一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将水凝胶进行处理，得到若干长条状的水凝胶；所述水凝胶选自细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种；B)将所述若干长条状的水凝胶进行有序编织；C)将步骤B)得到的水凝胶进行压缩，得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。按照上述方法，本申请得到了一种具有低热膨胀率、轻质高强高韧的细菌纤维素复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法
本专利技术涉及新材料开发研究
，尤其涉及一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法。
技术介绍
细菌纤维素(Bacterialcellulose，简称BC)是由微生物发酵合成的具有三维纳米网络结构的天然高分子材料；它是由β-D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合成的直链分子，因此又称为β-1,4-葡聚糖。自1986年英国科学家Brown发现，细菌纤维素因其独特的物理、化学性质逐渐受到广泛的关注。细菌纤维素的三维纳米网络中，纳米纤维素纤维直径在20～100nm之间，比植物纤维素(10μm)小2～3个数量级；另外，它与植物纤维素的主要差别在于前者不含有半纤维素、木质素等。如何基于结构设计来实现特定功能，是新材料开发的基础，也是一种发展趋势。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，本申请制备的细菌纤维素复合材料具有低热膨胀率、各向异性和轻质高强的特点。有鉴于此，本申请提供了一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将水凝胶进行处理，得到若干长条状的水凝胶；所述水凝胶选自细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种；B)将所述若干长条状的水凝胶进行有序编织；C)将步骤B)得到的水凝胶进行压缩，得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。优选的，所述细菌纤维素水凝胶选自细菌发酵所得到的细菌纤维素水凝胶，所述细菌纤维素复合材料水凝胶选自高分子和纳米材料中的一种和细菌纤维素的复合水凝胶。优选的，所述水凝胶的厚度为0.1mm～50mm，含水量为5％～90％。优选的，所述长条状的水凝胶的宽度为0.5～30mm，长度＞5cm。优选的，步骤B)具体为：将若干长条状的细菌纤维素水凝胶进行有序编织；或，将若干长条状的细菌纤维素复合材料水凝胶进行有序编织；或，将若干长条状的细菌纤维素水凝胶与若干长条状的细菌纤维素复合材料水凝胶进行有序编织。优选的，所述有序编织为有序三维编织。优选的，所述压缩的温度为0～200℃，所述压缩的压力为1～800MPa。优选的，所述压缩的温度为50～150℃，所述压缩的压力为50～300MPa。本申请提供了一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，其首先将水凝胶进行处理，以得到若干长条状的水凝胶，再将所述若干长条状的水凝胶进行有序编织，最后进行压缩，即得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。在上述过程中，细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种被编织成有序结构，同时内部纳米纤维素之间形成强氢键，水凝胶表面的纳米纤维素接触界面之间形成氢键的作用，由此使得到的细菌纤维素复合材料具有低膨胀率、轻质高强和高抗冲击力。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的细菌纤维素复合材料的照片；图2为本专利技术实施例1制备的细菌纤维素复合材料的微观照片；图3为本专利技术实施例1制备的细菌纤维素复合材料在不同应变下压应力的曲线图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。鉴于细菌纤维素自身的性能，本申请提供了一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，该方法制备的细菌纤维素复合材料具有较好的力学性能。具体的，本申请所述具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将水凝胶进行处理，得到若干长条状的水凝胶；所述水凝胶选自细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种；B)将所述若干长条状的水凝胶进行有序编织；C)将步骤B)得到的水凝胶进行压缩，得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。在上述制备具有有序编制结构的细菌纤维素复合材料的过程中，本申请首先将水凝胶进行处理，以得到若干长条状的水凝胶；为了得到长条状的水凝胶，上述处理的方式为本领域及人员熟知的处理方式，可以采用切割的方式进行，即将水凝胶切割成若干块长条状的水凝胶，再将得到的若干块长条状的水凝胶进行后续操作。本申请所涉及的水凝胶为细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种，其中即可以将细菌纤维素水凝胶切成长条状，可以将细菌纤维素复合材料水凝胶切成长条状，可以将细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素水凝胶复合材料水凝胶均切成长条状。所述细菌纤维素水凝胶选自细菌发酵所得到的细菌纤维素水凝胶，所述细菌纤维素复合材料水凝胶选自高分子和纳米材料中的一种和细菌纤维素的复合水凝胶。所述细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶的来源本申请不进行特别的限制。本申请所述水凝胶的厚度为0.1mm～50mm，含水量为5％～90％。所述长条状水凝胶的宽度为0.5～30mm，长度＞5cm。本申请然后将上述若干长条状的水凝胶进行有序编织，所述有序编织的方式可以采用任意的编织方式，示例的，可以采用三维编织方式；可以人工编织，也可以机器编织。在编织的过程中，可以将若干长条状的细菌纤维素水凝胶进行有序编织，可以将若干长条状的细菌纤维素复合材料水凝胶进行有序编织，也可以将若干长条状的细菌纤维素水凝胶和若干长条状的细菌纤维素复合材料水凝胶进行有序编织。最后将得到的水凝胶压缩，即得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。所述压缩的方式为本领域技术人员熟知的压缩方式，对其技术方式本申请不进行特别的限制。所述压缩的温度为0～200℃，所述压缩的压力为1～800MPa；更具体的，所述压缩的温度为50～150℃，所述压缩的压力为50～300MPa。本申请提供了一种具有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，在制备过程中，首先将细菌纤维素水凝胶和或细菌纤维素复合材料水凝胶切成长条状，再将所述长条状细菌纤维素水凝胶和或细菌纤维素复合材料水凝胶有序编织，压缩后得到一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料，该复合材料具有极低热膨胀率、轻质高强、高抗冲击。本申请采用的原料为天然纳米纤维素，其安全无毒无害，且可自然降解。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法进行详细说明，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1A)将厚度为0.5mm，宽度为45cm，长度为45cm的细菌纤维素水凝胶切块处理，得到厚度为0.5mm，长度为45cm，宽度为2mm的长条状水凝胶；B)将步骤A)中细菌纤维素水凝胶条进行有序、三维编织，具体为基于空间P3对称性的三维编织；C)将步骤B)得到的混合物放入模具，于温度80℃，压力100MPa下压缩，得到具有序编织结构的细菌纤维素复合材料块材。图1为本实施例制备的具有序编织结构的细菌纤维素复合材料块材照片；图2为本实施例制备的具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：/nA)将水凝胶进行处理，得到若干长条状的水凝胶；所述水凝胶选自细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种；/nB)将所述若干长条状的水凝胶进行有序编织；/nC)将步骤B)得到的水凝胶进行压缩，得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将水凝胶进行处理，得到若干长条状的水凝胶；所述水凝胶选自细菌纤维素水凝胶和细菌纤维素复合材料水凝胶中的一种或两种；
B)将所述若干长条状的水凝胶进行有序编织；
C)将步骤B)得到的水凝胶进行压缩，得到具有有序编织结构的细菌纤维素复合材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素水凝胶选自细菌发酵所得到的细菌纤维素水凝胶，所述细菌纤维素复合材料水凝胶选自高分子和纳米材料中的一种和细菌纤维素的复合水凝胶。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶的厚度为0.1mm～50mm，含水量为5％～90％。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，管庆方，韩子盟，杨怀斌，凌张弛，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34