[發(fā)明專利]一種具有結(jié)構(gòu)色的高強(qiáng)度耐水殼聚糖薄膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113583274B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝名偉;李穗奕;王浩浩;黃大方;陳延峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J3/24;C08L5/08
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務(wù)所 32305
• 代理人: 李媛媛

本發(fā)明公開了一種具有結(jié)構(gòu)色的高強(qiáng)度耐水殼聚糖薄膜及其制備方法。該薄膜是由微納米尺寸的殼聚糖纖維呈布利岡結(jié)構(gòu)致密排列而成，纖維間形成并指交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，薄膜中不含額外添加劑。本發(fā)明的制備方法為：先將螃蟹殼依次浸泡于稀鹽酸溶液、稀氫氧化鈉溶液和乙醇溶液中處理以去除雜質(zhì)；將純化后的蟹殼甲殼素置于熱壓機(jī)中預(yù)壓，之后放置于濃氫氧化鈉溶液中高溫處理形成耐水的并指交錯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；最后，將其置于熱壓機(jī)中密實化，得到高強(qiáng)度耐水的結(jié)構(gòu)色薄膜。本發(fā)明的方法原料來源豐富、成本低、制備工藝簡單，不添加任何其它物質(zhì)，在柔性電子襯底、透明光學(xué)材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有結(jié)構(gòu)色的高強(qiáng)度耐水殼聚糖薄膜及其制備方法，屬于生物基納米材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，以纖維素、殼聚糖等為代表的天然聚多糖基材料因其具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性好、柔性、低熱膨脹系數(shù)、可生物降解和海量的儲備等優(yōu)點，在信息、能源、醫(yī)療和人們的日常生活中都具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著全球?qū)Νh(huán)境問題的日益關(guān)注，這種環(huán)境友好材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷地得到拓展。例如，在綠色柔性電子材料領(lǐng)域，人們已利用聚多糖基材料(如纖維素)作為襯底材料制得各種光電器件，如晶體管、傳感器、顯示器、太陽能電池、電子皮膚、觸摸屏、燃料電池等。在柔性電子器件中，基底對柔性電子器件起支撐和保護(hù)作用，因此基底材料的選取至關(guān)重要，是實現(xiàn)電子器件柔性的關(guān)鍵。目前，常用的柔性基底材料主要為高分子材料，如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亞胺(PI)等，但其存在熱穩(wěn)定性差、熱膨脹系數(shù)高等缺點，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。并且，這些塑料制品在自然狀態(tài)下難以降解，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害著人類的生命健康。

因此，合理開發(fā)和利用自然界可再生生物質(zhì)資源，發(fā)展以天然聚多糖基材料為基礎(chǔ)的新型環(huán)境友好的高性能材料，具有重要的意義。但是，與商用的塑料薄膜、玻璃等材料相比，天然聚多糖基材料仍存在很多缺點，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。例如，天然聚多糖基材料在濕環(huán)境或水中力學(xué)性能很差，限制了其在濕環(huán)境或水下等相關(guān)場景的使用。而目前常用的提高材料濕強(qiáng)度的辦法是添加濕強(qiáng)劑以形成不溶性聚合物網(wǎng)絡(luò)，但其制備過程含有毒性，會對人體健康造成危害，同時容易造成環(huán)境污染。并且，常規(guī)的自下而上的制備方法耗時較長，能耗較大，生產(chǎn)效率低，成本高，限制了它的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。如何實現(xiàn)快速、低成本制備具有高強(qiáng)度、耐水、高性能的天然聚多糖基薄膜材料存在著很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、工藝簡單、無添加其它成分的高強(qiáng)度耐水純殼聚糖薄膜及其制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有結(jié)構(gòu)色的高強(qiáng)度耐水殼聚糖薄膜，該薄膜是由微納米尺寸的殼聚糖纖維呈布利岡結(jié)構(gòu)致密排列而成，纖維間形成并指交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述薄膜不含額外添加劑。

優(yōu)選地，所述布利岡結(jié)構(gòu)中，螺旋方向為180°的兩個纖維層之間的間距為200nm-10μm。

優(yōu)選地，所述薄膜的厚度為40μm-400μm，殼聚糖纖維直徑為30nm-5μm。

進(jìn)一步地，所述薄膜的干拉伸強(qiáng)度為160-220MPa，濕拉伸強(qiáng)度為55-70MPa。

優(yōu)選地，所述薄膜具有五彩的結(jié)構(gòu)色，透明度為80％-92％。

本發(fā)明還提供一種具有結(jié)構(gòu)色的高強(qiáng)度耐水殼聚糖薄膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將螃蟹殼在常溫下依次置于稀鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液和乙醇溶液中反應(yīng)，以分別去除碳酸鈣、蛋白質(zhì)和色素，然后用水清洗干凈；

(2)將步驟(1)所得到蟹殼甲殼素薄片置于熱壓機(jī)中進(jìn)行預(yù)壓，然后將其置于氫氧化鈉溶液中處理，形成并指交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

(3)將步驟(2)所得到薄片置于熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓后，即可獲得高強(qiáng)度耐水的結(jié)構(gòu)色殼聚糖薄膜。