本發(fā)明涉及高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。具體公開了一種高強度甲殼素/蒙脫土抗菌薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
：各行各業(yè)已經(jīng)開始廣泛的使用高分子材料。然而包裝使用的高分子材料在加工過程中，加入了許多有利于微生物生長的試劑。因此人們在使用過程中，這些材料極易發(fā)生污染。另外，大多數(shù)的高分子材料不易降解，對環(huán)境不友好。例如傳統(tǒng)包裝材料塑料，具有美觀，耐腐蝕，易加工等特點。然而，其材料強度、耐熱度差，不具備抗菌效果，部分塑料材質(zhì)還含有害物質(zhì)。這些缺點使得所包裝的食物將添加更多的添加劑，從而對人體產(chǎn)生毒害。另外，塑料包裝材料的廢棄物難易降解，會對環(huán)境造成污染。不符合建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的要求。甲殼素作為一種可降解的天然生物高分子材料，它來源廣泛，主要存在于蝦殼和蟹殼中，是地球上僅僅次于植物纖維的第二大生物資源，是人類取之不竭的生物資源。其化學名稱為β-(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-d。它是一種安全無毒，綠色環(huán)?？山到獾奶烊徊牧稀？芍苽涑赡ぃM而可以運用到食品包裝等領(lǐng)域。然而，純甲殼素所制備的薄膜強度低，而且不具備抗菌效果。正是這兩點限制了甲殼素薄膜的應(yīng)用和發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種提高甲殼素膜的強度和抗菌效果的甲殼素/蒙脫土抗菌薄膜的制備方法，制得的抗菌薄膜具有高性價比，高性能表征，對材料環(huán)保領(lǐng)域有著重要的意義。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種甲殼素/蒙脫土抗菌薄膜的制備方法，包括步驟如下：(1)制備尿素/堿水體系：將尿素、naoh、雙蒸水按照質(zhì)量比為4:11:85配制而成；(2)甲殼素和蒙脫土粉末在尿素/堿水體系下制備成膜：在質(zhì)量份為100的步驟(1)制備的尿素/堿水體系中加入4份甲殼素粉末，將混合均勻的水體系置于-70℃的冰箱中冷凍1-1.5小時，取出放至室溫解凍并在低溫情況下充分溶解甲殼素粉末；反復(fù)凍融4次以致甲殼素粉末完全溶解；用超純水配制5wt％蒙脫土分散體系溶液，在最后一次甲殼素低溫溶解時將蒙脫土分散體系加入到甲殼素的尿素/堿水體系中攪拌均勻，使得蒙脫土的質(zhì)量占蒙脫土和甲殼素總質(zhì)量的3-15％；將體系分裝到離心管中進行離心，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)，溫度5℃，時間10分鐘；離心去氣泡后，取圓筒形玻璃柱并通過流延法將復(fù)合水凝膠鋪在有機玻璃板上，控制厚度在1mm，并將其置于無水乙醇凝固浴中，放入4℃冰箱中冰浴1-2小時凝固再生成膜；待成膜后，置于水中浸泡去除多余的堿直至復(fù)合膜的ph呈中性；(3)配制5wt％的抗菌劑溶液芐基二甲基十八烷基氯化銨水合物；(4)抗菌復(fù)合薄膜的制備：將步驟(2)制得的膜置于步驟(3)的抗菌劑溶液中，放置在60℃恒溫水浴鍋中4小時；之后，將膜浸泡在5％甘油溶液中5-10分鐘，最后固定在有機玻璃板上晾干。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是，利用蒙脫土的陽離子交換能力和可吸附雜質(zhì)能力，能夠使得甲殼素薄膜的強度性能大大提升，最高可達42.288mpa。由于蒙脫土含量不同，復(fù)合薄膜熱穩(wěn)定性也不同，隨著蒙脫土含量增加，最終分解溫度隨之增加(見圖4a)；不同含量的蒙脫土復(fù)合膜的失重速率小于純甲殼素膜的失重速率(見圖4b)，從而提高了復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性。與抗菌劑的陽離子進行交換使得抗菌劑吸附在薄膜上從而使薄膜具有較好的抗菌效果，彌補了純甲殼素薄膜的強度低和無抗菌效果的不足。甲殼素和蒙脫土價格低廉易得，有效的降低了制備復(fù)合薄膜的成本，提高了其競爭力。同時，復(fù)合薄膜材料更能符合現(xiàn)在所提倡的環(huán)保社會的要求。附圖說明圖1是甲殼素/蒙脫土復(fù)合薄膜與抗菌劑交換過程圖。圖2是不同含量的蒙脫土復(fù)合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；a—純甲殼素膜(0wt％蒙脫土)；b—3wt％蒙脫土復(fù)合膜c；—5wt％蒙脫土復(fù)合膜；d—10wt％蒙脫土復(fù)合膜；e—15wt％蒙脫土復(fù)合膜。圖3是蒙脫土復(fù)合薄膜的蒙脫土含量百分比-抗張強度曲線、斷裂伸長率曲線和彈性模量曲線。圖4是不同含量的蒙脫土的復(fù)合薄膜的溫度-tg/dtg圖。圖5是甲殼素/蒙脫土復(fù)合抗菌薄膜的抑菌圈實驗圖；a—純甲殼素膜(0wt％蒙脫土)；b—3wt％蒙脫土復(fù)合膜；c—5wt％蒙脫土復(fù)合膜；d—10wt％蒙脫土復(fù)合膜；e—15wt％蒙脫土復(fù)合膜。具體實施方式通過以下詳細說明結(jié)合附圖可以進一步理解本發(fā)明的特點和優(yōu)點。所提供的實施例僅是對本發(fā)明方法的說明，而不以任何方式限制本發(fā)明揭示的其余內(nèi)容。【實施例1】純甲殼素膜制備按照表1配方將尿素、naoh、雙蒸水制備成尿素/堿水體系。