In this study, a natural additive was prepared from the walnut shells and it is blend with polylactic acid (PLA) to fabricate a composite film to improve mechanical properties and creating self-cleaning surfaces with hydrophobic silica nanoparticles. The surface of the PLA films was modified to be superhydrophobic by applying embedded method with polydimethylsiloxane-coated silica nanoparticles (i.e., ca. 14 nm). Compared to bare PLA films, the treated PLA films demonstrated over 90% reduction in bacteria attachment on the surfaces. Furthermore, the film obtained through the embedded method had superior coating durability compared to the film obtained through dip-coating method. Overall, our superhydrophobically-modified PLA films is expected to be used as food packaging materials, food storage materials, and food contact materials in food industry because it complements the weak mechanical properties of bare PLA films and has durable anti-biofouling and self-cleaning properties.

본 연구에서는 바이오매스 기반 생분해성 고분자인 폴리락틱산(polylactic acid, PLA)에 호두껍질로부터 얻어진 천연 첨가제를 이용하여 기계적 물성이 향상된 복합 필름을 제조하였다. 또한, 복합 필름의 제조과정에서 소수성 실리카 나노입자를 도입하여 표면을 초소수성으로 개질하였다. 이러한 낮은 표면에너지를 갖는 초소수성 폴리락틱산 복합 필름은 미처리 폴리락틱산 필름 대비 단위 면적당 90.7% 이상의 유해 박테리아의 접착이 감소된 것을 확인하였다. 제조된 PLA 복합 필름은 기계적 물성이 향상되었으며, 동시에 생물체/무생물체 오염원에 대한 접착방지 및 자가세정 특성을 가지고 있기 때문에 식품산업에서 식품안전 및 식품위생 증진을 위한 식품포장재료, 식품보관재료, 식품접촉재료 등으로의 활용이 기대된다.

Keywords: walnut shells, polylactic acid, superhydrophobic, self-cleaning, composites.