纤维素_壳聚糖复合膜的制备及结构表征

第18卷第2期2010年6月纤维素科学与技术Journal of Cellulose Science and TechnologyV ol. 18 No. 2Jun. 2010文章编号：1004-8405(2010)02-0033-06纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征马浩，郑长青，李毅群*（暨南大学化学系，广东广州 510632）摘要：通过氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体（[HeMIM]Cl）溶解微晶纤维素，并与壳聚糖的醋酸溶液混合的方法制备了质量比为2∶1的再生微晶纤维素/壳聚糖复合膜。

利用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和数码相机照片对复合材料的结构进行表征。

IR结果表明再生微晶纤维素与壳聚糖分子之间存在着强烈的氢键作用，且二者相容性较好；XRD、TGA结果表明复合材料中纤维素和壳聚糖有较强的相互作用；SEM结果表明复合材料表面粗糙，比表面积较大，可以作为潜在的生物医用材料。

关键词：纤维素；壳聚糖；复合膜中图分类号：O636文献标识码：A纤维素和壳聚糖是自然界中可生物降解、生物相容性较好的两种天然高分子材料。

纤维素是由β-(1→4)-链接的D-葡萄糖组成，它含有大量羟基，易形成分子内和分子间氢键，具有一定的力学强度，但成膜性较差[1]。

壳聚糖是由D-氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成，具有抗菌性及多种生物活性、吸附功能等，但壳聚糖吸水性强，所形成的纤维或膜材料的湿态机械强度差，易溶胀，作为医用材料的应用受到限制[2-6]。

纤维素/壳聚糖复合材料具有纤维素和壳聚糖共同的特点，具有生物相容性和可生物降解性。

其复合膜可以弥补纤维素和壳聚糖存在的不足，在生物医药领域中应用有着重要意义[7]。

由于纤维素难溶解[8]，目前主要是通过向壳聚糖的醋酸溶液中添加纤维素粒子的方法制备纤维素/壳聚糖复合材料[9-11]，但是这种固―液混合的方法无法像液―液混合一样制备混合均匀的复合材料，于是有待于建立一个制备均匀的纤维素/壳聚糖复合材料的新方法。

摘要本文的目的是采用涂布法以聚乙烯醇(PVA)膜作为基膜制备壳聚糖复合膜, 以得到具有高阻隔性、较好力学性能、可降解性和抗菌性的食品包装材料,用乌氏粘度计测定壳聚糖的相对黏均分子质量。

所用 3 种壳聚糖的相对黏均分5 5 5子质量分别为:4.68×10 、4.77×10 、6.68×10 。

比较抑菌圈法、比浊法、稀释平板计数法发现,比浊法结合稀释平板计数法用于空白组与实验组的活菌计数,可以更准确地显示壳聚糖的抑菌效果。

壳聚糖溶液浓度为 0.01%的 LB 培养液在培养过程中出现絮状沉淀,而高浓度(0.1%)和空白实验则不出现。

这一有趣现象未见文献报导。

相对分子质量大的壳聚糖的抑菌作用较强。

太低浓度的壳聚糖溶液,如 0.01%浓度,对两种细菌的抑菌效果不理想。

对 E. coli抑菌活性昀好的壳聚糖溶液浓度是 0.05%;而对 S. aureus 抑菌活性昀好的浓度则是0.025%。

合成的两种壳聚糖衍生物样品(PCS、TMC)为白色絮状,都能溶于中性水。

浓度为 0.1%的 PCS 和 TMC 溶液都能有效抑制 E. coli 的生长。

壳聚糖衍生物对细菌的抑菌活性有一定的选择性。

TMC 对 E. coli 菌比对 S. aureus 菌具有更好的抑菌效果。

以 PVA 膜作为基材,采用涂布法制备了 PVA/壳聚糖复合膜。

用万能材料试验机测定复合膜的力学性能。

复合膜的弹性模量随所用壳聚糖浓度的增大而增大。

复合膜的断裂伸长率和抗拉强度比 PVA 膜略微减小。

用透湿仪测定了复合膜的水蒸汽透过系数。

各类复合膜的水蒸汽透过系数略高于 PVA 膜。

用 CS-1 和 CS-2 制得的复合膜的水蒸汽透过系数随壳聚糖浓度的增大而增大;然而涂布 CS-3 的复合膜的水蒸汽透过系数却随着壳聚糖浓度的增大而减小。

复合膜的水蒸汽透过系数受环境相对湿度影响较大。

用透氧仪测定了复合膜的氧气透过系数,涂布壳聚糖可以提高 PVA 膜对 O 阻隔性能。

聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的制备及性能表征聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的材料。

本文将从制备方法和性能表征两个方面介绍聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的相关研究进展。

首先，制备方法是聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料研究的关键。

目前常用的制备方法包括溶液共混法、原位合成法和后修饰法等。

溶液共混法是一种简单有效的制备方法，通过将聚丙烯酸与壳聚糖纤维素在溶液中混合，并经过溶剂蒸发或溶剂置换，使聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素形成。

原位合成法是一种将聚丙烯酸与壳聚糖纤维素同时在反应体系中合成的方法，通过引入丙烯酸单体并进行聚合反应，使聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素形成。

后修饰法是在制备好的壳聚糖纤维素材料上进行聚丙烯酸修饰，通过化学反应或物理吸附等方法，使聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素形成。

这些制备方法各有优缺点，可以根据所需应用和实际情况选择合适的方法。

其次，性能表征是对聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料进行评价和应用的基础。

常见的性能表征方法包括形貌观察、结构分析、力学性能测试和表面性能研究等。

形貌观察主要通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等技术，观察聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的表面形貌和内部结构。

结构分析可以通过红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）和X射线衍射（XRD）等技术，研究聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的化学组成和结构特点。

力学性能测试可以通过拉伸测试、压缩测试和硬度测试等方法，评价聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的机械性能。

表面性能研究可以通过接触角测试、润湿性能测试和膜过滤性能测试等技术，研究聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的表面特性和应用性能。

这些性能表征方法可以全面了解材料的性能，并为其应用提供重要参考。

最后，聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料的应用潜力广泛。

该材料具有优良的生物相容性、可降解性和可调控性等特点，被广泛应用于生物医学领域、纳米领域和环境领域等。

在生物医学领域，聚丙烯酸修饰壳聚糖纤维素材料可以作为药物缓释载体、组织工程支架和生物传感器等。

浅谈纳米纤维素制备及壳聚糖/NCC复合膜的性能研究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！随着经济的不断发展，资源短缺逐渐显露，人们开始关注环境问题，环保、绿色成为人们关注的焦点。

