[發明專利]一種類珍珠質層材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710571957.5
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107140937B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 唐何娜;楊磊;劉華忠;李思東;蔡鷹;陳進;歐陽志遠
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00;C01F11/18;C04B111/54
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發明涉及一種類珍珠質層材料及其制備方法和應用，所述類珍珠質層材料的制備方法如下：S1：配制氯化鈣和氨基酸的混合溶液，所述氯化鈣和氨基酸摩爾比為1~10：1~10；S2：稱量碳酸銨固體于容器中，并用封口膜密封容器；所述封口膜上扎有若干小孔，所述碳酸銨與氯化鈣的摩爾比為100～150：1～2；S3：將S2所述容器和S1用于盛放混合溶液的容器置于干燥器中，于25～30℃條件下反應30～45天；將混合溶液干燥即得所述類珍珠質層材料。本發明提供的類珍珠質層材料無論在晶型晶貌還是物質組成上均與珍珠自身性質相似，X射線粉末衍射和傅里葉紅外光譜證實本發明提供的類珍珠質層材料確實存在文石晶型。

技術領域

本發明涉及仿生合成生物材料技術領域，具體地，涉及一種類珍珠質層材料及其制備方法和應用。

背景技術

自古以來，就有“東珠不如西珠，西珠不如南珠”之說，南珠泛指我國廣東、廣西、海南沿海所產珍珠。近年，由于養殖環境的惡化及母貝品質的退化，海水養殖珍珠的產量逐漸減少，劣質珍珠的占比不斷增高，對有針對性的優化工藝要求不斷增高，導致優化工藝中重要的漂白工藝難以把控，造成近60%的珍珠表面的脫落和破損，形成白霧珠、珠質剝落珠以及麻點珠這些殘次珠，失去商品價值；另一方面，90%以上的天然及養殖海水珍珠中都混有雜質，更加制約了海水珍珠業的可持續發展。

天然珍珠是貝類外套膜的上皮細胞受到外來物的刺激向內凹陷，形成珍珠囊，珍珠囊分泌珍珠質包裹住外來物，形成的礦物球粒。珍珠中95%為無機相的碳酸鈣，5%由蛋白質和多糖組成，具有典型的珍珠光澤，光澤柔和且帶有虹暈色彩，硬度為2.5～4.5。珍珠由內至外分別是無定型基質層、棱柱層（方解石晶層）和珍珠層（文石晶層）。在不存在雜色物質的情況下，組成珍珠層的文石板片排列越規則越厚，珍珠的光澤越強，質量越好，文石晶層一般呈平板狀，但也存在彎曲狀。相關研究表明，珍珠中文石晶片和有機基質形成了高度有序的初級結構，使珍珠層的斷裂功大約為文石晶片的3000倍、斷裂強度比純文石增大了數十倍。據此，在模擬生物礦化過程的基礎上，探討珍珠層的微結構特征及其特殊的組裝方式將有利于類珍珠層材料的合成。

目前對生物材料的仿生合成研究較多、制備方法多樣，有學者通過物理手段合成了疊層復合材料，但在力學性能和韌性機制方面效果不理想。清華大學研究團隊利用生物方法取合浦珠母貝外套膜細胞進行培養以對其礦化功能進行研究，實驗發現：只有當外套膜細胞和外套膜細胞的分泌物同時存在時才可以制得形貌大小各異的晶體，但對外套膜細胞分泌物的提取程序繁瑣且條件較嚴格，提取的含量也很少，因此有一定的局限性。利用化學方法則選用不同的多糖、蛋白質、生物小分子、無機小分子、有機聚合物等作為添加劑以調控碳酸鈣的結晶如Kotachi以殼聚糖為模板，不同時間段分別獲得了菱形方解石聚集體，高度有序的球文石墻狀超結構、柱狀文石聚集體；馮慶玲也以膠原蛋白為模板得到了多層片狀方解石和球狀方解石聚集體；以天冬氨酸為有機質模板調控出了球霰石型碳酸鈣晶體；在乙醇作溶劑的條件下加入鎂離子則得到了六角星形的方解石晶體；Mann等以硬脂酸單分子膜誘導方解石和球文石的形成，以十八胺單分子膜誘導球文石生成。雖然，研究者得到了不同形貌的文石相碳酸鈣，但其與生物體內的碳酸鈣珍珠層還存在差距。

因此，仍需研究一種于碳酸鈣珍珠層較為接近的類珍珠質層材料，以豐富對珍珠生物礦化機理的認識，為珍珠優化工藝及仿生生物材料的合成提供探索新的途徑。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種類珍珠質層材料，本發明提供的類珍珠質層材料無論在晶型晶貌還是物質組成上均與珍珠自身性質相似，X射線粉末衍射和傅里葉紅外光譜證實本發明提供的類珍珠質層材料確實存在文石晶型。

本發明的另一目的在于提供上述類珍珠質層材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述類珍珠質層材料在涂料、造紙、油墨、化學建材中的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：