一种仿生材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生材料的制备方法，特别是涉及制备聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合物的复合材料的方法。该方法首先合成具有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物，然后将带有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂、含钙溶液、交联剂在一定温度和ｐＨ值下进行混合、反应、沉淀。所得产物具有仿生物膜材料的性质，是一种环境友好型仿生材料。该材料具有吸附重金属和某些有机物的功能，可用于脱除重金属、氯代烃、有机颜料、染料等而广泛应用于医药工业，食品工程，印染工业，污水处理等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学工程的精细化学品领域，是，特别是 涉及制备聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合物的复合材料的方法。
技术介绍
在以前的工作中，我们曾开发了聚天冬氨酸或其衍生物与壳聚糖的共聚材料(参 见ZL200510015063.5和ZL200610015364.2。但这些单纯由聚天冬氨酸或其衍生物 与壳聚糖的共聚材料存在着在水中膨胀比较高、机械强度较差的弊病。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了满足应用的需要，而提供，即制 备聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合物的复合材料的方法，该方法 首先合成具有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物，然后将带有不同侧链的聚天冬 氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂、含钙溶液在一定温度下进行混合、反应、沉 淀。所得材料具有仿生物膜的性质，是一种环境友好型仿生材料，本专利技术为解决上述问题，公开了该仿生材料聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合物的复合材料的方法。该方法包括以下步骤(1) 将聚丁二酰亚胺与多胺进行反应，得到至少含有一个胺基侧链的部分 开环的聚丁二酰亚胺(即合成的聚合物结构上带/具有侧链，这些侧链上至少含有 一个胺基，后(下)同)，其中多胺与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩 尔比为0.01-0.50: 1;(2) 将步骤(1)得到的产物进行水解，得到至少含有一个胺基侧链的聚天 冬氨酸；或胺解，或同时进行水解和胺解，得到至少含有一个胺基侧链的聚天冬 氨酸衍生物水溶液(即合成的聚合物结构上带/具有侧链，这些侧链上至少含有一 个胺基，后(下)同)；水解剂与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比 为0.10-1.0: 1，胺解剂与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比为 0.10-1.0: 1;(3) 制备壳聚糖溶液，将壳聚糖溶于稀酸溶液中，稀酸水溶液的浓度为质 量分数1-10%，壳聚糖与1-10 %的稀酸的质量比为1:1-1:200;(4)将上述步骤(2) 、 (3)得到的两溶液，以及交联剂脂肪族或芳香族二 醛，在20-100。C温度及强烈搅拌下混合均匀；带胺基侧链的聚天冬氨酸或其衍生物与壳聚糖的质量比为l: 99-99: 1，脂肪族或芳香族二醛中的醛基与聚合物中胺 基的摩尔比为0.01-1.0: 1;(5) 将含钙化合物溶于水中制得含钙溶液，所述钙与稀酸溶液中的无机酸的摩尔比是0.1 10: 1;(6) 将卵磷脂溶于足量的乙醇水溶液中，形成乳状溶液，卵磷脂与壳聚糖 的质量比为0.01 1: 1;(7) 将上述步骤(4) 、 (5) 、 (6)得到的三个溶液，以及碱溶液在20-45。C， 强烈搅拌下进行混合，控制最终pH6 10;(8) 将上述步骤(7)得到的混合物在20-45'C下静置陈化12-72小时，然后 分离、洗涤，在35 60'C进一步干燥陈化，所得到的沉淀物即复合材料；或者歩骤(8)是将上述歩骤(7)得到的混合物在20 45'C温度下静置陈化12 72 小时后，在低于60'C下脱溶剂，然后在35 60'C真空下继续干燥陈化，所得到的产 物最后充分洗涤至中性，再在6(TC下真空干燥至恒重，即得到复合材料；或者歩骤(8)是将上述歩骤(7)得到的混合物直接在30 6(TC下脱溶剂，然后 在35 60'C真空下继续干燥陈化，所得到的产物最后充分洗涤至中性，再在60'C下 真空干燥至恒重，即得到复合材料。本专利技术还公开了另一种聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合 物复合材料的制备方法。该方法包括以下步骤(1) 将聚丁二酰亚胺与多胺、碱性水解剂和胺解剂同时进行反应，得到至 少含有一个胺基侧链的聚天冬氨酸或其衍生物水溶液；多胺与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比为0.01~1.0: 1;多胺、水解剂和胺解剂的总摩尔数 与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比为0.1 5: 1;(2) 制备壳聚糖溶液，将壳聚糖溶于稀酸溶液中，稀酸溶液的浓度为质量分数1-10%，壳聚糖与1-10%的稀酸的质量比为1:1-1:200;(3) 将上述步骤(1) 、 (2)得到的两溶液，以及交联剂脂肪族或芳香族 二醛，在20-10(TC温度及强烈搅拌下混合均匀，制成混合水溶液；按带胺基侧链的聚天冬氨酸或其衍生物与壳聚糖的质量比为l: 99-99: 1，脂肪族或芳香族二醛 中的醛基与聚合物中胺基的摩尔比为0.01-1.0: 1;(4) 将含钙化合物溶于水中制得含钙溶液，所述钙与稀酸溶液中的无机酸的摩尔比是0.1 10: 1;(5) 将卵磷脂溶于足量的乙醇水溶液中，形成乳状溶液，卵磷脂与壳聚糖 的质量比为0.01 1: 1;(6) 将上述步骤(3) 、 (4) 、 (5)得到的三种溶液，以及碱溶液在20-45。