无论是在生活的哪个方面，环保变得越来越重要。

在包装方面也是如此。

研究人员探索研制更为环保、绿色的包装材料，以满足社会和环境的需要。

所以，人们将目光转移到了天然可再生的高分子材料上，掀起了天然可再生的高分子材料研究与应用的狂潮。

在众多天然且可再生的高分子材料当中脱颖而出的当属纤维素和壳聚糖。

纳米纤维素是一种直径为1～100nm，长度为几十到几百纳米的刚性纤维素。

现代研究已表明，纳米纤维素具有许多优良性能，如比表面积较大、结晶度高、亲水性好、模量高、强度高、结构超精细和透明性好等，这些优异的性能使其在食品、医药、造纸、纺织及新材料制备等方面具有很好的应用前景。

纳米纤维素是天然生物材料，也是环境友好型的可再生资源，用纳米复合包装材料代替人工合成的包装材料具有广阔的应用前景。

加之壳聚糖具有可降解性和食品包装安全性，将它和纳米纤维素复合，可以极大地提高两种材料在包装方面的综合性能。

壳聚糖已在包装领域有所应用，而纳米纤维素在包装领域应用的研究还处于起步阶段。

本研究将以废弃瓦楞纸板作为来源进行纳米纤维素的制备及与壳聚糖共成膜的性能进行研究，以期扩大可利用的资源及废弃物的高效回收利用。

1试验部分材料瓦楞纸板来自废弃包装纸箱，为B型瓦楞;杨木浆板，厚2mm;浓硫酸(化学纯，含量≥%～%)，北京化工厂;去离子水，生化专用。

壳聚糖(脱乙酰度%～%，～，黏度50～800mPa·s)，国药集团化学试剂有限公司;冰醋酸(分析纯)，北京化工厂;丙三醇(分析纯)，北京化工厂。

制备方法纳米纤维素的制备将瓦楞纸板及杨木浆板与质量分数为60%硫酸按质量比为1∶25，放入三口瓶中在40℃下水解4h。

阳离子化纳米纤维素晶体增强壳聚糖复合膜的制备及性能闫德东;田秀枝;路琪鑫;蒋学【摘要】利用水相连续法实现了纳米纤维素晶体(NCC)的高碘酸钠氧化及阳离子化,然后将阳离子化纳米纤维素晶体(CDAC)悬浮液与壳聚糖(CTS)醋酸溶液混合,并采用流延法制得壳聚糖-纳米纤维素(CTS-CDAC)复合膜.采用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位及粒径分析表征了改性前后NCC的结构与性能,并研究了制得的CDAC悬浮液与CTS醋酸溶液混合时的相容性及CTS-CDAC复合膜中CDAC质量分数对复合膜力学性能、水溶胀性的影响.结果表明:CDAC悬浮液与CTS醋酸溶液混合时相容性良好,CDAC在CTS基质中分散均匀,CTS-CDAC复合膜的力学性能较纯CTS膜明显提高.当复合膜中CDAC的质量分数为12％时,拉伸强度达到最高.另外,CTS-CDAC复合膜在水中的溶胀度较纯CTS膜明显降低,稳定性变好.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】6页(P323-328)【关键词】阳离子化纳米纤维素晶体;壳聚糖;复合膜【作者】闫德东;田秀枝;路琪鑫;蒋学【作者单位】江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】O636.9壳聚糖(CTS)是甲壳质的脱乙酰化产物,具有易成膜、无毒、生物降解、生物相容等特点。

近年来,CTS膜广泛应用于化工、医药、食品和环保等领域,日益受到关注。

但是CTS膜的实际应用受其力学性能与稳定性的限制[1]。

据报道,纳米碳管、黏土、石墨烯等纳米材料填充的CTS复合膜表现出较好的力学性能与酸、碱稳定性,但其透明度、生物相容性与生物降解性往往变差[2-4]。

壳聚糖复合膜在果蔬保鲜方面的应用引言随着人们对食品安全和健康的关注日益增加，果蔬保鲜技术成为食品保鲜领域的热门研究方向之一。

与此壳聚糖作为一种天然高分子材料，因其优异的生物降解性、生物相容性和良好的物理化学性质，被广泛应用于果蔬保鲜领域。

本文将探讨壳聚糖复合膜在果蔬保鲜方面的应用，介绍其研究现状、特点以及未来发展趋势。

一、壳聚糖复合膜的制备1.1 壳聚糖的来源和性质壳聚糖是由甲壳质纤维素经脱乙酰剥离而得到的一种多糖化合物，因其来源于贝壳、虾壳等天然生物资源而得名。

壳聚糖具有一定的结构特点，包括氨基基团、羟基和乙酰基等官能团，这些官能团赋予了壳聚糖优良的物理化学性质，如较强的抗氧化性、抗菌性以及生物相容性等特点。

1.2 壳聚糖复合膜的制备方法目前，制备壳聚糖复合膜的方法主要包括溶液浇铸法、蒸发法、浸渍法、喷涂法等多种工艺。

不同的制备方法可以得到不同性能的壳聚糖复合膜，通过调整材料比例、添加功能性添加剂等手段，可以获得具有良好抗氧化性、抗菌性、透气性和机械强度的壳聚糖复合膜，从而满足果蔬保鲜的需求。

