[发明专利]一种纳米纤维壳聚糖多孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米纤维壳聚糖多孔材料及其制备方法。通过分别制备壳聚糖溶液和聚乙烯醇‑乙烯共聚物纳米纤维悬浮液，并将其按比例混合均匀，经冷冻干燥后，制得纳米纤维壳聚糖多孔材料。通过上述方式，本发明能够使聚乙烯醇‑乙烯共聚物纳米纤维均匀分散于壳聚糖主体的内壁表面，改善传统壳聚糖多孔材料强度低、易于溶失、使用寿命低等问题，使制得的多孔材料具有较为适宜的热水溶失率、溶胀率、含水率和压缩强度，以满足实际应用的需求。该纳米纤维壳聚糖多孔材料的制备方法简单易行，能够满足工业化大规模生产；且制得的多孔材料的性能可以通过调整纳米纤维与壳聚糖的比例来进行调控，以适应不同应用场景，应用范围较广。

技术领域

本发明涉及多孔材料技术领域，特别是涉及一种纳米纤维壳聚糖多孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点，是一种优秀的新型功能结构材料。多孔材料优异的机械性能、传播性能、光电性能、渗透性、吸附性和化学性能使其在航天航空、电子通讯、交通运输、生物医用、环境保护、机械制造、电磁屏蔽、石油化工等领域得到了广泛应用，在科学技术和国民生产生活中发挥着重大的作用。

在制备多孔材料的各种原料中，壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有优异的生物官能性、血液相容性、安全性、微生物降解性和抑菌性。基于壳聚糖的优良性能，由壳聚糖为主体制备的多孔材料在生物医用和过滤领域的应用效果显著，因而得到了人们的广泛关注。但壳聚糖形成的多孔材料常存在强度较低、易于溶失等问题，在实际应用中容易受损，使用寿命低，从而限制了壳聚糖多孔材料的应用。

公开号为CN102850576B的专利提供了一种以壳聚糖支架组装的纳米复合支架及其制备方法，该方法通过将冷冻干燥获得的壳聚糖多孔支架浸没于纳米材料水溶液中，使纳米粒子吸附到支架孔道表面，从而将纳米粒子本身的功能性赋予壳聚糖多孔支架。而不同纳米粒子与壳聚糖多孔支架复合后所得到的性能差异极大，如何选择适宜的纳米材料与壳聚糖复合是当前研究的关键。

当前常用于与壳聚糖复合制备多孔材料的纳米材料主要为金属氧化物纳米颗粒。公开号为CN104722281B的专利提供了一种纳米二氧化钛/壳聚糖三维多孔复合材料及其制备方法，该专利将纳米二氧化钛与壳聚糖溶液混合后，采用冷冻干燥法制备了纳米二氧化钛/壳聚糖三维多孔复合材料，使其具有适当的机械性能和良好的可加工性能。但该方法主要是改善多孔材料的机械性能，对多孔材料的溶失率、溶胀率、含水率等性能影响不大，仍难以获得综合性能较优的多孔材料；同时，这类方法均采用纳米颗粒与壳聚糖进行复合，其纳米颗粒仅能以点状附着在孔洞内壁，与纳米纤维相比作用有限，难以达到纳米纤维优异的增强支架结构的效果，而当前仍缺乏将纳米纤维与壳聚糖进行复合的相关研究。

有鉴于此，有必要对纳米纤维壳聚糖多孔材料及其制备方法进行研究，以改善多孔材料的溶失率、溶胀率、含水率和强度等综合性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种纳米纤维壳聚糖多孔材料及其制备方法，以壳聚糖和聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维为原料，采用冷冻干燥法，制备纳米纤维壳聚糖多孔材料，使其具有较为适宜的热水溶失率、溶胀率、含水率和压缩强度，以满足实际应用的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种纳米纤维壳聚糖多孔材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，制备壳聚糖溶液，并去泡备用；

S2、将聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维均匀分散于溶剂中，制备纳米纤维悬浮液；

S3、将步骤S2制得的所述纳米纤维悬浮液与步骤S1制得的所述壳聚糖溶液按照预设体积比共混搅拌后，进行超声分散，得到纳米纤维壳聚糖溶液；

S4、对步骤S3制得的所述纳米纤维壳聚糖溶液进行冷冻干燥，得到纳米纤维壳聚糖多孔材料。