纳米纤维壳聚糖膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米纤维壳聚糖膜及其制备方法。该制备方法为：以壳聚糖和聚乙烯醇‑乙烯共聚物纳米纤维为原料，首先分别制备壳聚糖溶液和聚乙烯醇‑乙烯共聚物悬浮液，然后按预定比例将两者相互混合均匀，采用简单的溶液浇铸法制备得到纳米纤维壳聚糖膜。该制备方法操作简单安全、条件温和、成本低；且该制备工艺采用的溶剂均对人体无明显毒副作用。本发明专利技术通过在壳聚糖中加入聚乙烯醇‑乙烯共聚物纳米纤维，利用纳米纤维的纳米效应增强了两者的相互作用力，使得膜材料的复合结构紧密牢固，并通过共混改善壳聚糖单一组分的劣势，得以满足复合壳聚糖膜材料高性能的要求。

【技术实现步骤摘要】
纳米纤维壳聚糖膜及其制备方法
本专利技术涉及复合膜材料制备
，尤其涉及一种纳米纤维壳聚糖膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，以生物高分子为基体的薄膜材料因其生物降解性、生物相容性、无毒、低成本等优点受到人们的广泛关注。其中，壳聚糖是一种甲壳素脱去乙酰基后得到的多糖，由于其具有可生物降解性、无毒性、生物相容性等优点，在生物医学和食品工业领域有着广泛的应用。同时，壳聚糖具有良好的成膜性能，是一种潜在的薄膜基体材料。但是，壳聚糖分子链的柔顺性较差，单一组分的壳聚糖薄膜比较脆，力学性能差，吸湿性高，极大限制了其应用，因此需要对壳聚糖薄膜做进一步的改性处理。申请号为CN201710152308.1的专利技术专利公开了一种流延法制备纳米纤维素/壳聚糖/聚乙烯醇复合膜及其在生物抗菌膜中的应用。该制备方法以聚乙烯醇为基体聚合物，纳米纤维素为增强剂、壳聚糖为天然抗菌剂采用流延法完成复合膜产品制备工艺。步骤如下：1)称取聚乙烯醇、壳聚糖并与去离子水混合得混合溶液，常温搅拌；2)将步骤1)得到的混合溶液中加入纳米纤维素和甘油，常温搅拌；3)将步骤2)得到的混合液高速分散后静置脱泡；4)将步骤3)得到的成膜液采用流延法制备纳米纤维素/壳聚糖/聚乙烯醇复合膜。申请号为CN202010087167.1的专利技术专利公开了一种壳聚糖-纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法。该方法为：首先将醋酸溶液与壳聚糖粉末混合均匀，得到壳聚糖溶液；之后将壳聚糖溶液超声分散在纤维素纳米纤维悬浮液中，再将壳聚糖/纤维素纳米纤维混合溶液倒入六孔塑料培养皿中，使壳聚糖和纤维素纳米纤维充分交联，干燥，得到壳聚糖-纤维素纳米纤维薄膜。申请号为CN201910662102.2的专利技术专利申请公开了一种壳聚糖/芳纶纳米纤维复合薄膜的制备方法。该方法包括如下步骤：1)采用喷雾干燥法从芳纶纳米纤维/二甲基亚砜溶液中获得芳纶纳米纤维粉体；2)取芳纶纳米纤维粉末与壳聚糖粉末，分别加入去离子水，恒温静置润涨后，搅拌至均匀透明，后在室温下放置脱除气泡；3)将壳聚糖溶液与芳纶纳米纤维溶液混合，获得均一溶液，然后混合液导入模具中，干燥待溶剂完全蒸发后，得到壳聚糖/芳纶纳米纤维复合薄膜。但是，上述方法存在原料制备工艺复杂、产量低、成本高的不足。有鉴于此，有必要提供一种综合性能优异、制备简单、成本低廉且生产效率高的复合壳聚糖薄膜，用以满足实际应用的需要。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种纳米纤维壳聚糖膜及其制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，包括如下步骤：S1，将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，配制成预定比例的壳聚糖溶液，并静置脱泡处理；S2，按预定比例，将聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维分散到溶剂中，并高速打碎，得到纳米纤维悬浮液；S3，步骤S1制备的所述壳聚糖溶液和步骤S2制备的所述纳米纤维悬浮液按预定比例共混搅拌5～15min，然后超声处理5～15min，使所述聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维在所述壳聚糖溶液中均匀分散，制备得到壳聚糖/纳米纤维混合溶液；S4，采用溶液浇筑法，将步骤S3制备的所述壳聚糖/纳米纤维混合溶液倒入模具内，室温下干燥成膜，制备得到纳米纤维壳聚糖膜。优选的，在步骤S1所述的壳聚糖溶液中，所述壳聚糖的质量分数为1～4％。优选的，在步骤S1所述的醋酸水溶液中，醋酸的体积比例为1～4％。优选的，在步骤S2所述的纳米纤维悬浮液中，所述聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维的质量比例为1～4％。优选的，在步骤S2中，所述溶剂为水/异丙醇混合溶液。优选的，所述纳米水/异丙醇混合溶液中，水和异丙醇的质量比例为1：(1～3)。优选的，在步骤S3所述的壳聚糖/纳米纤维混合溶液中，所述壳聚糖溶液和所述纳米纤维悬浮液的体积比例为(1～4)：(1～4)。优选的，聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维的制备过程具体为：将聚乙烯醇-乙烯共聚物和醋酸丁酸纤维素共混，采用熔融共混挤出相分离法制备得到聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维。优选的，在步骤S2所述的纳米纤维悬浮液中，所述聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维的质量比例为2％。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的纳米纤维壳聚糖膜。