二、壳聚糖复合膜在果蔬保鲜中的应用2.1 透气性保鲜壳聚糖复合膜具有良好的透气性和湿气调控性能，可以起到保鲜作用。

其微孔结构有利于果蔬组织通气排水，并能有效减缓果蔬内部呼吸速率，延缓水分流失，延长果蔬的保鲜期限。

壳聚糖复合膜还可以防止果蔬因水分蒸发而失重，保持其外观及口感的新鲜度。

2.2 抗菌保鲜壳聚糖具有良好的抑菌性能，能有效抑制果蔬内微生物的生长，减缓腐败过程。

壳聚糖复合膜中的壳聚糖分子能与果蔬表面的水分分子结合形成氢键，使得果蔬表面保持适宜的PH值和湿度，减缓果蔬褐变和腐烂，从而延长果蔬的货架寿命。

2.3 抗氧化保鲜壳聚糖具有良好的抗氧化性能，可以有效减少果蔬内部的氧化反应，延缓果蔬褪色和变质。

壳聚糖复合膜中的壳聚糖分子能与果蔬中的自由基结合，阻止氧化酶的活性，减缓果蔬所受到的氧化损伤，从而保持果蔬的色泽和营养成分。

研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers彭亚倩1,张㊀宇1,王迎坤1,林裕凯1,徐荷澜1,2,侯秀良1(1.江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;2.南京海关纺织工业产品检测中心,江苏无锡214101)摘要:纤维素纳米晶(CNCs )强力好,可自组装,但其溶液具有高分散性而无法成丝,壳聚糖生物相容性好,其溶液可纺性好,但纤维力学性能差㊂本文提出用壳聚糖溶液(CS )协助CNCs 纺丝,采用湿法纺丝方法制备壳聚糖∕纤维素纳米晶(CS∕CNC )复合纤维,并比较共混和同轴两种不同纺丝方法所制备的CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的结构及性能特征㊂结果表明,相较于纯壳聚糖纤维,CS∕CNC 复合纤维的耐水稳定性有所提高;与CS∕CNC 共混纤维相比,CS∕CNC 皮芯纤维力学性能更好,初始模量高达489.40cN∕dtex ,断裂伸长率为9.65%,在芯层有连续的手性向列相层状结构,在偏振光下具有明亮有序的虹彩色,有望应用于防伪方面,进一步扩大CNC 的应用范围㊂关键词:纳米纤维素晶;壳聚糖;湿法纺丝;复合纤维;同轴纺丝;共混纺丝;中图分类号:TS 102.65㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2024)04006209DOI :10.3969∕j.issn.1001-7003.2024.04.008收稿日期:20230710;修回日期:20240308基金项目:国家自然科学基金项目(52303039)作者简介:彭亚倩(1999),女,硕士研究生,研究方向为生物基纺织高分子材料㊂通信作者:侯秀良,教授,houxl @ ㊂㊀㊀纤维素是地球上最丰富的天然高分子,而纤维素纳米晶(CNCs )是通过去除纤维素中无定形区而保留结晶区获得的㊂CNCs 具有高长径比㊁高比表面积及优异的力学性能,常用于增强淀粉[1]㊁聚乳酸[2]等材料㊂同时,作为一种典型具有手性的生物衍生纳米棒,可以自发地形成左旋胆甾体,表现出强双折射现象,产生多彩的结构色[3],常用于光子通信的引导单元或防伪响应传感器[4]㊂但是,由于CNCs 具有高表面电荷密度和高分散的特性[5],从而难以通过湿法纺丝形成纤维㊂壳聚糖(CS )是自然界唯一含游离氨基碱性阳离子高分子,是自然界仅次于纤维素的第二大天然有机资源[6]㊂其大分子链上分布着很多羟基㊁氨基和N-乙酰氨基,形成各种氢键,结晶度高达30%~35%㊂壳聚糖纤维具有生物相容性好㊁可降解㊁天然抑菌吸湿快干㊁快速止血等独特性能[7],常被用于医用缝合线㊁敷料等方面,但是,湿法纺丝的CS 纤维普遍强力低,限制了它在生活中的实际应用㊂一些研究者将CNCs 作为增强基与生物基功能材料复合,以扩大CNCs 的应用领域㊂Pires 等[10]研究了带有阴离子硫酸盐半酯基团的CNCs 通过与带正电荷的壳聚糖相互作用,可增强壳聚糖食品包装膜的韧性;Mclee [11]用CNCs 增强甲基纤维素制备,可用于生物支架的水凝胶网络;Gao 等[12]表明采用湿法纺丝方法制备的氧化CNCs 与CS 复合纤维的取向度提高㊂这些研究主要是利用CNC 较好的力学性能,但通过复合利用CNC 组装产生结构色制备功能纤维的研究很少㊂本文将均匀分散的剑麻CNCs 与CS 复合,通过同轴纺丝制备皮芯复合纤维,二者协同作用可促进CNCs 纺丝成形,又能提高壳聚糖纤维的力学性能,赋予复合纤维独特的光学特征㊂本文采用湿法纺丝方法制备壳聚糖∕纤维素纳米晶(CS∕CNC )复合纤维,比较共混㊁同轴两种不同纺丝方式所制备的CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的形态结构及性能㊂1㊀实㊀验1.1㊀材㊀料采用预碱化㊁乙酰化和酸水解方法从天然植物剑麻纤维(UG 级,产自非洲坦桑尼亚,密度为1.5g∕cm 3,直径约为0.5mm )中提取剑麻CNCs ,所得CNCs 平均长度为167.2nm ,直径为6.3nm ㊂壳聚糖(脱乙酰度ȡ95%,黏度为1250mPa ㊃s )(潍坊海之源生物制品有限公司)㊂乙酸㊁乙醇和氢氧化钠均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)㊂1.2㊀仪器与设备JEM-1400plus 型透射电镜(日本电子株式会社),HAAKECaBER 1型拉伸流变仪㊁Nicolet is 10型傅里叶变换红外光谱仪(美国赛默飞世尔科技公司),Sigma HD 场发射电子显微镜(德国卡尔蔡司股份有限公司),DM 2700P 型显微镜(德国徕卡公司),JASCO-1700型圆二色光谱仪(日本分光株式会26第61卷㊀第4期壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征社),Q500型热重分析仪(美国TA仪器公司),YG004型电子单纤维强力机(中国常州纺纤机电科技有限公司)㊂1.3㊀CS∕CNC复合纤维的制备1.3.1㊀壳聚糖纺丝液的制备将一定量的壳聚糖(CS)加入质量分数为2%的乙酸溶液中,在40ħ的水浴中充分搅拌24h后进行超声处理,使其分散均匀,形成一定质量分数(1.0%㊁1.5%㊁2.0%㊁2.5%㊁3.0%)的壳聚糖溶液,作为纺丝液备用㊂1.3.2㊀CS∕CNC皮芯纤维的制备将装有2.5%壳聚糖溶液的10mL注射器与同轴针头(针头内径0.50mm,针头外径1.26mm)外径相连,将装有不同质量分数的CNCs悬浮液(0%㊁1%㊁2%㊁3%㊁4%)的5mL 注射器与针头内径相连,并将两种注射器均放在注射泵上,以0.6~0.8mL∕min的流速注入凝固浴中获得CS∕CNC皮芯纤维㊂凝固浴是由5%氢氧化钠溶液与乙醇混合而成,其中氢氧化钠溶液与乙醇的质量比为6ʒ4㊂1.3.3㊀CS∕CNC共混纤维的制备将2%CNCs悬浮液与2.5%CS溶液混合搅拌2h后进行超声处理,再将CS∕CNC混合溶液加入注射器中,而后放置在微量注射泵上,以0.6~0.8mL∕min的流速注入相同凝固浴中获得CS∕CNC共混纤维㊂1.4㊀CS∕CNC复合纤维的测试与表征1.4.1㊀透射电镜测试采用JEM-1400plus型透射电镜测定悬浮液中CNCs的大小㊂将1%CNC分散体滴加入铜网中1min,然后取3%的磷钨酸水溶液,在铜网上加入相同的一滴,对样品进行负染色㊂在室温下干燥,并在120kV的加速电压下测试CNCs的尺寸㊂通过透射电镜图像分析CNCs样品的长度和直径㊂1.4.2㊀溶液流变性能测试使用HAAKE CaBER1型拉伸流变仪测试纺丝液在拉伸状态下的流变性能㊂取少量样品(<1mL)置于两个圆平盘之间,上板以设定好的应变速率迅速与下板分开,形成一不稳定流体细丝㊂激光测微尺监测逐渐变细的流体细丝中点直径随时间的变化㊂1.4.3㊀扫描电子显微镜测试使用Sigma HD场发射电子显微镜在5kV的加速电压下对样品进行电子扫描拍照,观察纤维截面形貌㊂在测试前,将样品的横截面固定在垂直测试台上,使用薄金涂层对样品进行喷涂而后观察㊂同时,采用扫描电子显微镜对样品进行能谱分析(EDS)表征㊂测试条件为:选择20kV电压,电流为10μA㊂1.4.4㊀化学结构测试使用Nicolet is10型傅里叶变换红外光谱仪对样品官能团分析㊂测试扫描波数为4000~500cm-1,分辨率大于0.5cm-1,扫描次数为16次㊂1.4.5㊀偏振光学显微镜使用DM2700P型显微镜在反射模式下,将纤维置于相互垂直的偏振片下,对比观察纤维颜色及双折射率的不同㊂1.4.6㊀圆二色光谱使用JASCO-1700型圆二色光谱仪对放置在石英比色杯中的纤维进行测试㊂1.4.7㊀热失重分析表征使用Q500型热重分析仪测试纤维的热稳定性㊂在氮气环境中,温度从25ħ升到800ħ,升温速率为10ħ∕min㊂1.4.8㊀拉伸机械性能使用YG004型电子单纤维强力机对纤维力学性能进行测试㊂在25ħ和60%相对湿度条件下,对样品进行应力应变测试,试样长度为20mm,拉伸速度为10mm∕min,每个样品至少测15次㊂1.4.9㊀溶胀性能测试将纤维在25ħ室温下浸入预定量的去离子水中并放置不同时间(0.5~10min)使其完全溶胀,从去离子水中拿出纤维,擦去纤维表面残留的水分,称重,获得溶胀后纤维的质量㊂溶胀性能用溶胀比R表示,计算公式如下:R=W d-W oW o(1)式中:R为溶胀比,W d是纤维溶胀后的质量,g;W