一种改性壳聚糖基纳米纤维疏水性抗菌材料及制备和应用制造技术

本发明专利技术属于抗菌功能材料技术领域，尤其是涉及一种改性壳聚糖基纳米纤维疏水性抗菌材料及制备和应用

【技术实现步骤摘要】
一种改性壳聚糖基纳米纤维疏水性抗菌材料及制备和应用


[0001]本专利技术属于抗菌功能材料
，尤其是涉及一种改性壳聚糖基纳米纤维疏水性抗菌材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]壳聚糖是天然生物大分子甲壳素经一定脱乙酰化后的产物，无毒
、
无抗原性
、
可生物降解，并具有很多独特的生理功能
。
这使得壳聚糖在医药
、
材料
、
生物技术
、
食品
、
化妆品与环境保护等多个领域都有着广泛的应用前景
。
特别是壳聚糖对包括细菌
、
真菌在内的一系列微生物都有抑制作用，受到了国内研究者的广泛关注
。
但天然壳聚糖只能溶解在弱酸溶液中的溶解性，大大限制了壳聚糖抑菌性能的应用和抑菌材料的开发
。
在壳聚糖各种形态材料中的应用中，纳米结构的壳聚糖材料展示出了巨大且优异的综合性能，特别是在药物载体
、
创伤修复和组织工程等生物功能相关领域
。
同时，由目前被广泛认可的壳聚糖的抗菌机理以及已有的一些研究报告，可以发现壳聚糖发挥抗菌效能时必须与微生物细胞直接接触，并且可以推测壳聚糖与微生物的接触增大，其抗菌效果应随之提高
。
因此，可以通过制备具有纳米级形貌的壳聚糖材料，利用纳米材料比表面积大的优势充分发挥壳聚糖的抗菌效果
。
采用静电纺丝是近年来国际上兴起的一种高效制备纳米纤维的方法，其最大的特点是直径范围一般在
3nm
～2μ
m
，比传统的如溶液纺丝和熔融纺丝等常规方法制备而成的纤维直径小几个数量级，以此技术制备的纳米纤维支架，具有极高的比表面积
、
高孔隙率和三维网络状结构
。

