一種纖維素與殼聚糖雜纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，具體設(shè)及一種纖維素與殼聚糖雜纖維的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 殼聚糖，是由甲殼素脫乙獻后得到的一種天然生物多聚物，甲殼素是地球上除蛋 白質(zhì)外數(shù)量最大的含氮天然有機化合物。殼聚糖具有無毒、無副作用、生物相容性好、可生 物降解、不會造成環(huán)境污染等優(yōu)點，可制作超濾膜、分離膜、可食用膜、生物降解膜、醫(yī)用膜、 食品保鮮膜等。因用途廣泛，殼聚糖膜成為業(yè)界當前研究和開發(fā)的熱點。
[0003] 纖維素是自然界主要由植物通過光合作用合成的取之不盡、用之不絕的天然高分 子，主要用于紡織、造紙、精細化工等生產(chǎn)部口。除了傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用外，如何交叉結(jié)合納米 科學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)及仿生學(xué)等學(xué)科進一步有效地利用纖維素資源，開拓纖 維素在納米精細化工、納米醫(yī)藥、納米食品、納米復(fù)合材料和新能源中的應(yīng)用。
[0004] 纖維素和殼聚糖是自然界中可生物降解、生物相容性較好的兩種天然高分子材 料。纖維素是由0-(1 - 4)-鏈接的D-葡萄糖組成，它含有大量徑基，易形成分子內(nèi)和分子 間氨鍵，具有一定的力學(xué)強度，但成膜性較差。殼聚糖是由D-氨基葡萄糖通過0-1,4-糖 巧鍵結(jié)合而成，具有抗菌性及多種生物活性、吸附功能等，但殼聚糖吸水性強，所形成的纖 維或膜材料的濕態(tài)機械強度差，易溶脹，作為醫(yī)用材料的應(yīng)用受到限制。纖維素/殼聚糖復(fù) 合材料具有纖維素和殼聚糖共同的特點，具有生物相容性和可生物降解性。其復(fù)合膜可W 彌補纖維素和殼聚糖存在的不足，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中應(yīng)用有著重要意義。由于纖維素難溶 解，目前主要是通過向殼聚糖的醋酸溶液中添加纖維素粒子的方法制備纖維素/殼聚糖復(fù) 合材料。 陽0化]周家村等（殼聚糖與纖維素纖維混紡織物的染色工藝研究.纖技術(shù)紡織品.2011) 將纖維素與殼聚糖分別處理，簡單混合，不能形成均質(zhì)的雜纖維，纖維素不能與殼聚糖形成 化學(xué)鍵，只是簡單的混合，空間上接近在一起，因此形成的混合纖維不均勻，內(nèi)部有大大小 小的不均勻孔隙，結(jié)構(gòu)性能不穩(wěn)定。
[0006] 匡冰等（纖維素/殼聚糖復(fù)合材料應(yīng)用研究進展，食品工業(yè)科技.2015)采用堿液 處理殼聚糖和纖維素，對殼聚糖和纖維素進行混紡，不能使殼聚糖和纖維素中的活性基團 釋放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種纖維素與殼聚糖雜纖 維的制備方法，利用殼聚糖和纖維素為原料，將纖維素修飾和殼聚糖活性基團暴露于離子 液體混合溶液中，接枝合成為性能優(yōu)良的新型雜纖維。
[0008] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的纖維素與殼聚糖雜纖維的制備方法，包 括如下步驟：
[0009] (1)取纖維素烘干、粉碎獲得纖維素粉末；將纖維素粉末與酸性離子液體混合液 混合，30°C~150°C保溫，加入簇基化試劑，攬拌處理，得到產(chǎn)物A;
[0010] 似取殼聚糖與酸性離子液體混合液混合均勻，30°c~150°C加熱處理，得到產(chǎn)物 B，其中，步驟（1)和步驟（2)中所述的酸性離子液體混合液為離子液體和溶劑的混合物，混 合的質(zhì)量比為離子液體：溶劑=90~99 : 1~10,所述酸性離子液體混合液作為溶劑和 催化劑； 1] 做將步驟（1)和似獲得的產(chǎn)物A和B進行混合，30°C~150°C加熱攬拌均勻反 應(yīng)，得到樣品；
