專利名稱：甲殼素/纖維素共混材料及其制法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由甲殼素和纖維素共混合成新材料，以及該產(chǎn)品的制備方法和用途，屬于天然高分子領(lǐng)域，也屬于生物醫(yī)學領(lǐng)域。
由于不可再生石油資源的日益消耗，可再生的天然高分子如甲殼素、纖維素等越來越引人注目。它們含量豐富，對環(huán)境無毒無害，可望替代某些石油化學品。甲殼素為β-(1→4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡聚糖。因為其良好的生物活性、生物相容性和生物降解性，甲殼素及其衍生物已用于醫(yī)藥生物、造紙、紡織、光學材料、重金屬螯合劑、中空纖維等方面(Rathke,J.D.；Hudson S.M.；J.Macromol.Sci.:Rev.Macromol.Chem.Phys.,1994,C34(3),375；Muzzarelli,R.A.A.；‘Chitin’,In:Naturally Chelating Polymers,New York:Pergaman Press,1977.)。同時它們還可用作阻凝劑、傷口貼、手術(shù)縫合線、包扎帶、人造骨骼和人造皮膚，以及固定化酶和藥物傳遞-釋放系統(tǒng)(G.Sjak.et al.,Chitin andChitosan,Elsevier Press,New York,1989；J.P.Zikakis,Chitin,Chitosan andRelatedEnzymes,academic Press,New York,1984；Y.Shigemasa,et al.,Polym.J.,25,993,1986；G.Ibrahim,and L.Olle,WO Pat.9602,260,1994.)。但是甲殼素本身很脆、強度較差而且不溶不熔而難以加工，從而限制了他的應用。纖維素是自然界中最豐富的資源，其結(jié)構(gòu)為β-(1→4)-脫水葡萄糖聚合物。利用纖維素制備出了透析膜、人工腸衣、超濾膜、微孔膜、色譜柱填料、中空纖維、保鮮膜、無紡布等產(chǎn)品已應用于醫(yī)藥、生物制品、食品、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活各個方面(G.R.Filho,J.Membrane Sci.,1993,82,43；H.Iijima,K.Sogawa,K.kamide,PolymerJ.,1996,28(9),808.)。但纖維素產(chǎn)品的韌性不好、保濕性能較差。
本發(fā)明的目的是提供一種具有較好韌性、保濕性和較高強度且易加工的甲殼素和纖維素共混材料及其制法和用途。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種甲殼素和纖維素共混材料，基本組成為甲殼素和纖維素。
上述甲殼素的含量為0.5％～70％、纖維素的含量為30％～99.5％。
所述甲殼素的含量也可以為0.5％～50％、纖維素的含量為50％～99.5％。
上述甲殼素和纖維素共混材料的制法，它是將堿化甲殼素溶于水制備出0.5～10％的溶液Ⅰ，纖維素溶于4～8％NaOH/2～8％硫脲水溶劑體系制備濃度為0.5～10％的水溶液Ⅱ，將Ⅰ和Ⅱ按1∶0.5至1∶10的配比進行混合(建議將纖維素與甲殼素的比例控制在不小于30/70、不大于99.5/0.5，最好不小于50/50、不大于99.5/0.5的范圍內(nèi))，攪拌并過濾、脫氣得到共混漿料，此共混物外觀均勻、清亮，經(jīng)刮膜或拉絲即得到共混膜、纖維或制備成填料，將所得共混膜、纖維或填料浸入2～10％的H2SO4水溶液中再生，經(jīng)水洗、干燥后即得所需共混材料。
在上述方法中，所得共混膜、纖維或填料在用H2SO4水溶液再生前也可先用1～8％的CaCl2水溶液處理、水洗。
本發(fā)明用H2SO4浸取的材料強度更大、韌性較好。用CaCl2浸取的材料其保濕性好，而且濕態(tài)的伸長率好。
上述纖維素的NaOH/硫脲的水溶液依照如下方法配制按照NaOH∶硫脲∶纖維素為4～8∶2～8∶0.5～10的配比制備0.5～10％的纖維素水溶液，然后將混合液于-15℃下放置24小時，然后在冷水浴中解凍，溶解成為透明的纖維素的溶液。
甲殼素堿水溶液的制備將甲殼素浸于46％的NaOH溶液中，冰溶6小時，加入適量的碎冰于上述溶液中，使甲殼素濃度為0.5～10％，并且不斷攪拌，直至混合均勻。將所得混合液在-20℃下放置24小時，然后將溶液在冷水浴中解凍，即得到0.5～10％的甲殼素堿水溶液。
