堿性溶劑體系殼聚糖凝膠膜制備表征及增強(qiáng)研究.pdf

1、殼聚糖作為自然界第二大類天然多糖，在科研和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。隨著近年來多糖類物質(zhì)堿性溶劑體系的提出，關(guān)于殼聚糖的科學(xué)研究和生產(chǎn)加工都取得了重大突破，改善了以往研究和生產(chǎn)中難以克服的力學(xué)性能差、能耗等問題，同時(shí)該體系下制備得到的材料性質(zhì)有明顯提高，為人工軟骨、人工皮膚、離子吸附等提供了材料基礎(chǔ)。因此本文將著力于研究此方法下制得的殼聚糖水凝膠膜的力學(xué)強(qiáng)度、結(jié)晶性、微觀孔徑結(jié)構(gòu)等，評(píng)價(jià)其在醫(yī)用材料中的應(yīng)用可能和潛在價(jià)值。同時(shí)提出多糖組分共混和離

2、子增強(qiáng)兩種方法來進(jìn)一步改善該殼聚糖水凝膠膜的性能。
　　1.提出一種制備高強(qiáng)度殼聚糖水凝膠膜的新方法——LiOH/尿素堿性體系溶解殼聚糖，醇酸凝固浴中反相沉析凝膠成膜。該方法不需交聯(lián)劑，無復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，條件簡(jiǎn)單，無毒物殘留。與傳統(tǒng)酸溶解堿沉析體系制備得到的殼聚糖水凝膠膜相比，該新方法制備得到的殼聚糖水凝膠膜力學(xué)性能優(yōu)異，4％純殼聚糖凝膠膜拉伸強(qiáng)度為1.98MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為297％。而酸體系殼聚糖制得的水凝膠膜不足0.1MPa，

3、增強(qiáng)近20倍。實(shí)驗(yàn)表明，堿性體系下制得的殼聚糖水凝膠膜力學(xué)性能與殼聚糖濃度呈正線性關(guān)系，2％～4％濃度范圍內(nèi)，4％力學(xué)性能最佳。SEM結(jié)果表明，兩種體系制得的殼聚糖水凝膠膜微觀孔徑結(jié)構(gòu)差異明顯，堿體系下制備的水凝膠膜孔徑均勻致密，孔徑分布為50～200 nm，孔與孔之間連接緊密，孔徑均勻，孔徑大小隨濃度增加而減少;而傳統(tǒng)酸凝膠膜方法的孔徑分布均在200μm以上。因而，調(diào)控孔徑結(jié)構(gòu)是殼聚糖凝膠膜力學(xué)性能增強(qiáng)的重要原因。
　　2.在堿

4、性溶解體系下制備得到殼聚糖/海藻酸鈉(CS/SA)共混水凝膠膜。該水凝膠膜力學(xué)強(qiáng)度好，4％CS/1％SA水凝膠膜拉伸強(qiáng)度為1.82MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為412％，水凝膠膜韌性明顯增強(qiáng)，斷裂伸長(zhǎng)率比純殼聚糖增加39％。SEM結(jié)果表明，體系內(nèi)殼聚糖比例與孔徑成反比:2％CS/3％SA孔徑分布為40～60μm，3％CS/2％SA孔徑分布為10～30μm，4％CS/1％SA孔徑分布為5～20μm，形狀均勻、規(guī)則，呈現(xiàn)出一種微米孔徑結(jié)構(gòu)。首先海藻酸

5、鈉增大了殼聚糖水凝膠膜的孔徑，同時(shí)改變用量還可以調(diào)控微觀孔徑，增強(qiáng)水凝膠膜韌性。
　　3.通過金屬離子復(fù)合殼聚糖，使殼聚糖水凝膠膜力學(xué)性能大幅提高。胺基/離子摩爾比為2/3條件下，Zn2+復(fù)合殼聚糖凝膠膜拉伸強(qiáng)度為3.06MPa，斷裂伸長(zhǎng)率418％，比復(fù)合前提高55％、41％; Cu2+、Mg2+復(fù)合效果略差于Zn2+，但拉伸強(qiáng)度也能提高36％以上。SEM結(jié)果表明，摩爾比為2/3，Cu2+復(fù)合孔徑最大，Zn2+復(fù)合孔徑最小。摩爾比