[發明專利]一種細菌纖維素納米光學透明薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310359274.5
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103396569A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 李大綱;鄧巧云;李艷
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L1/02
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

?本發明涉及的是一種細菌纖維素納米光學透明薄膜的制備方法。

背景技術

?纖維素是地球上最豐富的天然高分子材料之一，據統計，每年由天然生物合成的纖維素達到上千億噸，并且它可被大自然中的微生物完全降解，生成二氧化碳和水，可以大大減少因塑料造成的“白色污染”，因此它是一種價廉、可再生、可降解的環境友好型材料。在當今世界面臨人口、資源、環境和糧食四大問題的情況下，開發并利用這種可再生資源來造福人類，具有重要的戰略意義。

?綠色植物可以通過光合作用合成纖維素，而一些微生物也可以通過發酵從而獲取纖維素，其中，木醋桿菌(Acetobacter?xylinum)合成纖維素的能力最強，具有大規模生產的潛力。

?細菌纖維素是國內外生物材料研究的熱點之一，與傳統的植物纖維素相比，細菌纖維素無木質素和半纖維素等伴生物，純度極高，提取過程簡單；具有高結晶度和高純度、超精細的三維納米網絡結構、極高的機械強度和優異的生物相容性，可以在自然界中直接降解，所以，細菌纖維素作為一種新型的微生物合成材料受到科學界的廣泛關注，在眾多的領域具有實用性價值。

?細菌纖維素最早是由英國科學家Brown在1886年通過化學分析方法確定，至今已有一百多年了。隨著科學技術的不斷發展以及人們對新材料的迫切需求，近幾十年來，細菌纖維素材料的研究開發已成為一熱點。如今，細菌纖維素在各個領域均得到了廣泛的應用，尤其是在食品、傷口包敷材料、人造皮膚、聲學材料、高強度紙、醫用紡織材料等領域的應用已進入實用化階段，在其他領域也顯示出十分廣泛的商業化應用潛力。

?細菌纖維素在復合增強材料方面的應用，納米纖維素作為聚合物基底材料的增強已成為現在研究的一大熱點。納米纖維現被廣泛用作填充物，來提高橡膠、塑料以及其他產品的機械強度、透明度等各項性能。利用它的增強效應可以開發出新型的柔性顯示器、精密光學及配件等。

發明內容

?本發明提出的是一種利用細菌纖維素制備納米光學透明薄膜的方法，其目的采用資源豐富的細菌纖維素為原材料，制備出的納米薄膜材料，克服了目前多數采用氫氧化鈉溶液為溶解細菌纖維素并使其化學鍵斷裂和降解的不足。本發明制備出的納米薄膜材料具有良好光學透明性、較高力學性能和較低的線性熱膨脹系數，可以生物降解。

?本發明的技術解決方案：一種利用細菌纖維素制備納米光學透明薄膜的方法，其主要步驟：（1）細菌纖維素的溶解；（2）細菌纖維素納米薄膜的制備。細菌纖維素納米薄膜最佳制備工藝：0.1%氫氧化鉀溶液溶解——25000轉/分鐘機械攪拌15min——研磨20次——超聲30min或高壓均質30min——抽濾成膜。圖1是上述方法制備的細菌纖維素納米薄膜表面特征場發射掃描電鏡照片（放大20000倍）。

?本發明的有益效果：制備出的納米薄膜材料。克服了目前多數采用氫氧化鈉溶液為溶解細菌纖維素并使其化學鍵斷裂和降解的不足。本發明制備出的具有良好光學透明性、較高力學性能和較低的線性熱膨脹系數，可以生物降解。

附圖說明

?圖1是細菌纖維素納米薄膜圖（放大20000倍）。

具體實施方式

??一種利用細菌纖維素制備納米光學透明薄膜的方法，包括如下步驟：（1）溶解細菌纖維素；（2）制備細菌纖維素納米薄膜。

?所述的溶解細菌纖維素，包括?1)?取出在去離子水中浸泡24h后的細菌纖維素，放置在80℃的條件下烘干；2）放入質量濃度為0.1%的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中浸泡12~24?h，取出后用去離子水進行清洗至中性；3）采用高速攪拌機進行攪拌，攪拌速度為8000~28000轉/分鐘；攪拌10min，停此攪拌10min，以防細菌纖維素因過熱降解，重復三次，實際攪拌時間為30min，若有部分細菌纖維素未溶解，則繼續進行攪拌，直至細菌纖維素完全溶解，得到細菌纖維素溶液。

?所述的放入質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中浸泡12h，這一化學處理目的是要使細菌纖維素融溶分解，而不是破壞其基團或化學鍵，氫氧化鉀溶液與氫氧化鈉溶液相比，其作用緩和一些，可以不破壞化學鍵；而氫氧化鈉溶液作用比較劇烈，很容易破壞化學鍵，導致細菌纖維素降解，為此本發明選用氫氧化鉀溶液。

?所述的制備細菌纖維素納米薄膜，包括1）細菌纖維素放在氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中完全溶解；2）進行研磨、高壓均質或超聲的機械處理；3）真空抽濾成膜。