一种纤维素／甲壳素共混膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维素／甲壳素共混膜的制备方法。该制备方法是用ＮａＯＨ和尿素的组合水溶液分别溶解纤维素和甲壳素，将两种溶液离心后按一定比例混合，然后铺设成膜，经含有硫酸或者硫酸／硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即得到纤维素／甲壳素共混膜。本发明专利技术中纤维素的溶解、甲壳素的溶解和纤维素／甲壳素的共混都是物理过程，未发生化学反应。本发明专利技术工艺过程简单、方便，有利于工业化，而且废液容易回收循环使用，对环境无污染。本发明专利技术方法制得的复合膜在包装、生物医用材料、环境保护等领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及。
技术介绍
多糖广泛分布于自然界中，具有与其他由石油资源合成的高聚物不同的独特结构 与组成，而且是可再生资源，因此它们变得越来越重要。在所有的多糖中，纤维素和甲壳素 是最重要和最丰富的生物质来源；纤维素是地球上含量最多的有机物质，而甲壳素紧随其后。当前来自石化资源的非生物降解塑料造成白色污染日趋严重，必须开发可生物降 解材料以取代传统塑料产品。因此，生物质原料显得越来越重要。纤维素价格低廉且可生 物降解，可用于制备包装膜和功能材料。甲壳素是一种具有抗菌、生物可溶性、生物可降解 性多种功能的材料，而且它无毒、无味、耐晒、耐热且耐腐蚀，有望成为塑料的替代物。利用 纤维素和甲壳素复合制备材料，不仅可创造新功能性材料，而且可解除人类所面临的“白色 污染”，以及消除人体内外环境所面临的有毒有害物质对人体的威胁，实现可持续发展。然 而，纤维素和甲壳素却十分难溶解在一般普通溶剂中。用新溶剂直接溶解甲壳素，并与纤维 素共混制备纤维素/甲壳素共混膜尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，通过该方法直接用 NaOH/尿素水溶液溶解甲壳素，并制备纤维素/甲壳素共混膜。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下，其包括如下步骤分别将纤维素和甲壳 素溶解于含5 9wt% NaOH和10 14wt%尿素的组合水溶液中，得到纤维素溶液和甲壳 素溶液，将这两种溶液按照纤维素与甲壳素重量比1 4 4 1进行混合，搅拌均勻后离 心去除气泡沉淀得到纤维素/甲壳素混合溶液，将混合溶液铺设成膜，并用硫酸溶液或硫 酸钠溶液进行凝固浴，最后干燥即得到纤维素/甲壳素共混膜。通常，在于5500 6500rpm 离心8 12分钟即可达到去除气泡和沉淀的目的。上述纤维素溶液中的纤维素含量优选为1 5wt% ；所述甲壳素溶液中甲壳素含 量优选为1 4wt%。在本专利技术的一个实施方案中，纤维素溶液中的纤维素含量为4wt% ； 所述甲壳素溶液中甲壳素含量为上制备纤维素溶液的方法是，将含5 9wt% NaOH和10 14衬％尿素的组合水溶 液预冷至-10 14°C，加入纤维素，搅拌均勻，在7000 7500rpm条件下，离心10 20min， 得到纤维素溶液。优选地，将含7wt% NaOH和12wt%尿素的组合水溶液预冷至-12°C，加入 纤维素，搅拌均勻，在7200rpm条件下，离心15min，得到纤维素溶液。上述制备甲壳素溶液的方法是，向含5 9wt%Na0H和10 14wt%尿素的组合水 溶液中加入甲壳素，搅拌均勻，在-15 20°C冷冻储藏12 24h，解冻后在7000 7500rpm条件下，离心10 20min，得到甲壳素溶液。优选地，向含7wt% NaOH和12衬％尿素的组 合水溶液中加入甲壳素，搅拌均勻，在20°C冷冻储藏24h，解冻后在7200rpm条件下，离心 15min，得到甲壳素溶液。上述进行凝固浴可按照本领域常规方法进行，所述硫酸溶液或硫酸钠溶液的浓度 较佳的是5wt%。上述的纤维素/甲壳素混合溶液中纤维素/甲壳素比例优选为1 3。试验表明，本专利技术纤维素/甲壳素共混膜具有良好的吸附重金属离子的作用，可 作为吸附剂使用。本专利技术中纤维素的溶解以及与甲壳素的共混和再生都是物理过程，未发生化学反 应。整个工艺对设备要求不高，有利于工业化生产。本专利技术以氢氧化钠、尿素、水为原料，价 格便宜，操作简单方便，废液容易回收循环使用，对环境无污染。而且产品纤维素/甲壳素 共混膜安全无毒，在一定的湿度、温度和微生物存在条件下易生物降解，属环境友好材料。 