一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖‑聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用，涉及高分子膜材料技术领域，采用酸和复合酶相结合的方法对壳聚糖进行改性，制备的改性壳聚糖乳液粘度适中，然后将改性壳聚糖乳液和PVA溶液在加热的状况进行混合，并添加甘油作为成膜辅助剂，最后通过共混的方法结合刮涂‑恒温恒湿干燥法制备了壳聚糖‑聚乙烯醇复合膜，制备方法简单，壳聚糖‑聚乙烯醇复合膜具体生物可降解性，且降解产物对环境无污染，无毒无害，可用做包装膜，同时也可应用于医学上，做一次性医疗包装用品。

A Chitosan-Polyvinyl Alcohol Composite Membrane and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a chitosan polyvinyl alcohol composite membrane and a preparation method and application thereof, which relates to the technical field of polymer membrane materials. The modified chitosan emulsion is modified by the combination of acid and complex enzyme, and the viscosity of the modified chitosan emulsion is moderate. Then the modified chitosan emulsion and the PVA solution are mixed in the heating state, and glycerol is added as a film forming auxiliary agent. Finally, the chitosan-polyvinyl alcohol composite film was prepared by blending method and scraping and constant temperature and humidity drying method. The preparation method is simple. The chitosan-polyvinyl alcohol composite film has specific biodegradability, and the degradation products are environmentally friendly, non-toxic and harmless. It can be used as packaging film, and also can be used in medicine, as disposable medical packaging products.

【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用
本专利技术涉及高分子膜材料
，具体涉及复合膜
，特别是指一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用。
技术介绍
膜技术的开发已经成为近年来研究的热点。膜技术的发展是由1948年AbbleNelkt创造了Osmosis这一词用来描述水通过半透膜的渗透现象，由此便开始了对膜过程的研究。我国在70年代相继开发了电渗析、反渗透、超滤和微滤用膜组件，80年代进入推广应用阶段。膜分离技术是一门新兴的高新技术，近30年来已在工业领域得到广泛应用。并且随着膜科学技术的发展和新型膜材料及制膜技术的不断开拓，壳聚糖作为新型膜材料，成为研究的热点。利用壳聚糖制成的膜广泛应用在医药、食品、化工、环保等领域。聚乙烯醇(简称PVA)，外观为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间。PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，成膜性PVA易成膜，其膜的机械性能优良，具有强度高、弹性好、耐磨等“坚而韧”的特点。膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强，但几乎不溶于有机溶剂。在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酞基化、梭甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物，从而扩大了其应用范围。壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力。由壳聚糖浇注成有柔性的透明膜，具有良好的粘附性、通透性及一定的抗拉强度，但专利技术人在实际的研究过程中发现，由于壳聚糖分子是刚性分子，导致纯壳聚糖膜力学性能较差，脆性较大，不易加工，纯壳聚糖膜无法满足现代生活、生产对膜产品性能强度的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用，用以克服现有技术中纯壳聚糖膜的全部或者部分不足。基于上述目的本专利技术提供的一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：1)壳聚糖改性：将壳聚糖进行水溶涨，然后加入浓度1-6％的乙酸溶液，搅拌至完全溶解，静止，调节溶液pH至6.5-7，二次静止，然后加热溶液至35-55℃后，加入复合酶溶液振荡反应，最后将溶液进行酶失活处理，得改性壳聚糖乳液；2)制膜：取聚乙烯醇样品溶于水，再取改性壳聚糖乳液，分别进行搅拌加热，待聚乙烯醇全部溶解后，将两溶液进行混合，同时加入甘油，搅拌混合均匀，将混合液冷却至68-75℃，将混合液浇注在模具中，摊均匀，室温下干燥成膜并冷却，得壳聚糖-聚乙烯醇复合膜。可选的，所述改性壳聚糖乳液浓度为8-12％。可选的，所述复合酶是纤维素酶与蛋白酶的混合物，且酶底物比1:10-30。可选的，所述调节pH使用的溶液是碳酸钠。可选的，所述酶失活处理是在100℃下煮沸10min。可选的，所述聚乙烯醇溶液浓度为4-8％，且与改性壳聚糖乳液的质量比为1-3:2-4。可选的，所述甘油的添加量为2-6wt.％。可选的，所述搅拌加热的温度为95℃，时长1h。一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜，采用所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法制备而成。一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的应用，采用所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜制备包装膜。