所述纳米纤维壳聚糖膜为由聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维与壳聚糖复合而成的复合膜；所述纳米纤维壳聚糖膜的厚度为25～45μm，断裂拉伸力达到34.915N/tex，拉伸应变达到0.17711mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的纳米纤维壳聚糖膜，通过选用壳聚糖和PVA-co-PE纳米纤维为原料，采用简单的溶液浇铸法制备得到，操作简单安全，条件温和，工具成本低且对手工技术基本没有要求；且该制备工艺采用的溶剂为醋酸水溶液和水和异丙醇混合溶液，均对人体无明显毒副作用。2、本专利技术提供的纳米纤维壳聚糖膜，主体原料壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性和抑菌性能。原料PVA-co-PE纳米纤维则是一种新型纳米纤维，具备良好的热塑性，又具备纳米尺度的纤维直径，因此其具备较大的比表面积，能够表现出较强的表面活性，更易与其他物质结合，同时其还具备纳米材料所特有的小尺寸效应、量子尺寸效应以及介电限域效应，由此本专利技术提供的纳米纤维壳聚糖膜材料综合了上述两种原料的优点，两者原料相互协同，共同赋予该膜材料优异的功能性。相较于纯壳聚糖膜而言，本专利技术中将比表面积较大的PVA-co-PE纳米纤维共混于壳聚糖中，使得在壳聚糖表面均匀分散覆盖许多PVA-co-PE纳米纤维，然后干燥成复合膜，该复合膜结构能够有效增强壳聚糖膜材料的强度和抗疲劳度。其复合膜结构性能增强的机理在于：壳聚糖共混复合膜的综合性能主要取决于混合物和壳聚糖在分子尺度上的相容性，这是由聚合物组分之间的特定相互作用决定的。本专利技术通过在壳聚糖膜体系中加入PVA-co-PE纳米纤维，利用PVA-co-PE纳米纤维优异的比表面积和纳米尺度特有的纳米效应增强了两种原料之间的相互作用力(氢键、静电作用等)，使得壳聚糖膜材料的复合结构紧密牢固，并通过共混改善壳聚糖单一组分的劣势，有效增强了壳聚糖膜材料的强度和抗疲劳度，得以满足复合壳聚糖膜材料高性能的要求。3、本专利技术提供的纳米纤维壳聚糖膜，相比于现有技术中大多数热塑性纳米纤维存在制备工艺中生产线效率低并且还需要使用到有害溶剂的问题，本专利技术采用的PVA-co-PE纳米纤维的制备过程简单环保，具有成本低生产率高的特点，通过其与壳聚糖的复合制备得到具备优异功能性的膜材料，制备方法简单环保、生产效率高，有效克服了现有技术的缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的纳米纤维壳聚糖膜的电镜图(×1000)，标尺为10μm。图2为本专利技术实施例1提供的纳米纤维壳聚糖膜的电镜图(×2000)，标尺为10μm。图3为本专利技术对比例1提供的纳米纤维壳聚糖膜的电镜图(×1000)，标尺为10μm。图4为本专利技术对比例1提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1，将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，配制成预定比例的壳聚糖溶液，并静置脱泡处理；/nS2，按预定比例，将聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维分散到溶剂中，并高速打碎，得到纳米纤维悬浮液；/nS3，步骤S1制备的所述壳聚糖溶液和步骤S2制备的所述纳米纤维悬浮液按预定比例共混搅拌5～15min，然后超声处理5～15min，使所述聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维在所述壳聚糖溶液中均匀分散，制备得到壳聚糖/纳米纤维混合溶液；/nS4，采用溶液浇铸法，将步骤S3制备的所述壳聚糖/纳米纤维混合溶液倒入模具内，室温下干燥成膜，制备得到纳米纤维壳聚糖膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，配制成预定比例的壳聚糖溶液，并静置脱泡处理；
S2，按预定比例，将聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维分散到溶剂中，并高速打碎，得到纳米纤维悬浮液；
S3，步骤S1制备的所述壳聚糖溶液和步骤S2制备的所述纳米纤维悬浮液按预定比例共混搅拌5～15min，然后超声处理5～15min，使所述聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维在所述壳聚糖溶液中均匀分散，制备得到壳聚糖/纳米纤维混合溶液；
S4，采用溶液浇铸法，将步骤S3制备的所述壳聚糖/纳米纤维混合溶液倒入模具内，室温下干燥成膜，制备得到纳米纤维壳聚糖膜。


2.根据权利要求1所述的纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1所述的壳聚糖溶液中，所述壳聚糖的质量分数为1～4％。


3.根据权利要求1所述的纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1所述的醋酸水溶液中，醋酸的体积比例为1～4％。


4.根据权利要求1所述的纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，其特征在于：在步骤S2所述的纳米纤维悬浮液中，所述聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维的质量比例为1～4％。


5.根据权利要求1所述的纳米纤维壳聚糖膜的制备方法，其特征在于：在步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，吴建美，尤海宁，赵青华，梅涛，李亚男，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42