一種提高細菌纖維素膜塑性和柔韌性的方法
【專利摘要】本發明涉及一種提高細菌纖維素塑性和柔韌性能的方法，以靜置培養微生物Gluconacetobacter xylinum獲得最初的細菌纖維素濕膜樣品，通過堿液浸泡和去離子水浸泡純化后，首先將純化后的細菌纖維素膜浸泡在不同濃度(1～5.2wt％)的聚醚胺鹽溶液中，室溫下置于震蕩器中震蕩復合24h，然后將復合后的細菌纖維素膜/聚醚胺膜用去離子水沖洗后置于一定溫度下干燥，得到最終的細菌纖維素/聚醚胺復合膜的塑性為45.8％，與復合前細菌纖維膜的塑性為4％相比較，復合后纖維素膜的塑性提高了11.45倍，從而使細菌纖維素在化工領域，造紙領域和生物醫學領域的得到更廣泛的應用；此外，本工藝生產運行成本低，設備投資少，可行性較高。
【專利說明】一種提高細菌纖維素膜塑性和柔韌性的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子化學及聚合物【技術領域】，主要涉及到一種將細菌纖維素濕膜直接與聚醚胺鹽進行復合以提高細菌纖維素的塑性和柔韌性的方法。
技術背景
[0002]細菌纖維素(Bacterial Cellulose)是由微生物產生的一類純纖維素，從纖維素的分子組成看，二者都是由β-D-葡萄糖通過β-1，4-葡萄糖苷鍵結合成的直鏈，直鏈間彼此平行，不呈螺旋構象，無分支結構，又稱為β-1，4-葡聚糖。細菌纖維素和植物或海藻產生的纖維素在化學性質上是相同的。但細菌纖維素作為一種新型生物材料，有許多獨特的性質。I)高結晶度和高化學純度。不含半纖維素、木質素和其他細胞壁成分，提純過程簡單；2)高抗張強度和彈性模量。細菌纖維素經洗滌、干燥后，楊氏模數可達10ΜΡ，經熱壓處理后，楊氏模數可達30ΜΡ，比有機合成纖維的強度高4倍；3)很強的水結合性。其內部有很多“孔道”，有良好的透氣、透水性能，能吸收60?700倍于其干重的水份，即有非凡的持水性，并具有高濕強度；5)較高的生物適應性和良好的生物可降解性等特性；
[0003]雖然細菌纖維素有上述許多獨特的優越性能，但是細菌纖維素在柔韌性和塑性方面非常差，即細菌纖維素膜尤其干膜比較脆且幾乎沒有塑性(干膜)，而目前對于細菌纖維素膜柔韌性和塑性的研究較少，這也限制了細菌纖維素在很多方面的應用和其應用的范圍，例如在血管工程方面，細菌纖維素因為沒原生血管所具有的堅韌性使得細菌纖維素在這方面的應用受到很大的限制。
[0004]聚醚胺是一類主鏈為聚醚結構，末端活性官能團為胺基的聚合物，通過選擇不同的聚氧化烷基結構，可調節聚醚胺的反應活性、韌性、粘度以及親水性等一系列性能，而胺基提供給聚醚胺與多種化合物反應的可能性。目前對聚醚胺研究和應用最廣是可以作為環氧樹脂的高性能固化劑，用于生產高強度、高韌性的復合材料。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的問題是細菌纖維素膜在應用方面缺乏柔韌性和塑性的問題，因而提出一種簡單而有經濟的的復合方法，從而提高細菌纖維素的柔韌性能，擴展細菌纖維素的應用范圍；其次對于增韌劑聚醚胺來說，聚醚胺的成本低，毒性小，對環境的污染小，因此在對細菌纖維素的改性中是較好的增韌劑。
[0006]實現上述目的而采取的技術方案包括:
[0007]一)纖維素原始膜的制備
[0008]I)液體培養基(g/L):葡萄糖25，酵母粉7.5，蛋白胨10，Na2，HP04 10，ρΗ6.0 ；
[0009]2)原位合成纖維素膜:在無菌條件下將細菌纖維素生產菌GluconacetobacterxyIinum接種到已滅菌的培養基中,靜置培養7天；
[0010]3)纖維素膜的純化，將上述培養好的纖維素膜用0.1M的NaOH浸泡一天后用去離子水反復沖洗，最后用去離子水浸泡2天(每天換一次水)，所得到的細菌纖維素濕膜為實驗所需樣品；
[0011]二)聚醚胺鹽的制備
[0012]1)將聚醚胺和鹽酸按照摩爾比為1: 2的比列混合，并充分混勻；
[0013]2)將上述混勻后的聚醚胺/鹽酸混合液冰浴3h，制備得到聚醚胺鹽；