[0012] (4)將步驟（3)獲得的樣品，加入纖維再生試劑洗涂除去樣品中的液體制劑，回收 液體制劑中的離子液體，固體經(jīng)過干燥獲得雜纖維。
[0013] 其中，所述簇基化試劑為馬來酸酢、班巧酸酢和鄰苯二甲酸酢中的任意一種或幾 種的混合物，其中，所述簇基化試劑與纖維素粉末中簇基的摩爾比為1~1.5 : 1。優(yōu)選地， 步驟（1)中纖維素粉末與酸性離子液體混合液的質(zhì)量比為1 : 8~10。
[0014] 優(yōu)選地，步驟（4)中所述的纖維再生試劑為水、甲醇和乙醇中的任意一種，其中， 纖維素再生試劑的用量與步驟（3)反應(yīng)所得的樣品A的體積質(zhì)量比為1~5ml:Ig。
[0015] 優(yōu)選地，所述的酸性離子液體混合液中的溶劑為二甲基亞諷、二甲基甲酯胺和化 晚中的任意一種。
[0016] 優(yōu)選地，所述酸性離子液體為1-乙基-3-甲基咪挫乙酸鹽（圧MIM] [Ac])、1-下 基-3-甲基咪挫乙酸鹽（EMIM] [Ac])、1-酷胺基-3-甲基咪挫乙酸鹽（[AMIM] [Ac])、1-酷 胺基-3-甲基咪挫氯鹽（[AMIM] [Cl])、1-下基-3-甲基咪挫氯鹽UBMIM] [Cl])或1-下 基-3-甲基化晚氯鹽UBmpyM] [Cl])中的任意一種或幾種的組合。
[0017] 通過上述制備方法制備得到的纖維素與殼聚糖雜纖維同樣在本發(fā)明的保護范圍 內(nèi)。本發(fā)明進一步還提出了上述纖維素與殼聚糖雜纖維作為金屬粒子吸附劑的應(yīng)用，如吸 附溶液中銅離子的應(yīng)用。
[0018] 本方法采用離子液體混合溶液作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑，殼聚糖在離子液體中氨鍵 被暫時破壞，活性反應(yīng)基團暴露，有利于雜纖維的接枝反應(yīng)。同時離子液體混合溶液可W很 好地溶解纖維素，促進簇基化試劑酸酢與纖維素反應(yīng)。本方法將溶解狀態(tài)的纖維素和殼聚 糖混合在一起，使其快速均勻融合，避免了殼聚糖和纖維素的部分斷裂，形成的性能良好的 雜纖維，兼具殼聚糖的柔初性和纖維素的剛性。
[0019] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0020] (1)通過本發(fā)明方法制備的雜纖維具有保水性好和熱穩(wěn)定性高，抗菌，環(huán)保的特 點，在物理性質(zhì)方面纖維兼具纖維素的剛性和殼聚糖的柔初性；生物性能方面，兼具殼聚糖 的絲滑、柔初等特性和纖維素的透氣、保濕等特性，無過敏原、無免疫反應(yīng)，性能優(yōu)于纖維素 和殼聚糖；
[0021] (2)本發(fā)明工藝過程簡單、高效、易操作、易于實現(xiàn)大規(guī)?；a(chǎn)，反應(yīng)物在反應(yīng)過 程中穩(wěn)定，不產(chǎn)生副產(chǎn)物。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明工藝流程圖； 陽02引圖2A~圖2C分別為纖維素的沈M圖、實施例5制備的復(fù)合纖維素的沈M圖和殼 聚糖的沈M圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明提供了一種纖維素與殼聚糖雜纖維的制備方法，其工藝流程圖如圖1所 示，包括如下步驟：
[0025] (1)取纖維素洗涂、烘干、粉碎獲得纖維素粉末；將纖維素粉末與酸性離子液體混 合液混合，30°C~150°C保溫，加入簇基化試劑，攬拌處理，完成纖維素的溶解與修飾，得到 產(chǎn)物A; 陽0%] (2)取殼聚糖與酸性離子液體混合液混合均勻，加熱處理，得到產(chǎn)物B，酸性離子 液體混合液作為溶劑和催化劑；
[0027] (3)將步驟（1)和（2)獲得的產(chǎn)物A和B進行混合，加熱攬拌均勻反應(yīng)，得到樣品；
[0028] (4)將步驟（3)獲得的樣品，加入纖維再生試劑洗涂除去樣品中的液體制劑，回收 液體制劑中的離子液體，固體經(jīng)過干燥獲得雜纖維。
[0029] 其中，步驟（1)和步驟（2)中所述的酸性離子液體混合液為離子液體和溶劑的混 合物，混合的質(zhì)量比為離子液體：溶劑=90~99 : 1~10,離子液體為1-乙基-3-甲基 咪挫乙酸鹽（圧MIM]