[發明專利]一種煙稈再生纖維素抗菌膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010143511.4
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111205494B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張書美;張恒;高欣
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L1/02;C08K3/22;A01N25/10;A01N59/16;A01P1/00;D21C3/00;D21C3/04;D21C3/22
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 王娟

本發明公開了一種煙稈再生纖維素抗菌膜的制備方法，該方法將風干煙稈進行剝離、剪切和粉碎，得髓芯粉末，用于亞氯酸納/冰醋酸/丙二酸/蒽醌混合液處理，得煙稈綜纖維素，繼而利用乙二胺有機堿溶液去除半纖維素，得煙稈髓纖維素，采用低濃度氯化鋅溶液和烘干脫水技術溶解纖維素，繼而先后經由水和氫氧化鈉溶液獲得附載氫氧化鋅的再生纖維素膜，烘干轉化，得到附載氧化鋅抗菌微粒的煙稈再生纖維素抗菌膜；將該方法制得的煙稈再生纖維素抗菌膜應用在抑制病原微生物生長中，實驗結果顯示，該抗菌膜具有較好的抗菌能力，將抗菌膜進行抗張強度測試，結果顯示其具有較好的物理強度。

技術領域

本發明涉及一種利用農業固體廢棄物----煙稈再生纖維素制備高強度抗菌膜的工藝技術，屬于天然高分子材料技術領域。

背景技術

近年來，由各種細菌和病毒引發的感染問題層出不窮，嚴重威脅著人類的生命健康，因此，人們對各種抗菌材料的使用日益增加，各種抗菌材料的研發也逐漸成為人們研究的熱點。目前，銀、氧化鋅和其它金屬基材料因其良好的穩定性和殺菌效果而被用作抑菌劑，其中，在材料上附載氧化鋅是目前使用較為廣泛的技術之一。另一方面，價廉、高效且具有生物可降解性的抗菌材料一直是廣大科研工作者關注的熱點，尤其是從植物原料中獲取的纖維素，呈現出較大的開發潛力。纖維素作為植物原料主要的高分子組分之一，因其儲量巨大并具有可再生這一特性，現已被廣泛地開發和利用。研究發現，再生纖維素膜與初始纖維素材料相比具有更高的強度(顆粒細度為300目時，楊氏模量可達到0.82GPa)，可作為一種優良的固載材料。但由于天然纖維素自身的特性所致，導致其抑菌性能較差，在實際的工業化應用中受到了很大限制。

纖維素是地球上最豐富的天然高分子聚合物，是一種廉價的、可再生的、可生物降解的材料，各種植物原料為其主要的獲取來源。受人類活動影響，自然界中各種植物的資源量不盡相同，其相應的價值也各不相同，不同植物原料的化學組成和物理性能也相差較大。研究發現，煙稈中纖維素含量較為豐富(纖維素含量占秸稈的67.79％)，可以作為制備抗菌膜的原料。

我國是煙草生產大國，煙稈是煙草生產過程中最大量的副產品，年產量約為450萬噸，煙稈中除含有一定量的水溶性抽出物外，還含有大量的碳水化合物和木質素。然而，目前我國對煙稈的利用率極低，絕大部分的煙桿會直接丟棄或是焚燒，這樣既不經濟，也不環保。并且，煙稈中還寄生著大量的病毒和細菌，傳統的處理方法不僅容易傳播病菌，還會在一定程度上引起煙田的污染。研究發現，煙稈的重均纖維長度為0.69mm，重均纖維寬度為17.74μm，其長寬比為38.97(＞35)，且煙稈的纖維細胞含量為71.5％，薄壁細胞含量為19.1％^[7]，從原料結構的角度來看煙稈可作為制備纖維素抗菌膜的初始原料。

結合目前病毒和細菌感染問題，本申請以煙稈為原料制備再生纖維素基高強度抗菌薄膜，提高煙稈資源的綜合利用效率，為煙稈的高附加值利用起到積極的推動作用；目前在再生纖維素膜上固載氧化鋅制備抗菌纖維素膜的研究和應用還寥寥無幾。

發明內容

基于煙稈的再生纖維素抗菌膜關鍵在于抗菌劑的原位生長式固載，而對于再生纖維素膜制備和抗菌微粒的固載協調統一的技術開發還沒有足夠的基礎和技術的支撐，可完全降解、環境友好型纖維素基抗菌膜還未規模化的產業利用和開發；本發明提供了一種高強度的煙稈再生纖維素抗菌膜的制備方法，該方利用資源豐富但開發深度尚淺的煙稈為原料，提取其髓芯部分的纖維素，將制備再生纖維素和附載氧化鋅微粒同步完成，形成目標抗菌膜，進一步拓展煙稈的應用領域，使煙稈這種綠色可再生材料得到高附加值的利用。

實現本發明目的采取的工藝技術方案如下：

(1)煙稈經風干后進行韌皮和髓芯分離，髓芯剪切和研磨后，得以雜細胞為主的髓芯粉，將髓芯粉、亞氯酸納、冰醋酸、丙二酸和蒽醌置于水中反應，反應結束后過濾，濾渣洗滌至中性，干燥得煙稈綜纖維素；將煙稈綜纖維素放入乙二胺溶液中，室溫下反應，產物過濾，洗滌至中性，干燥得煙稈髓纖維素；