[發(fā)明專利]一種細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的方法及制得的材料

有效

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• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103613776A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 賈士儒;劉淼;鐘成;萬同;魏彧翹;楊皛寧;孫海煥;韓培培
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C08J7/02
• 分類號: C08J7/02;C08L1/02;C08K7/14;C12P19/04;C12R1/01
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 趙瑤瑤

技術領域

本發(fā)明屬復合材料技術領域，涉及由細菌纖維素和玻璃纖維復合而成的復合材料，尤其是一種細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的方法及制得的材料。

背景技術

玻璃纖維（glass?fibre，GF）是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械性能高。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲等工藝制造而成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾個微米，相當于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5。玻璃纖維通常用作復合材料中的增強材料，其表面富含O-離子，能與細菌纖維素中的H+產生氫鍵作用力。

細菌纖維素（Bacterial?Cellulose,BC）是指由醋酸菌屬（Acetobacter）、土壤桿菌屬（Agrobacterium）、根瘤菌屬（Rhizobium）和八疊球菌屬（Sarcina）等微生物合成的，為與植物纖維區(qū)別，命名為“微生物纖維素”或者“細菌纖維素”。

Zheng等將G.xylinus置于電場中培養(yǎng)，在電場條件下培養(yǎng)細菌纖維素，菌體本身帶負電荷，在電場中，產生定向運動。當電流達到一定強度時，菌體產生的細菌纖維束有了較強的方向性。表現為纖維素膜中的纖維束更加粗，且平行于電場線方向排列，得到的這種材料在平行電場線方向的拉伸試驗中，最大力達12.5N，大于無電流添加的9.8N，然而垂直于電場線方向的機械性能較差，只有8.1N，原因在于，垂直電場線方向的纖維束減少，相互平行的纖維束間的氫鍵作用不能抵抗強大的外力。

關于BC復合材料的研究中，多將BC打碎成漿，再與其他材料混合進行復合，這種二次加工過程，工藝復雜且耗能高。為了補足上述材料的缺點，并為纖維紡織奠定基礎，本發(fā)明采用了自然復合細菌纖維素/玻璃纖維的制備方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足之處，提供一種細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的方法及制得的材料，本方法將玻璃纖維定向排列，有效改善其機械性能，在應用于紡織方面有很好的前景。

本發(fā)明是通過以下具體的技術方案來實現發(fā)明目的：

一種細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的方法，步驟如下：

⑴將玻璃纖維絲平鋪在培養(yǎng)裝置中；

⑵將含有細菌纖維素生產菌株的發(fā)酵培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)裝置中；

⑶培養(yǎng)發(fā)酵，培養(yǎng)結束獲得復合材料，復合材料經后處理后脫水干燥。

而且，所述復合材料后處理過程為：取出后于0.1-0.3mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡，去除培養(yǎng)基成分和菌體，至乳白色，再用清水洗至中性，熱干或冷凍干燥處理。

一種弱直流電場作用下細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的方法，步驟如下：

⑴將玻璃纖維絲平鋪在電場發(fā)生裝置中；

⑵將含有細菌纖維素生產菌株的發(fā)酵培養(yǎng)基倒入電場發(fā)生裝置中；

⑶培養(yǎng)發(fā)酵；

⑷培養(yǎng)結束獲得復合材料，復合材料經后處理后脫水干燥。

而且，所述玻璃纖維采用任意不同的排布方向。

而且，開啟電流前，先靜置培養(yǎng)1-2d。

而且，電場強度為1-20v。

而且，所述復合材料后處理過程為：取出后于0.1-0.3mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡，去除培養(yǎng)基成分和菌體，至乳白色，再用清水洗至中性，熱干或冷凍干燥處理。

而且，所述電場發(fā)生裝置中發(fā)酵培養(yǎng)基的液面達到玻璃纖維所在平面。

一種細菌纖維素復合材料，其特征在于：由細菌纖維素和玻璃纖維復合而成，其中，玻璃纖維被包裹在細菌纖維素的網狀纖維素結構中。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下：

1、本發(fā)明所得復合材料為自然復合過程，無需二次加工，工藝簡單，所制備得到的材料中，玻璃纖維被包裹在細菌纖維素中，明細地提高了材料的機械性能。

2、本發(fā)明采用的弱直流電場可使細菌纖維束發(fā)生定向排列，使材料性能產生方向性差異，有效擴大了細菌纖維素的應用領域，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明細菌纖維素/玻璃纖維復合裝置示意圖，其中圖1A：玻璃纖維垂直電場線方向排布；圖1B：玻璃纖維平行電場線方向排布；圖1C：玻璃纖維任意排列；

圖2為本發(fā)明細菌纖維素/玻璃纖維復合材料照片，圖1、圖2為不同狀態(tài)圖片；

圖3為本發(fā)明細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的掃描電鏡照片，圖1、圖2為不同位置圖片，圖3-4為圖3-3中A部分放大圖；

圖4為本發(fā)明細菌纖維素及細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的X射線衍射圖；

圖5為本發(fā)明細菌纖維素及細菌纖維素/玻璃纖維復合材料的傅里葉紅外光譜圖；