o是纤维干燥后的质量,g㊂每个样品至少测3次并取平均值㊂2㊀结果与分析2.1㊀壳聚糖溶液㊁CNC溶液及其共混溶液的拉伸流变性能比较㊀㊀剑麻CNCs的TEM图及粒径长度分布如图1所示㊂由图1发现,剑麻CNC形状为棒状,平均长度为167.2ʃ25.67nm,是其直径的27倍,与文献[15]报道的剑麻CNCs尺寸基本一致㊂图2为不同质量分数㊁不同温度的CS溶液㊁CNCs悬浮液及CS∕CNC混合纺丝液的拉伸流变性能比较㊂由图2(a)可以看出,在40ħ条件下,随着壳聚糖溶液质量分数增加,流体细丝的断裂时间越长,黏度越大㊂这是由于溶液中大分子之间的作用力增大,缠点的数量增加,导致黏度增加㊂因此,本实验选择2.5%CS溶液进行纺丝,因为壳聚糖浓度过小,黏度低,纤维难以成丝;壳聚糖质量分数过高,黏度大,流动性能差,无法纺丝㊂由图2(b)看出,在60ħ时,CS溶液流体断裂时间较长,黏度大,适合纺丝㊂而图2(c)表明,在温度为40ħ下,CNCs悬浮液断裂时间仅为0.44s,远小于CS溶液流体的2.52s,表明CNCs悬浮液黏度太小㊂在同轴纺丝中,需要借助较高黏度的外层溶液包住芯层溶液,形成皮芯结构[12]㊂CS∕CNC共混纺丝液比CS溶液的黏度差,因为壳聚糖大分子36Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers链上分布着羟基和氨基,易与CNC 分子链上的羟基发生相互作用,导致纺丝液延展性变差[16]㊂图1㊀剑麻CNCs 形貌尺寸Fig.1㊀Morphology and size of sisalCNCs图2㊀不同质量分数㊁不同温度的CS 溶液㊁CNCs 悬浮液和CS∕CNC 混合纺丝液的拉伸流变性能比较Fig.2㊀Comparison of tensile rheological properties of CS spinningsolutions at different concentrations and temperatures ,CNCssuspension and CS∕CNC blended solutions2.2㊀同轴纺丝中剑麻CNCs 溶液质量分数对CS ∕CNC 皮芯纤维拉伸性能影响㊀㊀图3为不同质量分数剑麻CNCs 的CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线,表1为拉伸力学性能指标㊂由图3可以看出,在CS 溶液质量分数为2.5%时,随着剑麻CNCs 质量分数增加到4.0%,断裂强度和断裂伸长降低,但初始模量增加㊂断裂强度由0.76cN ∕dtex 降低为0.53cN ∕dtex ,断裂伸长率由16.25%减小到2.65%,初始模量由399.90cN∕dtex 提高到715.55cN∕dtex ㊂在纺织加工中,断裂功越大的纤维,拉伸回弹性好,手感柔软,织物耐用性好,同时较高CNCs 质量分数会导致纤维脆性迅速增加[17]㊂为尽量保留壳聚糖复合纤维有较高的伸长率,也要具有较高的初始模量和断裂功,因此,本文选择2%质量分数的剑麻CNCs 进行后续湿法纺丝㊂图3㊀不同质量分数的剑麻CNCs 溶液的CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线Fig.3㊀Strength-elongation curves of CS∕CNC sheath-core compositefibers with different concentrations of sisal CNCs solution46第61卷㊀第4期壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征表1㊀不同质量分数剑麻CNCs 溶液对CS∕CNC 皮芯纤维的拉伸力学性能影响Tab.1㊀Effect of different concentrations of sisal CNCs solution on the tensile mechanical properties of CS∕CNC sheath-core composite fibers㊀㊀注:当CNC 溶液质量分数为0%时的CS∕CNC 皮芯纤维为CS 中空纤维㊂2.3㊀CS∕CNC 皮芯纤维与CS∕CNC 共混纤维结构比较2.3.1㊀形态结构图4为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的截面形态㊂由图4可以看出,三者表面形态有明显差异,CS 纤维截面均匀,CS∕CNC 共混纤维截面CNCs 组装混乱㊁扭曲,CS∕CNC 皮芯纤维的斜切截面有明显的皮芯结构,且CNCs 在芯层组装成层状结构㊂同轴纺丝过程中,外层的壳聚糖溶液在凝固浴中快速形成水凝胶,可保护芯层的CNCs 悬浮液,形成稳定㊁连续的CNCs 流体,在缓慢干燥中形成手性向列相层状结构[18](图4(c ))㊂图4㊀CS 纤维,CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维横截面的SEM 图像及其局部放大Fig.4㊀SEM images of the cross section and its partial magnification of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers andCS∕CNC sheath-core composite fibers图5为CS∕CNC 皮芯纤维中N ,S ,Na 元素分布EDS 图像㊂由图5可以看出,壳聚糖的N 元素主要在外层,CNC 的S 元素主要在芯层,并不断向外扩散,Na 元素在纤维的皮层和芯层都有㊂这主要是由于硫酸酸解后的纤维素表面的羟基被磺酸酯随机取代,形成带负电荷CNC [13],在纺丝过程中,芯层中带负电的CNC 吸引凝固浴中的Na +离子进入纤维芯层,形成离子键,凝固浴NaOH 进入壳层壳聚糖纺丝液,让纤维逐渐固化成型㊂2.3.2㊀红外光谱分析图6为CNC ㊁CS 纤维㊁CS∕CNC 复合纤维的FT-IR 光谱图㊂由图6可以看到,CS∕CNC 复合纤维与CS 纤维的FT-IR 光谱相似㊂在CS∕CNC 复合纤维中检测出壳聚糖的主要特征吸收带,1650cm -1的酰胺I 基团中C O 为伸缩振动峰,1589cm -1的酰胺II 基团中的N H 为拉伸频率峰[19],1377cm -1处 CH 2为弯曲振动峰[20]㊂图5㊀CS∕CNC 皮芯纤维横截面EDS 图像及N ㊁S ㊁Na 元素在纤维横截面中的分布Fig.5㊀EDS images of the cross section of CS∕CNC sheath-corecomposite fibers ,and the distribution of elemental N ,elemental S ,and elemental Na in the fibers cross-section图6㊀CNC ㊁CS ㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的FT-IR 光谱图Fig.6㊀FTIR spectra of CNC ,CS ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers56Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibersCS 纤维和CS∕CNC 复合纤维主要差别在3650~200cm -1的特征吸收峰,主要是CNC 分子链中O H 和CS 分子链中O ─H 和N ─H 的伸缩振动影响[1],该谱带受氢键作用影响较大㊂由CS 纤维的3290cm -1分别移动到3410cm -1和3440cm -1,峰值的变化可能是由于CNC 与CS 间形成新的氢键和离子键[21],便于形成网络结构㊂2.4㊀CS∕CNC 皮芯纤维与CS∕CNC 共混纤维性能比较2.4.1㊀光学性能图7为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维在普通光学显微镜和偏光显微镜下的颜色及形态结构㊂由图7可以发现,CS∕CNC 共混纤维表面粗糙且粗细不匀,CS ∕CNC 皮芯纤维表面光滑且截面扁平均匀㊂这主要是因为CS ∕CNC 共混纺丝液会产生团聚现象,使得纤维表面粗糙不匀;而在CS ∕CNC 皮芯纤维纺丝中,外层和芯层的流变性能不一样,导致干燥速度不同使得具有扁平的截面和光滑的表面㊂图7㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的普通光学显微镜图像和POM 图像Fig.7㊀General optical microscope images and POM imagesof CS fibers ,CS∕CNC blended fibers and CS∕CNCsheath-core composite fibers㊀㊀图8为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的CD 光谱㊂由图8可以看出,CS 纤维和CS∕CNC 共混纤维没有峰值,而CS∕CNC 皮芯纤维在388nm 和608nm 处显示两个明显的正峰,表现出强烈的正科顿效应信号[22],验证了CS∕CNC 皮芯纤维具有左手螺旋向列相结构㊂由于CNCs 的液晶性质,具有双折射性能,使得CNCs 在偏光显微镜下有光亮㊂在偏振光学显微镜(POM )下观察发现,CS 纤维只有中间小部分发光(图7(b ));CS∕CNC 共混纤维整根纤维均发光,但没有明显规律(图7(d ));而在CS∕CNC 皮芯纤维中整根纤维均呈现均匀明亮的颜色(图7(f )),表明芯层的CNCs 胆甾体排列均匀㊂通过POM 图,进一步证实了在CS∕CNC 皮芯纤维中胆甾体结构在纤维芯中得到了良好的维持,并具有明亮有序的虹彩色光㊂图8㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的CD 光谱Fig.8㊀CD spectra of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers2.4.2㊀热学性能图9为CS ㊁CS∕CNC 复合纤维的热重曲线和热重损失速率曲线㊂由图9可见,CS∕CNC 复合纤维的质量损失趋势与CS 