[发明专利]制备甲壳素纳米纤维/聚乳酸复合材料的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及的是一种制备甲壳素纳米纤维/聚乳酸复合材料的方法。

背景技术

 甲壳素是几丁质和几丁聚糖的合成。几丁质和几丁聚糖是一种天然无毒性高分子，并且具有生物可分解性，几丁质和几丁聚糖是天然物质中所制取的高分子，不具有毒性且可以被生物体分解，具有生物活性，被视为最具潜力的生物高分子。

 几丁质广泛存在于自然界的一种含氮多糖类生物性高分子，又名甲壳胺，是甲壳类动物（如虾、蟹）、昆虫和其他节肢动物外骨骼中的甲壳质。

 甲壳素的优点有很多，广泛运用于医学，生物学，农业，工业，美容上。甲壳类动物是甲壳素的主要来源蟹壳中甲壳素含量高达20％~25％，溶于酸性溶液。这是自然界中唯一存在的带正电荷可食性食物纤维，亲和性强，进入人体内甲壳素被分解成基本单位时就是人体内的成分，壳糖胺的基本单位是葡萄糖胺，葡萄糖胺是人体内存在的；而甲壳素的基本单位是乙酰葡萄糖胺，它是体内透明质酸的基本组成单位。因此，甲壳素对人体细胞有良好的亲和性，不会产生排斥反应。安全性高，甲壳素是天然纤维素(动物性食物纤维)，没有毒性和副作用。甲壳素还具有降血脂降血糖降胆固醇的作用。

 纳米甲壳素基本化学组成，甲壳素的化学名称是（1-4）-2-胺基-2-脱氧-1-β-葡萄糖，是由2-乙酰氨基-2-脱氧葡萄糖通过β-（1-4）苷链连接而成的线性含氮多糖高聚物，它的主链结构与纤维素相似。

  聚乳酸（PLA），单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，-OH与别的分子的-COOH脱水缩合，-COOH与别的分子的-OH脱水缩合，形成了聚合物，叫做聚乳酸。 聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。

 聚乳酸(PLA)作为最具代表性的环境友好型高分子材料，早已引起了世界各国的高度重视。尤其是近年来，随着合成技术和加工工艺的进步，生产规模和成本不断降低，其应用范围也逐渐扩大到餐饮、包装、电子和汽车等行业领域。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，光泽度、透明性、手感和耐热性好，聚乳酸（PLA）还具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可作为包装材料等。

发明内容

 本发明提出的是一种制备甲壳素纳米纤维/聚乳酸复合材料的方法，其目的是采用浸渍复合法将甲壳素纳米纤维与聚乳酸进行复合，得到高透光性和高强度的复合膜材料。由于甲壳素纳米膜的制备是将甲壳素纳米纤维采用层层自组装的层叠真空抽滤法得到的甲壳素纳米膜，而所制备的甲壳素纳米纤维的平均直径为50nm左右，因此以甲壳素纳米膜的厚度为50μm，则所制备的膜结构大约是由1000层左右的片层叠合而成（图8和图9）。图8是所制备纳米的表面特征，图9是所制备纳米膜的断面破坏后结构特征。

 本发明的技术解决方案：制备甲壳素纳米纤维/聚乳酸复合材料的方法，包括如下步骤：（1）对甲壳素进行化学处理，用酸和碱去除碳酸钙、蛋白质和色素等物质；（2）采用物理的机械方法，通过研磨、超声和离心的不同组合方式，使甲壳素纤维变为纳米尺度的甲壳素纳米长纤维；（3）将制得的形貌尺寸均匀的甲壳素纳米纤维通过真空抽滤法对其进行抽滤成膜；（4）纳米甲壳素薄膜采用浸渍法与聚乳酸复合，最后制得纳米甲壳素纤维聚乳酸复合膜材料。

本发明的优点：本发明制得的甲壳素纳米纤维/聚乳酸复合材料，不仅有很好的抗折性和抗拉伸强度，而且具有很高的阻隔性，以由于所用原料无毒无害，具有很广泛的应用领域，特别是食品包装和药品包装，以及对隔性要求高的特珠领域。

附图说明

 图 1是酸碱处理甲壳素的工艺流程图。

 图 2是经酸碱处理后，再经研磨处理次数20次后的场发射电镜照片（放大倍数5万倍）。

 图3是经酸碱处理后，经研磨处理次数20次后，再超声10min，超声功率800W后的场发射电镜照片（放大倍数8万倍）。

 图4是经酸碱处理后，再经研磨处理20次，超声10min，离心转数15000r/min，离心时间15min后得到的纳米甲壳素C溶液透射电镜照片。

 图5是经酸碱处理后，经研磨处理30次，超声时间30min，超声功率1000W，后得到的纳米甲壳素D溶液制备的透射电镜照片。