1. 研究目的与意义（文献综述）

(1)目的及意义：在石油资源日益短缺，环境污染日益严重的21世纪，人们对环境卫生要求日益提高，因此抗菌高分子材料成为化工领域的研究前沿和热点之一。聚乳酸（pla）是一种可完全生物降解的新型绿色材料，不仅具有良好的生物相溶性，还具有具有一定的阻燃性和抗紫外性，并且聚乳酸原料具有“可种植，易种植”的特性，正好满足人们追求绿色，环保的要求，因此被广泛地应用于包装、服装、汽车、农业、造纸和医疗卫生等领域。本课题的研究目的在于以聚乳酸为原料，制备具有特定微观结构的水凝胶。研究水凝胶的溶胀和抗菌等性能，以及聚乳酸浓度、交联反应温度及反应时间等工艺参数与水凝胶的溶胀和抗菌性能之间的构效关系，得到最佳制备条件。本课题有望开发出一种新型改性聚乳酸抗菌水凝胶，提升传统聚乳酸水凝胶的抗菌等性能，已适应实际应用的需要。

(2)国内研究现状：清华大学、长春应化所、天津大学和同济大学等在pla领域开展研发工作,也为加快pla研发与生产做好了技术储备。目前国内越来越多的大型生物发酵和塑料加工企业参与了pla研发和生产,如华北制药厂、安徽丰原集团、广东星湖集团、上海同杰良生物材料有限公司、武汉华丽环保科技有限公司、浙江海正集团有限公司、北京燕山石油化工股份有限公司等,为pla产业化发展提供了强大的物质基础。

(3)国外研究现状：近年来，国外聚乳酸产业也在快速的发展。美国teknor apex公司于2011年推出一种用于聚乳酸的透明抗冲改性剂色母料，在大大提升聚乳酸抗冲强度、降低聚乳酸脆性的同时，保留了聚乳酸的透明度，使之更适用于对透明度要求很高的包装应用领域。日本公司nec开发了具有良好导热性的pla/碳纤维复合材料，碳纤维可与独特的生物质基胶黏剂交联在一起，碳纤维在pla中的交联结构可以保证热量的扩散。欧洲可生物降解塑料生产商在耐温pla开发和生产方面取得了突破。这种新的材料称为hycail xm 1020,可耐温200℃而不变形。盛有脂肪和液体食品的材料经微波加热也不变形或应力破坏。用这种材料制作的杯子盛有橄榄油,可经受205℃下微波加热达30min。并且由于马来西亚、泰国、印尼等亚洲国家政府都出台了优惠政策扶持各类生物质材料的发展，同时又具有丰富的农业原料，推动了亚洲聚乳酸产业的大力发展。

2. 研究的基本内容与方案

1.研究的基本内容:改性聚乳酸抗菌水凝胶的合成；改性聚乳酸抗菌水凝胶的结构表征；改性聚乳酸抗菌水凝胶的性能测试；不同工艺条件对改性聚乳酸抗菌水凝胶性能的影响。

2.研究目标: 开发出一种新型改性聚乳酸抗菌水凝胶，提升传统聚乳酸水凝胶的抗菌等性能，已适应实际应用的需要。

3.拟采用的技术方案及措施：羧甲基纤维素在碱性条件下通过环氧氯丙烷的开环交联能自交联形成水凝胶体系，确定羧甲基纤维素的浓度，环氧氯丙烷的使用量及比例和交联效果，合成羧甲基纤维素接枝聚乳酸水凝胶体系。实验中将一定量的PLA 加入指定溶液中充分搅拌至完全溶解；将CMC溶于溶液中，充分搅拌至完全溶解；将溶有CMC溶液置于恒温水浴中，缓慢添加PLA溶液，充分搅拌，加入交联剂，直至其交联，将交联之后的混合物置于水浴锅中保温直至成胶，成胶之后将其放在烘箱中烘干。测试抗菌水凝胶的溶胀性和吸水性，抗菌水凝胶的结构表征，不同工艺条件对改性聚乳酸抗菌水凝胶性能的影响。分别在不同条件下重复上述实验。

(1)聚乳酸/羧甲基纤维素水凝胶的制备

表1聚乳酸/羧甲基纤维素水凝胶制备工艺参数

（2）聚乳酸/羧甲基纤维素水凝胶的表征

#129;复合凝胶的红外表征（FTIR）

将CMC,PLA和干燥好的几种水凝胶样品研磨成粉，并用KBr压片法制样。将少许的聚乙烯醇溶于甲醇，滴加几滴在KBr薄片上，红外灯烘干，采用傅里叶变换红外光谱仪测定原料和产物的红外光谱，测定波段范围在500cm^-1-4000cm^-1之间。

#8218;复合凝胶的形貌表征（SEM）

将溶胀好的水凝胶样品进行冷冻干燥，待其完全干燥后，挑选横截面工整处切片，预处理后，扫描电镜观察凝胶内部形貌结构。

(3)聚乳酸/羧甲基纤维素水凝胶的性能测试

#129;复合凝胶的溶胀性能测试

分别准确称取一定质量干凝胶样品，放入茶叶袋中。将茶叶袋放于装有200ml蒸馏水的烧杯中，每隔一段时间将袋子取出来，悬挂至无水珠滴下，称重，记录数据，并按凝胶溶胀度（SR）定义计算水凝胶的溶胀倍率：

SR=（W_t-W）/W

其中,W_t为t时刻的水凝胶湿重（g）,W为干燥的水凝胶初始质量（g）.

（4）复合凝胶的抗菌性能测试

凝胶通过自身的抗菌性进行抗菌，具有长期有效性，这种凝胶一般含有正电的结构，能与细菌表面负电结合，从而导致细菌结构破坏，或者凝胶吸附细菌，阻隔细菌与外界物质交换，导致细菌死亡。

本次取较为常见的两种细菌作为测试菌种：金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。通过浊度法，测试水凝胶的抑菌性能。细菌在600nm波长处有吸收，有一定吸光度，而吸光度和细菌浓度呈线性关系。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

第3-10周：进实验室完成所需的研究内容；

第11-13周：结果的分析和讨论，撰写毕业论文；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘立岷，宋跃明，李胜富，等. 新型生物可降解材料聚乳酸凝胶的生物相容性[j]. 中国临床康复, 2005, 9(2): 63-65

[2]yao, fl; chen, w; liu, c, et al.a novel amphoteric, ph-sensitive, biodegradable poly[chitosan-g-(l-lactic-co-citric)acid]hydrogel[j].journal of applied polymer science, 2003, 89(14): 3850-3854

[3]陈培珍，刘瑞来，等. 聚丙烯酸/聚乳酸复合多孔ph响应水凝胶的制备及性能[j]. 高分子材料科学与工程, 2016, 32(3): 173-177