纤维相似,主要呈现三个阶段:第一阶段出现在50~150ħ,其原因可归因于水分子的蒸发,如直接和间接吸附水;第二阶段在150~280ħ下降,与CNCs 分解和壳聚糖链解聚时糖环的脱水有关,此时CS∕CNC 皮芯纤维质量损失较小,其热稳定性要优于CS∕CNC 共混纤维;由于壳聚糖骨架的热分裂会引起降解[10],─CH 2OH 降解始于290ħ,验证了第三阶段质量损失,并且在400ħ下是永久性的㊂通过图9(b )发现,CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维最大失重速率对应的温度分别对应298.5㊁292ħ和298ħ,表明CS∕CNC 复合纤维的热稳定性与CS 纤维更相似㊂66第61卷㊀第4期壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征图9㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的热重和质量损失速率曲线Fig.9㊀TG and DTG curves of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers2.4.3㊀拉伸机械性能图10为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线,表2为拉伸力学性能指标㊂由图10可以发现,CS∕CNC 皮芯纤维的力学性能优于CS∕CNC 共混纤维㊂主要因为CNC 高长径比和高比表面积的优点使其具有较大的刚性[5],并且在皮芯纤维中CNCs 在CS 芯层分布较均匀,在皮芯交接处CS 与CNC 分子之间存在氢键和离子键,使网络结构较完整[23],力学性能较好,初始模量为489.40cN∕dtex ,断裂伸长率为9.65%,断裂强度为0.647cN∕dtex㊂图10㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线Fig.10㊀Strength-elongation curves of CS fibers ,CS∕CNC blendedfibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers表2㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维的拉伸力学性能指标Tab.2㊀Tensile mechanical properties of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers2.4.4㊀溶胀性能由图11可以看出,CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维及CS∕CNC 皮芯纤维的溶胀比都是随时间增加,有先增加后趋于稳定的趋势㊂当浸泡10min 后,CS 纤维的溶胀率为3.42,CS∕CNC 共混纤维为1.68,CS∕CNC 皮芯纤维为1.88㊂还可以发现,CNCs 的存在可以有效降低CS∕CNC 复合纤维的溶胀性能,主要因为CNCs 结晶度高㊂由图6的红外光谱可知,在复合纤维中CS 和CNC 之间的氢键和离子键形成了网络结构[24],阻碍了水分子渗透,有效地提高了CS∕CNC 复合纤维的耐水性㊂图11㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维在水中浸泡不同时间的溶胀比Fig.11㊀Swelling ratio of CS fibers ,CS∕CNC blended fibersand CS∕CNC sheath-core composite fibers immersedin water for different times76Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers 3㊀结㊀论本文采用湿法纺丝方法制备壳聚糖∕纤维素纳米晶(CS∕CNC)复合纤维,探讨了不同质量分数CS溶液和CNCs溶液对纺丝的影响,并比较了共混和同轴两种不同纺丝方法所制备的CS∕CNC共混纤维和CS∕CNC皮芯纤维在结构㊁光学性能和力学性能等方面特征,得出以下结论:1)采用湿法纺丝方法,CS㊁CNCs溶液质量分数分别选择2.5%㊁2.0%,可制备出性能较好的CS∕CNC复合纤维;2)同轴纺丝方法制备的CS∕CNC复合纤维具有皮芯结构,在皮芯交接处CS与CNC分子间存在氢键和离子键,形成了网络结构;3)与共混纺丝方法相比,同轴纺丝方法制备的CS∕CNC皮芯纤维热稳定性和耐水性更好,力学性能较好,初始模量为489.40cN∕dtex,断裂伸长率为9.65%;4)在CS∕CNC皮芯纤维的芯层,CNCs可发生组装,在偏振光下呈现明亮有序的虹彩色,适用于防伪服装面料㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]YUSOF Y M,SHUKUR M F,ILLIAS H A,et al.Conductivity andelectrical properties of corn starch-chitosan blend biopolymer electrolyte incorporated with ammonium iodide[J].Physica Scripta, 2014,89(3):1-10.[2]PANDEY J K,LEE C S,AHN S H.Preparation and properties ofbio-nanoreinforced composites from biodegradable polymermatrix and cellulose whiskers[J].Journal of Applied Polymer Science,2010, 115(4):2493-2501.[3]LIU Y J,WU P Y.Bioinspired hierarchical liquid-metacrystal fibersfor chiral optics and advanced textiles[J].Advanced Functional Materials,2020,30(27):2002193.[4]SHANG L R,ZHANG W X,XU 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[23]徐永建,高敏兰,候柯帆,等.纳米纤维素分散性及再分散性最新研究进展[J].中国造纸,2021,40(11):126-133.XU Y J,GAO M L,HOU K F,et al.Recent research progress on dispersibility and redispersibility of nanocellulose[J].China Pulp& Paper,2021,40(11):126-133.[24]MAO H Q,WEI C,GONG Y Y,et al.Mechanical and water-resistant properties of eco-friendly chitosan membrane reinforced with cellulose nanocrystals[J].Polymers,2019,11(1):166.96Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibersPreparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers PENG Yaqian1ZHANG Yu1WANG Yingkun1LIN Yukai1XU Helan12HOU Xiuliang11.Key Laboratory of Science&Technology of Eco-Textiles Ministry of Education Jiangnan University Wuxi214122China2.Textile Industrial Products Testing Center of Nanjing Customs District Wuxi214101China㊀㊀Abstract Cellulose is the most abundant naturally occurring macromolecule on earth and cellulose nanocrystalsCNCs are obtained by removing the amorphous regions in cellulose to retain the crystalline regions.The high aspect ratioand high specific surface area of CNCs give them excellent mechanical properties.Meanwhile as a typical bio-derivednanorod with chirality they exhibit strong birefringence phenomenon and produce colorful and unique structural colors sothey are commonly used in anti-counterfeiting responsive sensors and so on.Chitosan CS is the only alkaline cationicmacromolecule containing free amino groups in nature.Chitosan fibers are commonly used in the medical field because oftheir