[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯?海藻酸鈉磁性復合材料及制備方法

在審

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• 申請日: 2017-09-17
• 公開（公告）號: CN107474304A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢景;趙兵
• 申請（專利權(quán)）人: 錢景
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08L5/04;C08L89/00;C08K3/04;C08K3/22;H01F1/42
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯-海藻酸鈉磁性復合材料，屬納米復合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

蠶絲被譽為纖維皇后，其手感柔軟、厚實、滑爽、豐滿，擁有珍珠般柔和的光澤，在紡織、服裝行業(yè)得到廣泛的應用。蠶絲由絲膠和絲素組成，其中絲膠位于蠶絲的外層，含量在20％-30％之間，絲素位于蠶絲的內(nèi)層，含量在70％-80％之間。位于蠶絲內(nèi)層的絲素是一種天然高分子材料，由絲氨酸（serine）、甘氨酸（Glycine）、丙氨酸（alanine）等十八種氨基酸組成，分子量約為2300kDa，由重鏈、輕鏈和P25組成，其中重鏈H鏈的分子量為350kDa，輕鏈L鏈分子量為26kDa，P25分子量為30kDa，三者的比例為6:6:1。絲素共有11個非結(jié)晶區(qū)和12個結(jié)晶區(qū)，重鏈H鏈與輕鏈L鏈之間由二硫鍵連接，形成H-L復合體。

絲素的結(jié)晶形態(tài)主要分為絲素Ⅰ型和絲素Ⅱ型兩種。絲素Ⅰ型是一種亞穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，構(gòu)象為曲柄形或鋸齒形，是介于α-螺旋與β-折疊之間的一種中間狀態(tài)，晶胞屬于正交晶系。經(jīng)濕熱、酸、極性溶劑等處理，絲素Ⅰ型很容易向絲素Ⅱ型轉(zhuǎn)變。絲素Ⅱ型是反平行β-折疊結(jié)構(gòu)，屬于斜方晶系，肽鏈排列規(guī)整，氫鍵和分子間的引力使相鄰鏈段間結(jié)合緊密，抗拉伸能力強，并且難溶于水中，對酸、堿、鹽、酶及熱的抵抗力強。此外，近來年又發(fā)現(xiàn)了一種新的絲素結(jié)晶形態(tài)，即絲素Ⅲ型，其晶體結(jié)構(gòu)與聚甘氨酸Ⅱ類似，屬六方晶系。

蠶絲經(jīng)過脫膠、溶解、提純后制得的再生絲素蛋白具有無毒、無刺激、生物降解性、生物相容性、良好的機械性質(zhì)，易于加工成各種形態(tài)，如絲蛋白薄膜、凝膠、纖維、三維支架、海綿等，是一種重要的天然功能材料，可用于生物、醫(yī)學、光電材料等領(lǐng)域，作為藥物緩釋載體、組織工程支架、手術(shù)縫合線、人工皮膚、人工肌腱、細胞培養(yǎng)載體、傷口敷料、透明導電薄膜、吸附材料等（絲綢,2017,03:6-12；生物醫(yī)學工程學雜志,2015,06:1364-1368；蠶業(yè)科學,2016,02:341-345）。

隨著石油基高分子材料的誕生，高分子材料在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛應用，然而它所帶來的污染問題嚴重影響人類的生存環(huán)境。而天然生物高分子材料以其獨特的性能和對環(huán)境友好，成為當今新材料的研究熱點。其中，海藻酸鈉作為一種優(yōu)良的具有生物相容性、無毒以及可生物降解性的物質(zhì)，目前已被廣泛應用于食品業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、日用品等領(lǐng)域。海藻酸鈉又稱海藻膠、褐藻酸鈉或海帶膠，是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇以后的副產(chǎn)品。海藻酸鈉是海藻細胞壁和細胞間質(zhì)的主要成分，海藻酸分子是由β-D-甘露糖醛酸（M區(qū)）和α-L-古洛糖醛酸（G區(qū)）2種單體組成的嵌段線性聚合物。在1個海藻酸分子中，可能只含有其中1種糖醛酸構(gòu)成的連續(xù)鏈段，也可能由2種糖醛酸鏈節(jié)構(gòu)成嵌段共聚物。而海藻酸鈉是海藻酸用堿中和后的產(chǎn)物。海藻酸鈉易溶于水，是1種電荷密度很高的聚電解質(zhì)，具有良好的生物降解性和相容性（化工新型材料,2007,(08):20-22）。海藻酸鈉結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基以及羧基，因此海藻酸鈉是一個非常理想的化學功能化的起始原料。通過對結(jié)構(gòu)中羥基和羧基的改性，使其溶解性、疏水性以及一些物理化學性能發(fā)生改變，形成海藻酸鈉衍生功能化合物，可拓寬其應用領(lǐng)域。目前，對于海藻酸鈉羥基以及羧基的改性主要有氧化、磺化、酯化、酰胺化和接枝共聚等（黃攀麗,沈曉駿,陳京環(huán),吳玉英,孫潤倉. 海藻酸鈉的提取與功能化改性研究進展[J]. 林產(chǎn)化學與工業(yè),2017）。

海藻酸鈉/蠶絲復合材料已有文獻研究，但其多為薄膜和纖維。如安徽農(nóng)業(yè)大學制備了絲素-海藻酸鈉-甘油共混膜（安徽農(nóng)業(yè)大學學報, 2013, 40(2): 321-325），大連工業(yè)大學利用聚乙二醇二縮水甘油醚（PEGDE）化學交聯(lián)絲素蛋白（SF）、以CaCl₂交聯(lián)海藻酸鈉（SA），采用分步交聯(lián)的方法制備了SF/SA雙網(wǎng)絡(luò)型復合纖維（祝國富,張鴻,李會濤,陳濤,于躍,郭靜. 化學交聯(lián)改性絲素蛋白/海藻酸鈉纖維的制備與性能[J]. 復合材料學報,2017）。