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为解决石油基环氧树脂易碎、不可降解等问题，研究人员以环氧亚麻籽油（ELO）与商用环氧树脂（ER）按 3:2 质量比形成基质，添加不同比例金盏花油（CldO）制膜。发现 10 wt% CldO 时综合性能佳，含 CldO 薄膜抗菌性和降解性提升，为环保材料开发提供方向。
研究背景与意义
在环境问题日益严峻、石油资源渐趋枯竭的当下，传统石油基材料因不可降解、依赖化石资源等缺陷，在环保浪潮中逐渐显露出弊端。以环氧树脂为例，其虽在防腐涂层、电子封装等领域应用广泛，却存在脆性大、生产成本高、难以自然降解等问题，这与可持续发展的理念背道而驰。开发以可再生生物质为原料的生物基材料，成为材料领域突破困境的关键方向。植物油脂作为一种丰富的可再生资源，其改性产物在聚合物合成中展现出巨大潜力。亚麻籽油（LO）因富含不饱和脂肪酸，经环氧化后生成的环氧亚麻籽油（ELO），具备与商用环氧树脂（ER）复配的特性，有望部分替代石油基成分。而金盏花油（CldO）因其天然的抗菌活性，在提升材料功能性的同时，契合绿色化学的发展趋势。在此背景下，塞尔丘克大学（Selcuk University）的研究团队开展了相关研究，其成果发表于《Food Bioscience》，为生物基材料的创新应用提供了新思路。
主要研究方法
研究采用了一系列关键技术对材料进行表征与性能评估：
- 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：用于分析亚麻籽油环氧化前后的化学结构变化，验证环氧基团的生成。
- 扫描电子显微镜（SEM）：观察薄膜的微观结构，评估不同成分对薄膜形貌的影响。
- 机械性能测试：包括厚度测量、拉伸强度和断裂伸长率测试，以考察薄膜的力学稳定性。
- 阻隔性能测试：通过水蒸气渗透率（WVTR）、水溶性和溶胀度测试，分析薄膜的水阻隔能力。
- 抗菌性能与生物降解性评估：检测薄膜对特定病原菌的抑制效果，并研究其在环境中的降解特性。
研究结果
环氧亚麻籽油（ELO）的合成与表征
通过 FTIR 光谱分析发现，亚麻籽油经环氧化后，其化学结构中的 C=C 双键特征峰减弱，同时在 1250 cm-1附近出现环氧基团的特征吸收峰，结合碘值和环氧值测定，证实成功合成 ELO。ELO 因高不饱和度使其环氧基团含量高于其他植物环氧油，为后续与 ER 复配提供了结构基础。
金盏花油（CldO）添加比例对薄膜性能的影响
- 机械性能：当 CldO 添加量为 10 wt% 时，薄膜的拉伸强度和断裂伸长率达到平衡，综合力学性能最佳；超过 10 wt% 后，断裂伸长率显著下降，表明过量 CldO 会削弱薄膜的柔韧性。
- 阻隔性能：薄膜的水蒸气渗透率（WVTR）在 0.0153-0.0661 g/(m2?d) 范围内，10 wt% CldO 时 WVTR 较低，显示出良好的水阻隔能力；而 CldO 含量增加至 15 wt% 时，水溶性和溶胀度上升，说明过高含量可能破坏薄膜的致密结构。
- 光学性能：随着 CldO 含量增加，薄膜 opacity（不透明度）逐渐提高，10 wt% 时兼具适当不透明度，适合对光敏感的包装场景。
- 抗菌与降解性能：含 10 wt% 和 15 wt% CldO 的薄膜对特定病原菌表现出显著抗菌活性，同时生物降解性测试显示，CldO 的加入可提升薄膜在环境中的分解速率，体现其环保优势。
- 化学抗性：所有配方薄膜均能耐受 5% NaCl、3% HCl 和 50% 乙醇溶液，表明其在复杂化学环境中具有稳定性。
研究结论与讨论
本研究成功将环氧亚麻籽油（ELO）与商用环氧树脂复配，并引入金盏花油（CldO）开发出新型生物基薄膜。结果表明，10 wt% CldO 是平衡薄膜机械性能、阻隔性和功能性的最佳比例，该配方薄膜不仅具备良好的力学强度和化学抗性，还通过 CldO 的引入赋予了抗菌和可降解特性，为传统石油基环氧树脂的生物基替代提供了可行方案。研究成果不仅拓展了植物油脂在高分子材料中的应用领域，也为食品包装、环保涂层等行业提供了可持续发展的材料选择，对减少塑料污染、推动循环经济具有重要意义。此外，该研究为天然活性成分与生物基聚合物的复合改性提供了方法论参考，有望启发更多基于生物质的功能材料创新。
