基于堿性溶劑體系制備殼聚糖新材料的研究.pdf

1、殼聚糖是一種天然多糖，是由甲殼素脫乙酰制備而成，甲殼素在自然界的含量十分豐富，僅次于纖維素。殼聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解性、生物活性及無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，在生物材料方面具有很高的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。殼聚糖分子中含有大量的氨基，通常采用稀酸溶液溶解，但殼聚糖在酸體系中會(huì)快速降解，對(duì)產(chǎn)品造成了很多缺陷。本課題采用冷凍爆破法在堿性體系中將殼聚糖溶解，研究殼聚糖在堿性體系中溶解機(jī)理和溶液性質(zhì)，并通過(guò)該體系制備了殼聚糖水凝膠和纖維材料。

2、　　 1.通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射對(duì)殼聚糖稀溶液研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖在堿性溶液中存在納米級(jí)粒子，且納米粒子的粒徑與殼聚糖的濃度成線性關(guān)系。
　　 2.系統(tǒng)研究了殼聚糖濃度、LiOH濃度、尿素濃度、脫乙酰度對(duì)殼聚糖濃溶液的流變行為的影響。對(duì)于酸和堿兩種溶劑體系的殼聚糖溶液，其流動(dòng)指數(shù)(n)都小于1，均屬假塑性流體；在堿溶劑體系殼聚糖溶液中，LiOH是起到主要與殼聚糖大分子形成包合絡(luò)合物結(jié)構(gòu)，破壞大分子間的氫鍵的作用。隨著LiOH濃度的增加，形

3、成包合絡(luò)合物越多，對(duì)殼聚糖大分子間的氫鍵破壞作用更加強(qiáng)烈，使得溶液的溶解就更加充分，因而整個(gè)溶液體系的粘度都在減?。煌瑫r(shí)隨著親水性基團(tuán)-NH2的減少，殼聚糖濃溶液中的氫鍵在減少，凝膠點(diǎn)溫度增加。因此，隨著LiOH濃度、尿素濃度的增加，濃溶液的凝膠點(diǎn)溫度會(huì)提高；隨著殼聚糖脫乙酰度的增加，溶液溶膠-凝膠相變點(diǎn)溫度逐步下降。
　　 3.制備了具有超高強(qiáng)度的殼聚糖水凝膠。采用酸和堿兩種溶劑體系制備了殼聚糖水凝膠，堿溶劑體系制備的水凝膠具

4、有超高的壓縮性能和拉伸性能，在含水率為95.6％時(shí)，壓縮強(qiáng)度可達(dá)1.77MPa，壓縮應(yīng)變?yōu)?4.1％，拉伸強(qiáng)度為2.30MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為226％。堿溶劑體系制備的水凝膠壓縮強(qiáng)度是酸溶劑體系水凝膠的47倍多，壓縮應(yīng)變也是其兩倍多。
　　 4.通過(guò)SEM研究了兩種殼聚糖水凝膠的結(jié)構(gòu)揭示了兩種凝膠性能差異的根本原因。兩種殼聚糖水凝膠均具有多孔狀結(jié)構(gòu)，但是兩者結(jié)構(gòu)的差別也是非常明顯的。(1)高強(qiáng)度殼聚糖水凝膠具有類似蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，而

5、且孔徑相對(duì)均勻，其范圍在5μm～10μm，孔與孔之間連接緊密，孔壁薄且光滑；隨著殼聚糖濃度的增加，孔徑逐步減小。(2)低強(qiáng)度殼聚糖水凝膠具有條帶狀的三維有序多孔結(jié)構(gòu)，孔大，其范圍在230μm以上，形狀不規(guī)則，孔與孔之間連接松散，孔壁厚約有10μm；隨著殼聚糖濃度的增加，孔徑變小，分布范圍減小。(3)說(shuō)明高強(qiáng)度殼聚糖水凝膠的物理交聯(lián)點(diǎn)要多，形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)更多，且分布相對(duì)均勻，估算出高強(qiáng)度殼聚糖水凝膠的物理交聯(lián)點(diǎn)是低強(qiáng)度殼聚糖水凝膠的30-