C， 强烈搅拌下进行混合，控制最终pH6 10;(7) 将上述歩骤(6)得到的混合物在30 45'C下静置陈化12 72小时，然后 分离、洗涤、在35 6(TC进一步干燥陈化，所得到的沉淀物即复合材料；或者-步骤(7)是将上述步骤(6)得到的混合物在20 45。C温度下静置陈化12 72 小时后，在低于6(TC下脱溶剂，然后在35 6(TC真空下继续干燥陈化，所得到的产 物最后充分洗涤至中性，再在6(TC下真空干燥至恒重，即得到复合材料；或者步骤(7)是将上述步骤(6)得到的混合物直接在30 6(TC下脱溶剂，然后在 35 6(TC真空下继续干燥陈化，所得到的产物最后充分洗涤至中性，再在6(TC下真 空干燥至恒重，即得到复合材料。本专利技术制备的聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合物复合材 料可用于脱除重金属化合物。本专利技术将无机材料掺入其中，制备聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖和无机材料 的复合材料，以提高材料的机械强度。同时考虑到脂类是构成生物膜的重要物质， 因而掺入卵磷脂，使所合成材料的组成更接近生物膜的组成。而且卵磷脂的加入有 助于提高所合成材料的柔软性、高电阻性，以及对极性分子的不可通透性。另外卵磷 脂是一种表面活性剂，掺入表面活性剂后，有助于改变材料的亲水/亲油性。整个制备 工艺采用清洁化学工艺，没有使用有毒有害溶剂，所得材料为仿生材料，具有良 好的生物相容性，弃用后不会造成二次污染。符合环保型材料的要求。本专利技术设计的复合材料将聚天冬氨酸及其衍生物和壳聚糖这两类环境友好型， 且具有广泛应用的材料结合起来，兼具二者功能是一种环境友好型仿生材料。在所得产物的结构里同时含有胺基、羟基、羧基、和酰胺基，具有吸附无机、有机重 金属化合物的多种功能，具有对某些离子、pH等的敏感性。另外由于聚天冬氨酸及其衍生物与壳聚糖共聚物与细胞壁的肽聚糖(含氨基 酸、胞壁酸和二氨基酸)结构特征相似，因此该共聚物也可视为仿生高分子材料， 可生物降解，环境相容性好。而且这类材料上具有较多的官能团，便于化学改性， 也便于调整材料的亲/疏水性，以适应不同需要。此外，通过与无机材料的共混进 一步提高材料的机械强度。可用于脱除重金属化合物，而广泛应用于医药工业，食 品工程，印染工业，污水处理等领域。附图说明图l为产物的红外光谱图； 图2为产物的XRD图谱。具体实施方式制备仿生材料聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂和钙磷化合物复合材 料的方法。包括以下步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：　（１）将聚丁二酰亚胺与多胺进行反应，得到至少含有一个胺基侧链的部分开环的聚丁二酰亚胺，其中多胺与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比为：０．０１－０．５０∶１；　（２）将步骤（１）得到的产物进行水解，得到至少含有一个胺基侧链的聚天冬氨酸；或胺解，或同时进行水解和胺解，得到至少含有一个胺基侧链的聚天冬氨酸衍生物水溶液；水解剂与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比为：０．１０－１．０∶１，胺解剂与按丁二酰亚胺单元计的聚丁二酰亚胺的摩尔比为：０．１０－１．０∶１；　（３）制备壳聚糖溶液，将壳聚糖溶于稀酸溶液中，稀酸水溶液的浓度为质量分数１－１０％，壳聚糖与１－１０％的稀酸的质量比为：１∶１－１∶２００；　（４）将上述步骤（２）、（３）得到的两溶液，以及交联剂脂肪族或芳香族二醛，在２０－１００℃温度及强烈搅拌下混合均匀；带胺基侧链的聚天冬氨酸或其衍生物与壳聚糖的质量比为１∶９９－９９∶１，脂肪族或芳香族二醛中的醛基与聚合物中胺基的摩尔比为：０．０１－１．０∶１；　（５）将含钙化合物溶于水中制得含钙溶液，所述钙与稀酸溶液中的无机酸的摩尔比是０．１～１０∶１；　（６）将卵磷脂溶于足量的乙醇水溶液中，形成乳状溶液，卵磷脂与壳聚糖的质量比为０．０１～１∶１；　（７）将上述步骤（４）、（５）、（６）得到的三个溶液，以及碱溶液在２０－４５℃，强烈搅拌下进行混合，控制最终ｐＨ６～１０；　（８）将上述步骤（７）得到的混合物在２０－４５℃下静置陈化１２－７２小时，然后分离、洗涤，在３５～６０℃进一步干燥陈化，所得到的沉淀物即复合材料；或者：　步骤（８）是将上述步骤（７）得到的混合物在２０～４５℃温度下静置陈化１２～７２小时后，在低于６０℃下脱溶剂，然后在３５～６０℃真空下继续干燥陈化，所得到的产物最后充分洗涤至中性，再在６０℃下真空干燥至恒重，即得到复合材料；或者：　步骤（８）是将上述步骤（７）得到的混合物直接在３０～６０℃下脱溶剂，然后在３５～６０℃真空下继续干燥陈化，所得到的产物最后充分洗涤至中性，再在６０℃下真空干燥至恒重，即得到复合材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙波，王博威，方叶明，安钢，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]