[发明专利]壳聚糖/木质素共混可降解膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于壳聚糖共混改性膜产品及其制备技术领域，具体的说，本发明涉及一种含有生物可降解的木质素的具有更好的力学性能及热稳定性的壳聚糖共混膜及其制备方法。

背景技术

壳聚糖作为一种天然生物高分子材料，由于其具有生物降解性，生物相容性，好的力学性能，亲水性，离子吸附性以及化学稳定性和很好的成膜能力，可广泛应用于医药，化妆品，造纸，废水处理等行业，但由于其成本较高，目前主要应用于医药行业。而要将其作为一种通用的生物可降解材料，用作包装材料、一次性塑料袋，以代替目前的不可生物降解的材料，其力学性能以及热稳定性还有待进一步提高。另外，由于壳聚糖来源广泛，不以石油为生产原料，很有希望代替传统的不可降解的以石油为原料的塑料制品，因此，在不影响其生物降解性的前提下，提高壳聚糖的力学性能、热稳定性、降低其成本以使其实际应用能更加广泛，一直是科技工作者努力研究的一个方向。

目前提高壳聚糖的性能的方法大致分为三类：一类是与传统的非生物降解的聚合物共混，如与尼龙1010共混(余家会、杜予民，高分子材料科学与工程，17(5)116～120，2001)。当尼龙1010含量为20％时，其拉伸强度为61MPa，较纯样63.8MPa有所降低，热分解温度为535.69℃，较纯样534.87℃变化不大，但共混后材料的生物降解性能比纯壳聚糖低。一类是与可降解的高分子材料共混，如与聚乙烯醇共混(余若冰、游华燕，现代塑料加工应用，13(2)16～18，2000)。当聚乙烯醇含量为20％时，拉伸强度为52.2MPa，较纯壳聚糖的53.8MPa也有所降低。一类是与可降解的生物材料共混，如与淀粉共混(聂柳慧，韩永生，包装工程，2005/06)。当壳聚糖溶液与淀粉溶液的比例为3∶2时，抗拉强度比壳聚糖膜提高了44.5％。

木质素是造纸工业的副产品，每年全世界产量约为5千万吨，其分子结构由以下三种基本结构组成，分子量约为5000～100000：

其通常做为燃料或直接排放，这不仅综合利用效益低，而且也对环境造成污染，为了提高它的综合利用效益，同时也避免对环境造成污染，许多科技工作者都致力于拓宽其用途，如作为聚丙烯或聚乙烯的填料，以降低聚丙烯或聚乙烯成本(A.Y.KHARADE，D.D.KALE.Journal of Applied Polymer Science，1999 Vol.72，1321-1326)。又如，Riccardo A.A.Muzzarelli(Pierluca liari.Carbohydrate Polymers 23(1994)155-160)等人研究并报道了将木质素经过工业化学分解获得的黎芦醛、紫丁香醛、香草醛做为壳聚糖的交联剂，制得厚度为25～30μm壳聚糖膜，其抗拉强度为42kg。

但用木质素直接与壳聚糖共混制备共混可降解膜未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对已有的技术存在问题，提供一种生物可降解且廉价的木质素/壳聚糖共混可降解膜，该膜比纯壳聚糖膜具有更好的力学性能及热稳定性。

本发明的另一目的是提供制备上述壳聚糖/木质素共混可降解膜的方法。

本发明提供的壳聚糖/木质素共混可降解膜，其特征在于该膜含有按重量百分比计未经化学处理、具有原始结构的木质素5～30％，其厚度为0.05～0.2mm，拉伸强度为42.0～67.3MPa，断裂伸长率为15.3～47.6％，玻璃化转变温度Tg为155～159℃，储存模量为3462～4133MPa，其红外谱图显示在3420cm^-1有木质素和壳聚糖的O-H形成氢键后的伸缩振动峰，1082cm^-1有木质素和壳聚糖的C-0形成氢键后的伸缩振动峰。

本发明提供的制备权利要求1所述的壳聚糖/木质素共混可降解膜的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

①溶解壳聚糖  将按重量百分比计为70～90％的壳聚糖加入到醋酸水溶液中，在20～50℃下搅拌1～2小时至完全溶解，待用；

②溶解木质素  将按重量百分比计为10～30％的木质素加入到有机水溶液中，在20～50℃下搅拌1～2小时至完全溶解，过滤除去不溶物；

③溶液共混将溶解好的木质素缓慢滴加到壳聚糖溶液中，在20～50℃下搅拌共混3～5小时；

④成膜将混合均匀的壳聚糖/木质素溶液倒入模具中，脱除气泡，然后在40～60℃下干燥8～10小时，再用浓度为1％氢氧化钠溶液浸泡除酸至中性，水洗，烘干即得壳聚糖/木质素共混膜。

上述方法中所用的醋酸水溶液的浓度为1％，所用的有机水溶液的浓度为80％。