具体实施例方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离 本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术 的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1将96g含7wt% NaOH和12wt%尿素的组合水溶液预冷到_12°C，立即取棉短绒 浆(粘均分子量Mil =8X104)4g投入其中，搅拌均勻3分钟，在7200r/min条件下，离心 15min，得到纤维素溶液，置于低温下储藏；将98g含7wt% NaOH和12衬％尿素的组合水溶 液中加入2g甲壳素(粘均分子量Mn= 2. 6X IO5)，搅拌均勻2分钟，在-20°C冷冻储藏 24h，解冻后在7200r/min条件下，离心15min，得到甲壳素溶液，置于低温下储藏。将制备好 的纤维素、甲壳素溶液按照纤维素与甲壳素重量比1 1混合，高速搅拌2分钟，在6000r/ min条件下，离心lOmin，得到纤维素/甲壳素混合溶液，将溶液置于玻璃板上刮膜，经含有 硫酸或者硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即得到纤维素/甲壳素共混膜。纤维素/甲壳素共混膜对重金属离子的吸附性能试验如下将IOml含不同浓度 的金属离子溶液装入IOml离心管中，然后在每根离心管中装入相同质量的吸附剂(上述制 得的共混膜，干重为0. Olg)，盖上塞子，室温下静置24h。水溶液中重金属离子的浓度由原 子吸收光谱仪(PerkinElmer instruments AAS800 USA)测定。所有试验重复3次，取平均 值。Cu离子吸附量(qe)为0. 59814mmol/g ；Hg离子吸附量(qe)为1. 75274mmol/g ；Pb离子 吸附量(qe)为 2. 11246mmol/g。实施例2将96g含7wt%NaOH和12wt%尿素的组合水溶液预冷到_12°C，立即取纤维素(粘 均分子量M η = 8 X IO4) 4g投入其中，搅拌3分钟，在7200r/min条件下，离心15min，得到纤 维素溶液，置于低温下储藏；将98g含7wt%NaOH和12wt%尿素的组合水溶液中加入2g甲 壳素(粘均分子量M η = 2. 6 X IO5)，搅拌2分钟，在_20°C冷冻储藏24h，解冻后在7200r/ min条件下，离心15min，得到甲壳素溶液，置于低温下储藏。将制备好的纤维素、甲壳素溶 液将制备好的纤维素、甲壳素溶液按照纤维素与甲壳素重量比1 2混合，高速搅拌2分钟，在6000r/min条件下，离心lOmin，得到纤维素/甲壳素混合溶液，将溶液置于玻璃板上 刮膜，经含有硫酸或者硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即得到纤维素/甲壳素共混膜。纤维素/甲壳素共混膜对重金属离子的吸附性能试验如下将IOml含不同浓度 的金属离子溶液装入IOml离心管中，然后在每根离心管中装入相同质量的吸附剂(上述制 得的共混膜，干重为0. Olg)，盖上塞子，室温下静置24h。水溶液中重金属离子的浓度由原 子吸收光谱仪(PerkinElmer instruments AAS800 USA)测定。所有试验重复3次，取平均 值。Cu离子吸附量(qe)为0. 72021mmol/g ；Hg离子吸附量(qe)为1. 80398mmol/g ；Pb离子 吸附量(qe)为 1. 07362mmol/g。实施例3 将96g含7wt% NaOH和12wt%尿素的组合水溶液预冷到_12°C，立即取纤维素 (粘均分子量M η = 8\104)48投入其中，搅拌3分钟，在72001~/1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素／甲壳素共混膜的制备方法，其包括如下步骤：分别将纤维素和甲壳素溶解于含５～９ｗｔ％ＮａＯＨ和１０～１４ｗｔ％尿素的组合水溶液中，得到纤维素溶液和甲壳素溶液，将这两种溶液按照纤维素与甲壳素重量比１∶４～４∶１进行混合，搅拌均匀后离心去除气泡和沉淀，得到纤维素／甲壳素混合溶液，将混合溶液铺设成膜，并用硫酸溶液或硫酸钠溶液进行凝固浴，最后干燥即得到纤维素／甲壳素共混膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张俐娜，汤虎，常春雨，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]