[发明专利]一种纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素复合材料领域，具体涉及一种纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的制备方法。

背景技术

目前，常用的泡沫材料主要有苯板(EPS)、聚氨酯泡沫、珍珠棉等，泡沫材料由于具有质轻、保温、吸声、防震等优点，从而广泛应用于保温材料、隔音材料、包装材料、车船壳体等领域。虽然这些泡沫材料有诸多优点，但由于其存在原料不可再生、生物相容性差以及不可降解等问题，使得现有泡沫材料或多或少的在制造与应用过程中或者废弃后对自然环境造成一定的影响，进而使得材料在某些领域的应用受到限制。纤维素和壳聚糖分别是世界上第一和第二大天然可再生资源，具有环境友好、无毒、可降解等优点，其制品能够被广泛应用于医药、食品包装、生物支架等领域。纳米纤维素是从纤维素资源中分离出的一种具有纳米尺度的线状、针状或者棒状材料，具有高杨氏模量、高强度、高比表面积和低热膨胀系数等优点，可以与一些聚合物进行复合制备成泡沫或者气凝胶材料，并应用于包装隔热、过滤等领域。壳聚糖作为一种绿色环保型聚合物，有带正电荷的氨基基团，能够与纳米纤维素发生静电吸附作用或形成氢键结合。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统泡沫、气凝胶等材料生物相容性差、质地较脆以及壳聚糖复合材料热稳定性低的问题，而提供一种纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的制备方法。

本发明纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的制备方法按以下步骤实现：

一、对含有纤维素的生物质原料进行化学处理，得到纯化纤维素，然后对纯化纤维素进行机械解纤处理，制备纳米纤维素水悬浊液；

二、将冰醋酸和蒸馏水混合，得到冰醋酸溶液，然后加入壳聚糖，磁力搅拌均匀，得到壳聚糖混合溶液；

三、将步骤一得到的纳米纤维素水悬浊液与步骤二得到的壳聚糖混合溶液混合，搅拌均匀后得到纳米纤维素/壳聚糖复合溶液；

四、对纳米纤维素/壳聚糖复合溶液在-20℃下进行低温冷冻处理，得到冻结的混合溶液；

五、对冻结的混合溶液进行干燥处理，得到纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫；

其中步骤二所述的冰醋酸溶液的浓度为0.1wt％～4.0wt％，壳聚糖混合溶液中壳聚糖的浓度为0.1wt％～5.0wt％。

本发明采用冷冻干燥等方法制备出纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫，该纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫是一种具有片层状和三维网状结构的复合材料，具有生物相容性及较大的孔隙率，能够用于医用支架、吸声材料，同时此纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫还具有较小的热导率和热膨胀系数，可用作保温隔热材料以及食品包装材料。

综上，本发明制备得到的纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫包含以下优点：

1、本发明制备复合泡沫所使用的纤维素和壳聚糖均为纯天然的生物高分子，无细胞毒性且具备生物相容性；

2、纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫具有低密度(0.006～0.014g/cm^-3)、高比表面积等特点；

3、本发明所述的纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的热导率为0.03～0.032w/(mk)，热体积收缩率低，体积收缩率为3％～10％，能够作为一种新型的隔热保温材料；

4、本发明得到的纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫是一种无细胞毒性、对细胞生长无负作用的绿色复合物，可作为食品包装材料和生物可降解支架；

附图说明

图1为实施例一得到的纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的扫描电镜图；

图2为不同质量比的纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的热导率柱状图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的制备方法按以下步骤实施：

一、对含有纤维素的生物质原料进行化学处理，得到纯化纤维素，然后对纯化纤维素进行机械解纤处理，制备纳米纤维素水悬浊液；

二、将冰醋酸和蒸馏水混合，得到冰醋酸溶液，然后加入壳聚糖，磁力搅拌均匀，得到壳聚糖混合溶液；

三、将步骤一得到的纳米纤维素水悬浊液与步骤二得到的壳聚糖混合溶液混合，搅拌均匀后得到纳米纤维素/壳聚糖复合溶液；

四、对纳米纤维素/壳聚糖复合溶液在-20℃下进行低温冷冻处理，得到冻结的混合溶液；

五、对冻结的混合溶液进行干燥处理，得到纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫；

其中步骤二所述的冰醋酸溶液的浓度为0.1wt％～4.0wt％，壳聚糖混合溶液中壳聚糖的浓度为0.1wt％～5.0wt％。