unique properties such as good biocompatibility degradability and rapid hemostasis.However due to the highsurface charge density and high dispersion of CNCs fibers are difficult to form by wet spinning and the generally lowstrength of CS fibers limits their practical application in life.Therefore the two can be synergized to promote the spinningand forming of CNCs in CS as an effective way to prepare functional fibers.Currently some researchers have also usedCNCs as reinforcement base to compound with bio-based functional materials in order to expand the application areas ofCNCs but little research has been done on the characteristics of CNC assembly in composite fibers that would result instructural coloration.On this basis this paper innovatively prepares chitosan∕cellulose nanocrystalline CS∕CNCcomposite fibers by wet spinning method and compares the mechanical properties and unique optical characteristics of theCS∕CNC blended fibers and CS∕CNC sheath-core composite fibers prepared by different blending and coaxial spinningmethods.In this paper the effects of different concentrations and temperatures on the tensile rheological properties of CS solutions were firstly investigated and it was found that2.5%CS solution was suitable for spinning at60ħ.Secondlydifferent concentrations of sisal CNCs were used to prepare CS∕CNC sheath-core composite fibers to analyze the effect ofCNCs concentration on the mechanical properties of the fibers and the results showed that the mechanical properties of thefibers prepared with2.0%concentration of CNCs were the most suitable.Therefore 2.5%CS solution with2.0%concentration of CNCs was selected for the preparation of subsequent wet spinning.To compare the structure and properties of composite fibers prepared by different spinning methods the structure of CS∕CNC composite fibers was analyzed by infrared spectroscopy.The comparison results showed that the FT-IR spectra ofCS∕CNC composite fibers were similar to those of CS fibers with the main peak changes occurring in the characteristicabsorption peaks between3650-3200cm-1.Due to the formation of new hydrogen and ionic bonds between CNC andCS it is easy to form a network structure.Scanning electron microscopy was used to characterize the morphologicalstructure of the fibers.The results showed that the cross-sectional CNCs of the CS∕CNC blended fibers were assembledchaotically and twisted whereas the diagonal cross-section of the CS∕CNC sheath-core composite fibers had a distinct skin-core structure and the CNCs were assembled in the core layer into a lamellar structure.To further investigate the lamellarstructure of the core layer assembled with CNCs polarized light microscopy and circular dichroism spectroscopy tests wereperformed and the CS∕CNC sheath-core composite fibers showed two distinct positive peaks at388nm and608nm.Itconfirms that the core layer of CS∕CNC sheath-core composite fibers has a left-handed helical nematic phase structure withuniform and orderly arrangement and the fiber as a whole shows bright and orderly iridescent colors.The tensilemechanical properties of the fibers were tested and the results showed that the mechanical properties of the CS∕CNC sheath-core composite fibers were superior to those of the CS∕CNC blended fibers with an initial modulus of489.40cN∕dtex anelongation at break of9.65%and a breaking strength of0.647cN∕dtex.The analysis by heat loss analysis and swellingproperty test showed that the thermal stability of CS∕CNC composite fibers was more similar to that of CS fibers and thenetwork structure formed in the composite fibers could effectively impede the penetration of water molecules and improvethe water resistance of CS∕CNC composite fibers.The above results indicate that the CS∕CNC sheath-core composite fibers prepared by the coaxial spinning method not only improve the mechanical properties of the fibers but also have the unique optical characteristics showing bright andorderly iridescent colors under polarized light.They are expected to be used for anti-counterfeiting clothing fabrics so as tofurther expand the application scope of CNC.㊀㊀Key words cellulose nanocrystals chitosan wet spinning composite fibers coaxial spinning blended spinning 07。