技术实现思路

[0003]本专利技术选择化学修饰的方法，对天然高分子壳聚糖分子进行改性，并将其与聚合物通过共混纺丝得到高比表面积和三维结构的纳米纤维，进一步提高其抑菌活性，同时以此开发新型的壳聚糖基鞋用抗菌材料，拓宽壳聚糖的应用范围
。
[0004]具体地，在一个方面，本专利技术提供了一种改性壳聚糖基纳米纤维整理的疏水性抗菌材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0005](1)
壳聚糖的改性：将壳聚糖溶解在有机胺和氯代烷烃的混合液中，加入氨基保护剂以进行氨基保护，然后缓慢滴加酰化试剂，持续反应3～6小时后，升温至回流6～
10
小时，将反应液冷却至室温
、
反复固液分离并加入氨基脱保护剂以脱保护，真空干燥后获得广溶解性的改性壳聚糖；
[0006](2)
改性壳聚糖基纳米纤维的制备：将改性壳聚糖溶解在溶剂中以配制一定浓度的改性壳聚糖溶液，将聚合物溶解在同一种溶剂中以配制相同浓度的聚合物溶液，随后将两种溶液按照一定体积比例混和，获得电纺丝溶液，采用高压电纺丝技术对电纺丝溶液进行静电纺丝，得到电纺丝改性壳聚糖基纳米纤维；
[0007](3)
无纺织物的整理；将步骤
(2)
得到的纳米纤维直接收集于无纺织物表面，通过交联剂交联纳米纤维与无纺织物，并保障纤维结构的完整性，将得到的复合材料进行
10
～
18
个小时的热处理，然后将复合材料置于真空烘箱中过夜，得到改性壳聚糖基纳米纤维整理的疏水性抗菌材料
。
[0008]更具体地，步骤
(1)
中所述的壳聚糖的脱乙酰度
DD
为
70
～
90
％，重均分子量
M
w
为
100000
～
800000。
[0009]更具体地，步骤
(1)
中所述的酰化试剂为十二烷酰氯
、
十四烷酰氯
、
十六烷酰氯或十八烷酰氯中的一种或多种
。
[0010]更具体地，步骤
(1)
中所述的壳聚糖与酰化试剂的摩尔比为
1:1
～
9。
[0011]更具体地，步骤
(1)
中所述的有机胺为乙胺
、
二乙胺或三乙胺中一种或多种
。
[0012]更具体地，步骤
(1)
中所述的氯代烷烃为二氯甲烷
、
三氯甲烷或四氯化碳中的一种或多种
。
[0013]更具体地，步骤
(1)
中所述的有机胺与氯代烷烃的体积比例为
1:1
～
5。
[0014]更具体地，步骤
(1)
中所述的氨基保护剂为甲烷磺酸或邻苯二甲酸酐
。
[0015]更具体地，步骤
(1)
中所述的氨基脱保护剂为氨水或水合肼
。
[0016]更具体地，步骤
(2)
中所述的聚合物为聚羟基丁酸戊酸共聚酯
、
聚羟基丁酸酯
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
聚乙二醇
、
聚乳酸或聚己内酯
。
[0017]更具体地，步骤
(2)
中所述的配制溶液的溶剂为环己烷
、
三氯甲烷
、
正己烷或乙酸乙酯中一种或多种
。
[0018]更具体地，步骤
(2)
中所述的改性壳聚糖溶液和聚合物溶液的浓度为5～
15wt
％
。
[0019]更具体地，步骤
(2)
中所述的改性壳聚糖溶液与聚合物溶液的混合体积比例为
1:1
～
4。
[0020]更具体地，步骤
(2)
中所述的高压电纺丝技术的参数为：推进速率为
0.1
～
2ml/h
，收集距离为5～
25cm
，高压电压为
10
～
50kV。
[0021]更具体地，步骤
(3)
中所述的无纺织物为聚乳酸纤维
、
聚氨酯纤维
、
聚乙烯醇纤维中的一种或几种
。
[0022]更具体地，步骤
(3)
中所述的交联剂为京尼平
、
戊二醛或乙酸酐
。
[0023]更具体地，步骤
(3)
中所述的热处理为以1～
3K
·
min
‑1的升温速率至
105
～
120℃。
[0024]更具体地，通过所述方法制备的改性壳聚糖基纳米纤维整理的疏水性抗菌材料的表面水接触角大于
130
°
。
[0025]更具体地，通过所述方法制备的改性壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改性壳聚糖基纳米纤维整理的疏水性抗菌材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)
壳聚糖的改性：将壳聚糖溶解在有机胺和氯代烷烃的混合液中，加入氨基保护剂以进行氨基保护，然后缓慢滴加酰化试剂，持续反应3～6小时后，升温至回流6～
10
小时，将反应液冷却至室温
、
反复固液分离并加入氨基脱保护剂以脱保护，真空干燥后获得广溶解性的改性壳聚糖；其中所述酰化试剂为十二烷酰氯
、
十四烷酰氯
、
十六烷酰氯或十八烷酰氯中的一种或多种；其中所述氨基保护剂为甲烷磺酸或邻苯二甲酸酐；
(2)
改性壳聚糖基纳米纤维的制备：将改性壳聚糖溶解在溶剂中以配制一定浓度的改性壳聚糖溶液，将聚合物溶解在同一种溶剂中以配制相同浓度的聚合物溶液，随后将两种溶液按照
1:1
～4的体积比例混和，获得电纺丝溶液，采用高压电纺丝技术对电纺丝溶液进行静电纺丝，得到电纺丝改性壳聚糖基纳米纤维；
(3)
无纺织物的整理；将步骤
(2)
得到的纳米纤维直接收集于无纺织物表面，通过交联剂交联纳米纤维与无纺织物，并保障纤维结构的完整性，将得到的复合材料进行
10
～
18
个小时的热处理，然后将复合材料置于真空烘箱中过夜，得到改性壳聚糖基纳米纤维整理的疏水性抗菌材料
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤
(1)
中所述的壳聚糖的脱乙酰度
DD
为
70
～
90
％，重均分子量
M
w
为
100000
～
800000
；壳聚糖与酰化试剂的摩尔比为
1:1
～
9。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤
(1)
中所述的有机胺为乙胺
、
二乙胺或三乙胺中一种或多种，氯代烷烃为二氯甲烷
、
三氯甲烷或四氯化碳中的一种或多种；有机胺与氯代烷烃的体积比例为
1:1
～5；所述的氨基脱保护剂为氨水或水合肼
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：畅文凯，桑军，张健康，刘娜，步巧巧，邵立军，任可帅，孟红伟，
申请(专利权)人：中轻检验认证有限公司，
类型：发明
国别省市：