[0014]3)將上述制備得到的聚醚胺鹽按不同比列加入到去離子水中，制備不同濃度的聚醚胺鹽溶液。
[0015]三)細菌纖維素/聚醚胺鹽復合膜的制備
[0016]1)將上述制備得到的細菌纖維素濕膜樣品在超聲波清洗器中超聲清洗兩小時，使細菌纖維素膜進一步的得到純化；
[0017]2)將純化后的細菌纖維素濕膜浸泡在聚醚胺鹽溶液中，并在常溫下置于震蕩器中震蕩復合24h ；
[0018]3)復合后的纖維素膜用去離子水反復沖洗后置于不同溫度下干燥，最后得到細菌纖維素/聚醚胺鹽復合膜。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是細菌纖維素膜/聚醚胺復合膜復合工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明是在細菌纖維素膜在發酵合成純化后不經過干燥再接對濕膜進行復合，同以往對干膜進行復合相比，因為細菌纖維素膜的持水率可達到99%，因此對濕膜進行復合能夠使得增韌劑更好更多的滲透到細菌纖維素膜的三維網狀結構中；本發明是在常溫常壓下進行，減少了運行成本，并且對環境污染較小。
[0021]以細菌纖維素/聚醚胺D230復合為例:
[0022]一)纖維素膜的制備
[0023]在無菌條件下從斜面上挑取1?3環G.xylinum菌體接種到分裝有已滅菌的100mL培養基的三角瓶中，置于搖床培養箱中，30°C條件下，180rpm條件下培養Id。然后將上述種子液以10% (v/v)的接種量接種到分裝有50mL液體培養基的三角瓶中，置于培養箱中，30°C條件下，靜置培養7?10d。將培養好的細菌纖維素膜用0.1M NaOH溶液浸泡ld，在用去離子水沖洗并浸泡24?48h后得到細菌纖維素濕膜樣品。
[0024]二)聚醚胺D230鹽制備
[0025]分別稱取26.88g聚醚胺和23.17g鹽酸，混勻加入一定量的去離子水后冰浴3h，得到一定濃度的聚醚胺鹽溶液(1?5.2wt% )。
[0026]三)細菌纖維素/聚醚胺D230復合膜的制備
[0027]用上述制備好的細菌纖維素濕膜樣品置于500mL三角瓶中，添加25mL上述一定濃度的聚醚胺D230鹽溶液，最后將三角瓶置于25°C?50°C的水浴振蕩器中，震蕩復合24h。而后有去離子水反復沖洗復合后的細菌纖維素膜，最后置于一定溫度(60°C?80°C)下干燥，最后得到細菌纖維素/聚醚胺D230復合膜產品。
[0028]最后得到細菌纖維素/聚醚胺D230復合膜的塑性(即拉伸率)由復合前的4%增強到45.8%0
【權利要求】
1.一種提高細菌纖維素膜塑性和柔韌性的方法，其特征在于， 細菌纖維素膜與增韌劑聚醚胺復合提高細菌纖維素膜塑性和柔韌性的工藝: 首先通過在30 °C下靜置培養微生物Gluconacetobacter xyIinum菌7天后獲得纖維素膜，通過堿液和去離子水浸泡純化后用水沖洗3-5次，最后得到純化后的細菌纖維素膜樣品，然后將純化后的細菌纖維素濕膜直接浸泡在一定濃度的聚醚胺鹽溶液中，置于震蕩器中震蕩復合，最后將復合后的細菌纖維素/聚醚胺復合膜用水沖洗后加熱干燥得到改性后的復合膜。
2.根據權利要求1所述的一種提高細菌纖維素膜塑性和柔韌性的方法，其特征在于:靜置培養微生物Gluconacetobacter xylinum菌獲得的細菌纖維素濕膜經堿液和去離子水純化后不需要做進一步處理和干燥，直接將細菌纖維素濕膜浸泡在聚醚胺鹽溶液中并進行震蕩復合。
3.根據權利要求1所述的一種提高細菌纖維素膜塑性和柔韌性的方法，其特征在于:細菌纖維素濕膜浸泡于濃度為I?5.2wt%聚醚胺鹽溶液中進行復合，且復合時間為24h?48h，復合后的細菌纖維素膜經經水洗滌后置于60?80°C下干燥。
【文檔編號】C08L1/02GK104262662SQ201410499768
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】鐘成, 張玉明, 賈士儒, 譚之磊, 韓培培, 喬長晟 申請人:天津科技大學