然后加入甲殼素粉末，將混合均勻的水體系置于-70℃的冰箱中冷凍1-1.5小時，取出放至室溫解凍并在低溫情況下充分溶解甲殼素粉末。反復(fù)凍融4次以致甲殼素粉末完全溶解。將體系分裝到離心管中進行離心，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)，溫度5℃，時間10分鐘。離心去氣泡后，取圓筒形玻璃柱并通過流延法將復(fù)合水凝膠鋪在有機玻璃板上，控制厚度在1mm，并將其置于無水乙醇凝固浴中，放入4℃冰箱中冰浴1-2小時凝固再生成膜。待成膜后，置于水中浸泡去除多余的堿直至復(fù)合膜的ph呈中性。配制抗菌劑溶液，將膜置于溶液中放置在60℃恒溫水浴鍋中4小時。之后，將膜浸泡在5％甘油溶液中5-10分鐘，最后固定在有機玻璃板上晾干。表1高強度抗菌復(fù)合薄膜原料配方原料(100ml)質(zhì)量/質(zhì)量比尿素4gnaoh11g雙蒸水85g甲殼素粉末4g蒙脫土粉末0％甘油5％芐基二甲基十八烷基氯化銨水合物5％所得產(chǎn)品為純甲殼素膜，復(fù)合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2a所示，測得其抗張強度為38.04mpa(見圖3a)。斷裂伸長率為1.783％(見圖3b)。彈性模量e＝2792.843mpa(見圖3c)。純甲殼素膜沒有出現(xiàn)抗菌圈，沒有表現(xiàn)出抗菌活性(見圖5)?！緦嵤├?】3％的蒙脫土質(zhì)量比制得的蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜按照下面配方將尿素、naoh、雙蒸水制備成尿素/堿水體系。然后加入甲殼素粉末，將混合均勻的水體系置于-70℃的冰箱中冷凍1-1.5小時，取出放至室溫解凍并在低溫情況下充分溶解甲殼素粉末。反復(fù)凍融4次以致甲殼素粉末完全溶解。配制5％的蒙脫土分散體系溶液。在最后一次甲殼素低溫溶解時將蒙脫土分散體系加入到甲殼素的尿素/堿水體系中攪拌均勻，使得蒙脫土的質(zhì)量占蒙脫土和甲殼素總質(zhì)量的3％。將體系分裝到離心管中進行離心，轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)，溫度5℃，時間10分鐘。離心去氣泡后，取圓筒形玻璃柱并通過流延法將復(fù)合水凝膠鋪在有機玻璃板上，控制厚度在1mm,并將其置于無水乙醇凝固浴中，放入4℃冰箱中冰浴1-2小時凝固再生成膜。待成膜后，置于水中浸泡去除多余的堿直至復(fù)合膜的ph呈中性。配制抗菌劑溶液，將膜置于溶液中放置在60℃恒溫水浴鍋中4小時。之后，將膜浸泡在5％甘油溶液中5-10分鐘，最后固定在有機玻璃板上晾干就制備得到高強度抗菌復(fù)合薄膜。蒙脫土-復(fù)合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2b所示，測得抗張強度為42.288mpa(見圖3a)。斷裂伸長率為3.802％(見圖3b)。彈性模量e為2853.68mpa(見圖3c)。3wt％蒙脫土復(fù)合薄膜的抑菌圈比于其他含量蒙脫土復(fù)合薄膜抑菌圈表現(xiàn)明顯，顯示出了蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜具有良好的抗菌活性(見圖5)?！緦嵤├?】5％的蒙脫土質(zhì)量比制得的蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜實施例3與實施例2的區(qū)別僅在于蒙脫土粉末的質(zhì)量比為5％。蒙脫土-復(fù)合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2c所示，測得抗張強度為32.863mpa(見圖3a)。斷裂伸長率為4.203％(見圖3b)。彈性模量e為2512.02mpa(見圖3c)。表現(xiàn)出了明顯的抑菌圈，顯示出了蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜具有良好的抗菌活性(見圖5)?！緦嵤├?】10％的蒙脫土質(zhì)量比制得的蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜實施例4與實施例2的區(qū)別僅在于蒙脫土粉末的質(zhì)量比為10％。蒙脫土-復(fù)合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2d所示，測得抗張強度為35.58mpa(見圖3a)。斷裂伸長率為3.6％(見圖3b)。彈性模量e為2494.27mpa(見圖3c)。表現(xiàn)出了明顯的抑菌圈，顯示出了蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜具有良好的抗菌活性(見圖5)。【實施例5】15％的蒙脫土質(zhì)量比制得的蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜實施例5與實施例2的區(qū)別僅在于蒙脫土粉末的質(zhì)量比為15％。蒙脫土-復(fù)合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2e所示，測得抗張強度為28.65mpa(見圖3a)。斷裂伸長率為3.0525％(見圖3b)。彈性模量e為2404.86mpa(見圖3c)。表現(xiàn)出了明顯的抑菌圈，顯示出了蒙脫土/甲殼素復(fù)合薄膜具有良好的抗菌活性(見圖5)。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12