[发明专利]以离子液体为溶剂制备天然高分子共混膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于用天然高分子材料制备薄膜的技术领域，具体涉及一种以离子液体为溶剂制备天然高分子共混膜的方法。

背景技术

合成高分子虽然具有价格便宜，加工简单，性能优良等特点，在人类生活和生产中的应用也极其广泛，但多数合成高分子材料都不可降解，由此而带来的环境污染问题越来越突出。而人工合成的可降解高分子材料大多成本高昂，故其使用又受到了限制。

天然高分子材料不仅能被生物分解或安全燃烧转化成二氧化碳和水蒸气，所带来的环境破坏问题少，而且天然高分子材料还具有巨大的再生能力，因此更容易受到人们的青睐。

纤维素、淀粉、木质素和蛋白质都是自然界中丰富的可再生资源，它们不仅价格低廉、安全、无毒，而且生物相容性和可生物降解性均好，是应用潜力巨大的天然高分子材料。但是因天然高分子极性基团相互间的强烈作用，导致其很难直接溶解在一般溶剂中，或者像大多数合成高分子那样进行熔融加工。传统的加工方法中往往需要使用大量有腐蚀性的强酸强碱或其他挥发性有机溶剂，这样对设备、操作人员和环境都会造成很大危害。

离子液体是一类由阴离子和阳离子组成的盐，具有较低的熔点(一般低于100℃)和粘度，与传统溶剂相比，不易挥发，在较宽的温度范围内以液态存在，稳定性好，可以通过选择适宜的阴、阳离子的组合而改变其物理化学性质。国内外的一些研究结果表明离子液体对于天然高分子具有较好的溶解作用，特别是纤维素，其溶解的质量百分比最高可达35％。如US2003157351、WO2007101812、CA2532989、CN101007853、CN1818160、CN1804161、CN121496、CN1844214等文献公开了使用离子液体溶解纤维素以及制备纤维素纤维的方法。CA1836068A公开了用离子液体作为溶剂提取含木质素物质中的木质素。Biswas等研究了以离子液体为溶剂，将淀粉和玉米蛋白分别在其中溶解后进行酰基化改性(Atanu Biswas，R.L.Shogren，D.G.Stevenson，J.L.Willett，Pradip，K.Bhowmik.Ionic liquids as solvents for biopolymers：Acylation of starch and zeinprotein[J].Carbohydrate Polymers，2006，66：546-550)。.

目前以离子液体为溶剂制备天然高分子共混膜的方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以离子液体为几种天然高分子的共溶剂来制备共混膜的方法。

本发明提供的以离子液体为溶剂制备天然高分子共混膜的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

(1)将纤维素45-95％、淀粉5-55％和离子液体，或纤维素80-99％、木质素1-20％和离子液体，或纤维素40-90％、淀粉5-55％、木质素0.5-10％和离子液体，或纤维素10-90％，蛋白质10-90％和离子液体混合均匀，在室温至100℃的温度下溶解0.5-5小时，配成浓度为4-35％的溶液。以上的百分比均为重量百分比。

(2)将所得的溶液过滤，在室温至100℃的温度下脱泡后进行成膜，该膜经温度为0-85℃的凝固浴中固化，然后水洗、干燥即获得天然高分子共混膜。

以上方法中所述的凝固浴为水、醇或水和醇的混合溶液，水和醇的混合溶液中醇的重量百分比含量为10-90％，所述的醇为C₁-C₄的有机醇。

以上方法在制膜液的溶解过程中，还可施加搅拌、超声波振荡、微波或在真空条件下进行溶解，以增加溶解速度，溶解时间优选为0.5-2.5小时。

以上方法中所述的阳离子为烷基咪唑离子或烷基吡啶离子中的任一种离子液体，其化学结构如下：