易失去H·形成稳定的苯氧自由基,苯氧自由基可以更好地进攻细菌,同时酚羟基会电离出氢离子酸化细菌的生理环境,LNP-VB的阳离子结构增强其对细菌的吸附力,从而增强了LNP-VB的抗菌活性。此外,LNP-VB的抗氧化活性也同步提升,其中LNP-30VB的RSA相比于LNP(71.9%)提升到了82.4%。LNP-VB分散在PBAT中制备了具有良好的拉伸性能和抗菌、抗氧化以及紫外屏蔽性能的PBAT/LVB复合材料。其中PBAT-1%LVB复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到38.2 MPa和873%。PBAT-3%LVB复合材料对E.coli和S.aureus的细菌粘附浓度分别为PBAT的21%和20%,RSA达到了99.9%。本课GSK126试剂题对木质素进行了抗菌增效改性并分析了其抗菌机理,制备了兼具优良抗菌、抗氧化以及紫外屏蔽功能的改性木质素纳米粒子。将改性后的木质素与PBAT复合制备了具有良好的拉伸性能和抗菌、抗氧化以及紫外屏蔽性能的复合材料,为PBAT/木质素复合材料在医疗和活性包装领域的应用提供了技术支撑。