壳聚糖改性纤维素共混复合物的制备及性能1】实验目的:利用壳聚糖来共混改性纤维素制备可降解的环保复合材料，测试复合材料的净水效果及确定复合材料的最佳PH使用范围，最终以扩展壳聚糖在净水方面的作用。

2】实验原理：A、壳聚糖是是甲壳素脱乙酰基的降解产物, 是α- 氨基- D - 葡胺糖通过β- 1 , 4 -苷键连结成的直链状多糖, 是一种生物活性物质，也是自然界分布最广，年产量最高的天然生物高分子材料，是真正的可持续，不可消耗的天然原料，也具有非常好的生物相容性。

它不溶于水和碱溶液, 可溶于稀酸, 在p H = 5 . 6 时, 其活性最大, 具有良好的净水效果。

由于它具有安全、无毒、营养保健等多种功能, 目前已被广泛应用于食品保鲜包装、食品添加剂、医药、环保、化妆品等多个领域。

B、纤维素具有很多独特的性能，如亲水性、旋光性、生物相容性等。

同时纤维素也具有较好的可改性能力。

C、纤维素的化学结构与壳聚糖的非常相似，同时两者都具有很好的可降解性。

3】实验仪器及药品：纤维素（论文中为纤维素纸浆板，重均聚合度为7450）；壳聚糖（中等分子量，黏度为200,000mPa·s;盐酸（36.5%--38%）；氢氧化钠（颗粒，98%）；三氟乙酸（﹥99％），均为分析纯；自制去离子水；甲醇；丙酮；真空箱；4】实验步骤：A、实验部分将切成小块的纤维素纸浆首先浸泡于去离子水中过夜，然后挤出并滤出水分。

用甲醇和丙酮重复上一步骤。

处理过的纤维素和壳聚糖在110℃的真空箱中减压干燥2h。

然后将纤维素与壳聚糖按不同的质量比例混合，室温下溶解在三氟乙酸中，将溶解好的溶液旋转浇注在四氟乙烯模具中，在通风橱中室温干燥24h。

升温至60℃干燥6h。

将干燥后的共混复合物膜室温浸泡在氢氧化钠水溶液中12h，然后先用流动水冲洗6h。

，浸泡在去离子水中24h，以完全除去共混复合物中的离子，最后湿膜在室温空气环境中干燥24h，得到纤维素／壳聚糖共混复合物。

纳米纤维素-壳聚糖复合膜的制备及性能徐彬飞;孙佳明;赵海霞;杨宇翔;卜楚洁;李淑君【摘要】利用壳聚糖膜在果蔬上的保鲜效果,并通过纳米纤维素对壳聚糖膜在性能上的加强,以求制得保鲜效果更好的膜.本研究首先以糠醛渣为原料制备了纳米纤维素,然后分别以2%的壳聚糖+1.5%的醋酸溶液+(0~10%)的纳米纤维素制得纳米纤维素-壳聚糖复合膜.发现在机械强度上,纳米纤维素含量为4%的复合膜性质最好,并随着纳米纤维素含量的增加,复合膜吸水性,透湿性以及断裂伸长率都逐渐的有所降低.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)001【总页数】4页(P31-33,68)【关键词】纳米纤维素;壳聚糖膜;保鲜性质【作者】徐彬飞;孙佳明;赵海霞;杨宇翔;卜楚洁;李淑君【作者单位】东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨150040;东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】TQ072壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-β-D葡萄糖。

由于壳聚糖具有一定的性质，导致其广泛的应用于果蔬的保鲜[1]。

壳聚糖吸水性强,所形成的纤维或膜材料的湿态机械强度差，导致其实用性不强，纳米纤维素的抗张强度高由于其比表面积大、长径比高、机械强度高。

纳米纤维素较玻璃纤维、钢丝等材料具有更高的抗张强度，在复合材料增强作用方面具有很好的应用前景，可作为一种性能优异的填充材抖。

以纳米微晶纤维素和壳聚糖制成的复合材料，希望在保持壳聚糖良好的生物相容性、生物可降解性及优良的使用性能的同时，还能改善壳聚糖的力学性能，解决壳聚糖膜强度较差的问题[2]。

层层自组装纤维素硫酸钠-壳聚糖复合膜实验目的1.了解层层自组装技术的基本原理;2.学会用层层自组装技术生产一些简单产品;3.了解纤维素硫酸钠-壳聚糖复合膜的结构和性能.实验原理:层层自组装技术(1ayer—by—layer self—assembly technique)通常是利用特定高分子化合物对的某种亲和特性使其自发地逐层沉积的一种膜制备技术。

目前，功能生物大分子自组装膜在分子器件、分子调控，生物芯片、生物传感器等方面有重要的应用价值，对其制备和性能的研究也成为化学、生命科学、材料学、物理学等学科的研究热点之一。