以上百分比均為重量百分比。
本發(fā)明的甲殼素和纖維素共混功能材料及纖維可用于化工、食品、環(huán)境領(lǐng)域中的分離、蒸發(fā)滲透、離子交換材料及包裝材料，也可用作醫(yī)用材料，如手術(shù)縫合線、人造皮膚、酶的固定化、藥物的傳遞或釋放等。
與已有技術(shù)相比較，采用本發(fā)明的技術(shù)方案所取得的有益效果如下本發(fā)明通過甲殼素與纖維素的共混可以改進甲殼素不易成膜、脆性大的缺點，從而大大拓展甲殼素的應用范圍。
由本發(fā)明所得的膜、絲和纖維的強度、斷裂伸長率、柔韌性明顯高于甲殼素。同時其熱穩(wěn)定性顯著提高。采用水體系進行共混使甲殼素加工成膜、絲、粒，不僅工藝簡便，容易加工，無溶劑污染，而且成本較低。
本發(fā)明建立了用水溶液共混物制備甲殼素新材料的方法。測試結(jié)果表明，這兩種原料在本溶劑體系中相容性好，所制得膜和纖維的結(jié)構(gòu)致密，保濕性能好，抗水性、抗張強度、柔韌性和熱穩(wěn)定性明顯高于甲殼素，且保持它良好的生物相容性、抗菌、消炎、透氣、吸水、可降解等的多種功能，因此它們在醫(yī)藥、環(huán)境、食品、化工等方面很有應用前景。本發(fā)明科技含量較高，具創(chuàng)新性，而且具有廣泛的應用前景。
以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明
取2克甲殼素浸于7.6ml 46％NaOH的溶液中，冰浴6小時。加入適量的碎冰于上述溶液中使甲殼素濃度為1.2％，并且不斷攪拌，直至混合均勻。將所得的混合液在-20℃下放置24小時，然后將溶液在冷水浴中解凍，即得到1.2％甲殼素溶液。
將上述1.2％的甲殼素水溶液和5％的纖維素水溶液，按照不同的配比進行混合，充分攪拌后脫氣，在玻璃板上刮膜，膜厚度約為0.2-0.3mm。該膜浸入2～10％的H2SO4水溶液中直接再生15分鐘，再經(jīng)流水沖洗后于室溫下干燥。由此制得無色透明的膜。
權(quán)利要求
1．一種甲殼素和纖維素共混材料，基本組成為甲殼素和纖維素。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的共混材料，其特征是甲殼素的含量為0.5～70％、纖維素的含量為30～99.5％，所述百分比為重量百分比。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的共混材料，其特征是甲殼素的含量為0.5～50％、纖維素的含量為50～99.5％，所述百分比為重量百分比。
4．一種權(quán)利要求1所述的甲殼素和纖維素共混材料的制法，其特征是將0.5～10％的甲殼素的堿水溶液與0.5～10％的纖維素的NaOH/硫脲的水溶液按1∶0.5至1∶10的重量配比共混，經(jīng)過攪拌、過濾、脫氣制得共混漿料，將共混漿料刮膜拉絲即得共混膜、纖維或制備成填料，將所得共混膜、纖維或填料浸入2～10％的H2SO4水溶液中再生，經(jīng)水洗、干燥后即得所需共混材料。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的制法，其特征是所得共混膜、纖維或填料在用H2SO4水溶液再生前先用1～8％的CaCl2水溶液處理、水洗。
6．權(quán)利要求1所述的甲殼素和纖維素共混材料用作化工、食品、環(huán)境領(lǐng)域中的分離、蒸發(fā)滲透、離子交換及包裝材料。
7．權(quán)利要求1所述的甲殼素和纖維素共混材料用作醫(yī)用材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甲殼素和纖維素共混材料及其用途和制備方法。該材料基本組成為甲殼素和纖維素。其制法是用NaOH/硫脲水溶液為溶劑將甲殼素和纖維素的不同配比共混后進行刮膜、拉絲,再在氯化鈣水溶液中凝固,并在硫酸水溶液中再生,然后干燥得到上述共混材料。它具有良好的力學性能和抗水性,且具有無毒、無害、安全性高及生物可降解性。在醫(yī)藥、食品及環(huán)保等領(lǐng)域均有應用前景,而且生產(chǎn)過程簡單、方便、無污染。
文檔編號C08L1/02GK1318583SQ0110667
公開日2001年10月24日 申請日期2001年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月30日
發(fā)明者張俐娜, 郭繼, 杜予民, 薛斌 申請人:武漢大學, 中金投資(集團)有限公司