从上述可以看出，本专利技术目的之一是提供一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，采用酸和复合酶相结合的方法对壳聚糖进行改性，制备的改性壳聚糖乳液粘度适中，然后将改性壳聚糖乳液和PVA(聚乙烯醇)溶液在加热的状况进行混合，并添加甘油作为成膜辅助剂，制备的复合膜的相对于纯壳聚糖膜在断裂伸长率有很大的提高，脆性降低，韧性提高，最大断裂伸长率为50.3％。本专利技术目的之二提供的一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜，采用酸和复合酶相结合的方法改性的壳聚糖溶液和PVA热溶液为主料，并添加甘油作为辅助剂，利用壳聚糖的刚性，与PVA易成膜，其膜的机械性能优良，将两者的有点结合，互补互利，同时添加的甘油作为增塑剂，以改善流动性和柔韧性，壳聚糖-聚乙烯醇复合膜具有高的抗拉强度。本专利技术目的其三是提供的一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的应用，用于制备包装膜，具有可降解性能且无毒、无副作用，环保健康。附图说明图1为本专利技术实施例中不同原料配比的膜SEM图；图2为本专利技术实施例中5#壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的热重分析图。a-纯壳聚糖膜，b-2#壳聚糖-聚乙烯醇复合膜，c-3#壳聚糖-聚乙烯醇复合膜，d-5#壳聚糖-聚乙烯醇复合膜。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。为了解决现有技术中的全部或者部分不足，本专利技术实施例其一目的是提供一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：1)壳聚糖改性：将壳聚糖进行水溶涨，然后加入浓度1-6％的乙酸溶液，搅拌至完全溶解，静止，调节溶液pH至6.5-7，二次静止，然后加热溶液至35-55℃后，加入复合酶溶液振荡反应，最后将溶液进行酶失活处理，得改性壳聚糖乳液；2)制膜：取聚乙烯醇样品溶于水，再取改性壳聚糖乳液，分别进行搅拌加热，待聚乙烯醇全部溶解后，将两溶液进行混合，同时加入甘油，搅拌混合均匀，将混合液冷却至68-75℃，将混合液浇注在模具中，摊均匀，室温下干燥成膜并冷却，得壳聚糖-聚乙烯醇复合膜。本专利技术实施例其二目的是提供一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜，采用所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法制备而成。本专利技术实施例其三目的是提供一种所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的应用，采用所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜制备包装膜。本专利技术实施例提供的一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，具体步骤如下：1)壳聚糖改性：首先配置2％的乙酸溶液，将50g壳聚糖放入500mL烧杯中，用去离子水溶胀30min，配成10％浓度的壳聚糖悬浮液，再逐渐加入3％浓度的乙酸溶液使壳聚糖溶解，边加入边搅拌，使壳聚糖完全溶解后放置5h，再慢慢加入碳酸钠溶液调节pH值，加碳酸钠溶液时，需缓慢加入，不停的搅拌，使壳聚糖溶液的pH维持在6.5，不可使溶液的pH达到或超过7，因为此时溶液将产生白色絮状沉淀，将无法进行下一步的反应，将调节好pH的壳聚糖溶液，静止8h待溶解完全后，把反应容器放置在水浴恒温振荡器中，溶液温度达到设定温度后，加入由纤维素酶与蛋白酶混合的复合酶，打开振荡器的振荡开关，开始反应，当反应达到设定的时间时，取出反应容器，放入HH-S数显恒温水浴锅中，在100℃温度下煮沸溶液10min，使酶变性，停止反应，其中，复合酶改性反应温度，反应时间，酶底物比见表1。纤维素酶(绿色木霉)，活力≧1800u/mg，上海金穗生物科技有限公司；蛋白酶，活力≧1000u/mg，上海金穗生物科技有限公司，最后制得改性壳聚糖乳液。表1复合酶改性壳聚糖的工艺条件取改性壳聚糖乳液，倒入三口烧瓶中，放在数显恒温水浴锅中煮浆，使搅拌器维持在恒定的转速，当温度达到90℃时开始计时，加热1h取出，此时乳液呈现棕色。打开超级恒温器，使容器内的水加热到95℃，将棕色乳液倒入NDJ-1旋转式粘度计中，放入转子，使转子逐渐浸入棕色乳液中，直到转子液面标志和液面相平为止。开启电机开关，使转子在棕色乳液中旋转，当粘度计上的温度达到90℃时，待指针趋于稳定，读出刻度盘上显示的数值，关闭电机，测得的改性壳聚糖乳液粘度数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳聚糖‑聚乙烯醇复合膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：1)壳聚糖改性：将壳聚糖进行水溶涨，然后加入浓度1‑6％的乙酸溶液，搅拌至完全溶解，静止，调节溶液pH至6.5‑7，二次静止，然后加热溶液至35‑55℃后，加入复合酶溶液振荡反应，最后将溶液进行酶失活处理，得改性壳聚糖乳液；2)制膜：取聚乙烯醇样品溶于水，再取改性壳聚糖乳液，分别进行搅拌加热，待聚乙烯醇全部溶解后，将两溶液进行混合，同时加入甘油，搅拌混合均匀，将混合液冷却至68‑75℃，将混合液浇注在模具中，摊均匀，室温下干燥成膜并冷却，得壳聚糖‑聚乙烯醇复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：1)壳聚糖改性：将壳聚糖进行水溶涨，然后加入浓度1-6％的乙酸溶液，搅拌至完全溶解，静止，调节溶液pH至6.5-7，二次静止，然后加热溶液至35-55℃后，加入复合酶溶液振荡反应，最后将溶液进行酶失活处理，得改性壳聚糖乳液；2)制膜：取聚乙烯醇样品溶于水，再取改性壳聚糖乳液，分别进行搅拌加热，待聚乙烯醇全部溶解后，将两溶液进行混合，同时加入甘油，搅拌混合均匀，将混合液冷却至68-75℃，将混合液浇注在模具中，摊均匀，室温下干燥成膜并冷却，得壳聚糖-聚乙烯醇复合膜。2.根据权利要求1所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，其特征在于，所述改性壳聚糖乳液浓度为8-12％。3.根据权利要求1所述的壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的制备方法，其特征在于，所述复合酶是纤维素酶与蛋白酶的混合物，且酶底物比1:10-30。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：闫红芹，储长流，汪辉，张桂玉，田野，圣晓荣，闫浦星，田孝壮，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34