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聚乙烯醇（PVA）作为一种生物聚合物，因其优异的成膜能力、气体阻隔性和生物相容性，在功能性涂层材料领域展现出巨大潜力。然而，纯PVA涂层功能单一，无法同时有效屏蔽气体和紫外线。传统方法通过引入无机物（如氧化锌、二氧化钛）来增强PVA的紫外屏蔽性能，但这些刚性无机填料与柔性PVA涂层相容性差，可能导致阻隔性能不足和透明度降低。尽管有机-无机杂交策略能维持较高水平的阻氧性能，但对紫外线阻挡性能的改善并不显著。因此，开发在全波段紫外线屏蔽、气体阻隔性能以及涂层透明性之间实现平衡的PVA基涂层仍然是一个挑战。

本研究通过以下创新点，成功开发出兼具高氧气阻隔性和抗紫外功能的PVA涂层：

（1）有机改性策略

采用香兰素和甘氨酸合成的席夫碱衍生物（Van-G）对PVA涂层进行改性，掺入ε-聚赖氨酸（PL）以改善Van-G的水解稳定性。这种有机改性策略避免了刚性无机填料带来的相容性问题，同时实现了高效的紫外屏蔽和气体阻隔。

（2）多重交联网络

PVA/PL/Van-G复合涂层中，Van-G的亚胺键与PL的氨基、PL与PVA羟基及Van-G酚羟基间通过强静电相互作用与氢键形成多重交联网络。这种结构显著增强了涂层的相容性和稳定性，同时提升了涂层的阻隔性能和机械性能。

（3）优异性能表现

实验结果表明，当Van-G含量达到30%（质量分数）时，PE涂覆膜的UPF值达到109.59以上，表现出优异的紫外防护效果；同时，薄膜的氧气透过系数降低至2.80×10^-17 cm³·cm/(cm²·s·Pa)，相比于纯PVA涂层降低了39.66%。此外，涂层还保持了较高的透明度和良好的机械性能。

图2 不同添加量涂层的XRD图谱

Fig.2 X-ray diffraction patterns of coatings with different additive amounts

图4 不同添加量涂布膜表面和截面的SEM图像

Fig.4 SEM images of the surface and the cross-section of coated films

图5 (a)紫外-可见光谱曲线；(b)透明度和雾度；条件处理前后PE-PVA/PL/V30%薄膜的紫外-可见光谱曲线：(c)90%相对湿度处理24 h；(d)紫外线辐照8 d

Fig.5 (a) UV-Vis curves; (b) transparency and haze; UV-Vis curves of PE-PVA/PL/V30% films before and after treatment: (c) 90% RH treatment for 24 h; (d) ultraviolet irradiation for 8 d

图6 不同添加量涂布膜的(a)水蒸气透过系数；(b)氧气透过系数；(c)阻隔性机理示意图；(d)本文与其他研究报道的PVA涂层之间的比较

Fig.6 (a) Water vapor permeability (WVP) and (b) oxygen permeability (OP) of coated films; (c) schematic diagram of barrier mechanism; (d) comparison of PVA coatings in different literatures

图7 不同添加量涂布膜的拉伸强度和断裂伸长率

Fig.7 Tensile strength and elongation at break of coated films

本研究通过物理共混将ε-聚赖氨酸（PL）和香草醛衍生物（Van-G）成功引入PVA涂层体系，系统探究了PL与Van-G添加量对涂层性能的影响。研究结果表明，PVA/PL/Van-G复合涂层不仅具有优异的紫外屏蔽性能，还显著提升了PVA涂层的气体阻隔性和机械性能。具体而言，当Van-G含量为30%（质量分数）时，涂层表现出最佳的紫外防护效果和气体阻隔性能，同时保持了较高的透明度和良好的机械性能。该三元共混涂层在食品包装、医用材料等领域展现出广阔的应用潜力，为开发高性能多功能涂层材料提供了新的思路和方法。

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