可以作为自组装推动力的作用很多，如利用分子中羧基(-C00H)和氨基(-NH2)之间的化学反应生成酰氨键(-CONH-)的酰胺反应法、利用生物大分子的特异识别自组装、利用分子间形成共价键为推动的自组装哺、利用分子问氢键结合自组装、以静电作用为推动力的分子沉积自组装等。

其中，分子沉积自组装以其可利用化合物多样、沉积条件简便、沉积过程可控而应用最为广泛。

但是，目前研究的化合物对多集中于强电解质化合物，这类物质形成的自组装膜力学性能较好，但高分子强电解质在人体内的生物相容性较差，在药用领域的研究大大受限。

而某些天然多糖类物质，在体内有很好的生物相容性，可以期望利用这种化合物对制备的自组装膜在药学领域有应用的潜力。

本实验使用具有良好生物相容性的聚阳离子化合物壳聚糖(chitosan)和聚阴离子化合物纤维素硫酸钠(NaCS)作为新的复合膜原料，采用层层自组装技术制备成新型的NaCS-chitosan自组装膜，并利用紫外分光光度计表征复合膜的形貌特征和沉积行为，为进一步的深入研究和应用奠定基础。

纤维素硫酸钠和壳聚糖的结构式如图1所示。

两种化合物分别带有相反电荷的基团，NaCS上的磺酸基和壳聚糖分子中的氨基会发生反应，产生不溶于水的聚电解质复合物。

利用静电力作为形成复合膜的推动力，使NaCS和壳聚糖交替沉积，形成性质可控的聚电介质膜。

纤维素和壳聚糖是两种常见的生物高分子材料，它们在生物分离膜领域具有广泛的应用价值。

本文将就纤维素和壳聚糖生物分离膜材料的特性、制备方法、应用领域等方面进行介绍和分析。

一、纤维素和壳聚糖的特性纤维素是一种天然的高分子多糖化合物，主要存在于植物细胞壁中，具有结构稳定、生物相容性好、可降解和可再生等特点。

而壳聚糖是以甲壳贝外壳为原料制备而成的多糖类化合物，具有生物相容性、生物活性和生物可降解性等特点。

由于其独特的特性，纤维素和壳聚糖在生物分离膜材料方面具有广泛的应用前景。

二、纤维素和壳聚糖生物分离膜的制备方法1. 溶液浸渍法：将纤维素或壳聚糖溶解于适当的溶剂中，再浸渍到多孔支撑材料上，通过干燥和固化形成薄膜状的生物分离膜。

2. 直接干燥法：将纤维素或壳聚糖直接涂覆在多孔支撑材料上，经过干燥和固化形成薄膜状的生物分离膜。

3. 交联法：通过交联剂将纤维素或壳聚糖与多孔支撑材料交联，增强膜的机械性能和稳定性。

三、纤维素和壳聚糖生物分离膜的应用领域1. 生物医学领域：纤维素和壳聚糖生物分离膜可用于药物传递、组织工程和再生医学等方面，如药物载体、伤口敷料和人工血管等。

2. 食品工业：纤维素和壳聚糖生物分离膜可应用于食品加工中，如果蔬保鲜膜、食品包装材料等。

3. 环境保护领域：纤维素和壳聚糖生物分离膜可用于水处理、污水处理和废气处理等方面，具有良好的分离和过滤效果。

四、纤维素和壳聚糖生物分离膜的发展趋势1. 结构优化：通过改变纤维素和壳聚糖的结构和性质，设计合成新型生物分离膜，提高其性能和稳定性。

2. 功能扩展：将纤维素和壳聚糖与其他功能材料结合，赋予生物分离膜新的功能和应用，如抗菌、抗氧化、去污染等。

3. 制备工艺改进：优化纤维素和壳聚糖生物分离膜的制备工艺，降低成本，提高生产效率和质量稳定性。

纤维素和壳聚糖作为生物高分子材料，在生物分离膜领域具有重要的应用价值和发展前景。

希望本文的介绍和分析能够为相关领域的科研人员和工程师提供参考和指导，推动纤维素和壳聚糖生物分离膜材料的进一步研究和开发。

纤维素/壳聚糖可生物降解膜的制备及力学性能刘维锦,林志浩(华南理工大学材料学院,广东广州510640)摘要:将纤维素粉加入壳聚糖的乙酸溶液中制成生物降解膜。

研究了影响共混薄膜力学性能的因素。

结果表明,在共混体系中加入一定量的羧甲基壳聚糖作为增容剂有助于提高薄膜的强度;在乙酸质量分数为2%、壳聚糖质量分数为4%、纤维素与壳聚糖的质量比为1 1,羧甲基壳聚糖与壳聚糖质量比为1 15,共混搅拌20min 的条件下,制得的共混膜拉伸强度达到88MPa 。

关键词:纤维素;壳聚糖;生物降解薄膜;共混;羧甲基壳聚糖中图分类号:TQ321 2 文献标识码:B 文章编号:1005-5770(2003)12-0044-03利用纤维素制备生物降解材料,为塑料工业开辟了新的原料来源;同时由于纤维素可以被完全生物降解,所以优于淀粉与聚烯烃共混的降解塑料。

甲壳质是甲壳类动物及昆虫细胞壁的主要成分,产量仅次于纤维素,是地球上第二大可再生资源;壳聚糖是甲壳质大分子脱去乙酰基的产物。

壳聚糖与纤维素有相似的结构,可以看作是纤维素大分子中碳2位上的羟基(OH )被氨基(NH 3)取代后的产物,将二者共混有望开发出干、湿强度均很高的生物降解塑料。

Liu X 等人采用粘胶与壳聚糖共混制备了生物降解膜[1],此体系以粘胶为连续相,壳聚糖为分散相;但由于粘胶生产过程中存在污染性和生产工艺冗长的缺点,所以此法制备生物降解膜有违于环境保护的初衷。

而以壳聚糖的乙酸溶液与纤维素共混制备共混膜的研究有部分日本专利[2],但未见对相关影响因素和机理等方面的系统研究。

本文以纤维素粉与壳聚糖乙酸溶液共混制成可生物降解膜,研究了影响共混薄膜力学性能的相关因素。

1 实验部分1 1 原料和试剂壳聚糖:工业级,脱乙酰度70%,摩尔质量5 105g/mol,浙江玉环化工厂;纤维素粉:湖北祥瑞化工有限公司;冰乙酸:AR,天津博迪化工厂;羧甲基壳聚糖:由上述壳聚糖羧甲基化制得,自制。