[發(fā)明專利]一種殼聚糖納米纖維樹脂復合膜材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310359288.7
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103387687A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 李大綱;陳楚楚;邵旭;胡琴琴;李晶;王茹
• 申請（專利權）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L5/08;C08L81/06;C08L33/12;C08B37/08
• 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(fā)明涉及一種殼聚糖納米纖維樹脂復合膜材料的制備方法，屬于天然高分子材料領域、也屬地于化學、林業(yè)工程、包裝工程、新材料領域。

技術背景

?1859年，法國科學家C．Rouget將甲殼素用濃堿加熱煮沸處理,得到了脫乙?；讱に兀鹈麨闅ぞ厶莄hitosan，它是唯一的堿性天然多糖。通常認為，脫乙酰基55％以上的甲殼素能溶于1％的乙酸或1％的鹽酸中，因此脫乙酰度達到55％則被稱為殼聚糖。脫N-乙酰度在50％以下的則仍被稱之為甲殼素。由此可見，甲殼素與殼聚糖的差別僅僅是N一脫乙酰度不同而己。

?殼聚糖(Chitosan)能夠溶于稀酸，是甲殼素經(jīng)氫氧化鈉脫乙?；幚砗蟮漠a(chǎn)物，可溶于水；是自然界中少見的帶正電荷的高分子聚合物。這些性質使得殼聚糖在醫(yī)藥、高分子材料等領域內都扮演著很重要的角色。

?殼聚糖作為一種無毒、無污染并可生物降解的環(huán)境友好型材料,在膜工業(yè)中展現(xiàn)出誘人的前景。由于我國蝦、蟹資源十分豐富，殼聚糖來源廣泛，價廉易得，因此開發(fā)殼聚糖膜材料，其發(fā)展和應用前景將十分廣闊

?殼聚糖大分子中有活潑的羥基和氨基，具有較強的化學反應能力。在堿性條件下C-6上的羥基可以發(fā)生如下反應：羥乙基化—殼聚糖與環(huán)氧乙烷進行反應，可得羥乙基化的衍生物。羧甲基化—殼聚糖與氯乙酸反應便得羧甲基化的衍生物。

?使用化學改性甲殼素進行脫乙酰化反應制備出脫乙?；募讱に丶礆ぞ厶?，然后再將殼聚糖進行纖維納米化，獲得殼聚糖納米纖維。

發(fā)明內容

?本發(fā)明提出的是一種殼聚糖納米纖維樹脂復合膜材料的制備方法，其目的：使用商業(yè)購買的純甲殼素進行化學處理即脫乙酰化甲殼素從而獲得殼聚糖，在經(jīng)過機械處理制備出所需的殼聚糖納米纖維，獲得納米纖維后，將制備出的殼聚糖納米纖維薄膜與聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯等樹脂復合制備納米復合薄膜。

?本發(fā)明的技術解決方案：一種殼聚糖納米纖維樹脂復合膜材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）將商業(yè)購買的純甲殼素通過脫乙?；幕瘜W處理將甲殼素制備成殼聚糖；

（2）對殼聚糖進行研磨、超聲、高壓均質、離心機械處理制備殼聚糖納米纖維；

（3）將殼聚糖納米纖維制備殼聚糖納米纖維薄膜；

（4）將殼聚糖納米纖維薄膜與樹脂復合制備殼聚糖納米纖維樹脂復合膜材料。

本發(fā)明的優(yōu)點：?由于所得殼聚糖納米纖維的直徑達到了納米尺度，纖維的表面富含有大量的羥基，使得纖維相互交織成網(wǎng)狀纏結結構，加之殼聚糖自身所具有的生物相容性及可降解性能，使得其納米纖維在增強聚合物納米復合材料、柔性電器透光膜等領域具有優(yōu)異的應用潛力。具體特點表現(xiàn)在：

?（1）殼聚糖經(jīng)過研磨處理后的寬度已經(jīng)達到了納米的級別，纖維與纖維之間相互纏繞，并且呈現(xiàn)三維的空間網(wǎng)狀結構，這是在研磨機上下磨盤的作用下，殼聚糖纖維在各個方向受到了均等的機械沖擊作用力，納米纖維完整地從殼聚糖纖維束中分離出來，獲得的高長徑比的殼聚糖納米纖維表面暴露著大量的羥基，羥基間相互吸引使纖維相互交織形成了網(wǎng)狀的纏結結構。但由于羥基間作用力較大，也使得部分纖維在縱向上相互搭接在一起，形成了纖維聚集體，增加了纖維的直徑寬度，但在整體上并未影響到殼聚糖納米纖維的網(wǎng)狀結構。殼聚糖納米纖維的高長徑比、高的比表面積和網(wǎng)狀纏結結構使其在增強聚合物的同時，能起到很好的增韌作用。當經(jīng)過研磨加超聲加離心后的處理之后，由于在在研磨機械作用力的基礎上增加了其他更多的機械力，從而可以進一步的破壞殼聚糖納米纖維之間的氫鍵力，把聚集在一起的寬度較粗的納米纖維束打開成單根的更細的納米纖維，由于單根的納米纖維之間仍然有著氫鍵的連接，所以它們之間依然形成三維空間網(wǎng)狀結構；

?（2）借助高強度超聲波產(chǎn)生的空化作用，對纖維進行破碎處理，也得到了直徑在納米尺度的纖絲，所得纖絲懸濁液的分散狀態(tài)十分均勻，但是在所得纖絲中也存在一定的微米級纖維，纖維的直徑分布范圍較大；

?（3）?高強度超聲波空化處理作為一種簡潔高效的納米纖絲提取方法，在纖維的機械解纖過程中發(fā)揮著重要的作用，當殼聚糖纖維/水界面受到超聲波的作用時，在界面處的空化與在純水液體中的空化極不相同。由于界面附近的不對稱性會使氣泡發(fā)生形變，靠近纖維一側較平，這就起到一種強化作用，使崩潰時產(chǎn)生快速運動的微射流，并以大于100?m/s?的速度射向纖維/水界面，進而使纖維表面發(fā)生局部侵蝕和剝蝕。這種微射流的出現(xiàn)與否與相鄰纖維素纖維表面的尺寸有關，纖維表面的尺寸必須數(shù)倍于氣泡的尺寸才可；