CN102321411A

CN102321411A - 一种增强过滤高分子材料亲水性壳聚糖涂层液及其制备方法

Info

Publication number: CN102321411A
Application number: CN201110174791A
Authority: CN
Inventors: 黄斌; 龚祝南; 陈叶廷
Original assignee: Individual
Current assignee: Huang Bin
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明涉及一种增强过滤高分子材料亲水性壳聚糖涂层液及其制备方法与应用，以重量百分比计，增强过滤高分子材料亲水性涂层液由以下物质构成：0.05‰-1%的壳聚糖，0.5%-10%的醋酸，0.5‰-5%的浸润液（如烷基糖苷APG等），浸润液主要为非离子、阳离子、阴离子和两性离子表面活性剂，其余为水。本发明的壳聚糖涂层液的制备方法，步骤如下：（1）壳聚糖溶液的制取；（2）壳聚糖涂层液的制取。本发明的壳聚糖涂层液，无毒无害，易生物降解，不污染环境，工艺简单，制备成本低，涂层产物的稳定性好，材料经改性后亲水效果明显。本发明用于将疏水性过滤材料改性成亲水性材料，还适用于药用、环保、建筑、印染、化妆品、农业及其他多领域的疏水性材料改性成亲水性材料。

Description

一种增强过滤高分子材料亲水性壳聚糖涂层液及其制备方法

技术领域

本发明涉及医用材料、环保材料及工程材料等技术领域，尤其涉及医用材料领域，本发明涉及一种增强过滤高分子材料亲水性壳聚糖涂层液及其制备方法。

背景技术

高分子材料已经越来越广泛的应用于生产、生活的各个方面。常用的过滤用高分子材料多数为疏水性材料，它们虽然具有良好的热稳定性及耐化学腐蚀性，但是其疏水性的特点限制了其广泛应用，特别是疏水性医用材料过滤过程必须在外压作用下才能通过滤膜，加压过程导致相关生物物质的破坏或失活，如血液过滤器加压过滤易造成红细胞破坏，导致溶血。因此将疏水性的过滤材料改性成为亲水性材料是医用过滤材料应用的基本条件，其改性方法主要有化学法和物理法，化学法主要有接枝法和涂层法，物理法主要有射线辐照、等离子处理等等方法。化学接枝法主要将含亲水性基团的物质接枝到基材表面，由于接枝反应持续时间长，反应过程复杂，反应产物中残留均聚物、单体以及引发剂难以除尽，易造成已知或未知的影响，使得接枝法在实际的生产应用中受到了一定的限制。常用涂层法一方面产物的稳定性差，涂层物易脱落，即使得到稳定的涂层产物，所用涂层液往往采用毒性较大成分，不能应用于医用材料的改性，另一方面是涂层液的热稳定性差，易在高温灭菌条件下失活如：丝素蛋白/聚氨酯涂层液，其中异源性丝素蛋白易诱发受体的免疫反应，造成不良后果，同时还有生产成本高等不利因素，在应用中有明显的局限性。本发明的壳聚糖涂层法所用的主要材料为壳聚糖，具有无毒无害、易生物降解、不污染环境等特性；利用APG溶液作为浸润液，APG是一种非离子表面活性剂，能够有效将壳聚糖溶液带到材料的内部，从而增强涂层效果。该方法工艺简单，制备成本低，涂层产物的稳定性好，适用范围广，同时适用于实验室和大规模的工业化生产。

壳聚糖（chitosan）是一种来源丰富的天然高分子，是一种无定形的半透明物质，无毒、无害、易生物降解，不污染环境，并且具有良好的生物相容性、吸附性、成膜性、吸湿性等特性。壳聚糖由于分子结构中大量游离氨基的存在，其溶解性较强，但它只能溶于酸性的水溶液中，这在一定程度上限制了壳聚糖的应用，但壳聚糖经修饰或其他方法改性后具有良好的水溶性。本发明正是利用壳聚糖涂层液进入到疏水性材料内部，壳聚糖涂层液在涂层过程中形成壳聚糖分子自身或壳聚糖分子与基材间的氢键，构成牢固的网架结构，同时壳聚糖分子暴露出自由氨基和羟基，使疏水材料改性成亲水材料。

APG是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂，兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性, 在自然界中能够完全被生物降解，不会形成难于生物降解的代谢物，从而避免了对环境造成新的污染。在涂层液的使用中其亲水端与疏水端共同作用使壳聚糖涂层液进入到疏水性材料内部，壳聚糖涂层液通过壳聚糖分子自身或与基材间形成的氢键构成网架结构，使得壳聚糖分子暴露出自由氨基和羟基，使疏水材料改性成亲水材料。除了APG外其他的离子或非离子表面活性剂均可发挥APG在涂层中的作用，比如十二烷基氨基丙酸钠、吐温-80等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种疏水性材料改性为亲水性材料的壳聚糖涂层液，该涂层液具有很好的分散性和很强的亲水性。与几乎所有疏水性高分子非织造布及纤维材料反应以后，能有效吸附在材料表面，提高材料的亲水性能。

本发明的另一个目的在于提供上述壳聚糖涂层液的制备方法，该方法工艺简单，制备成本低，产品稳定性好，适用范围广，适用于医用、药用、环保、建筑、印染、化妆品、农业及其他领域。

为了达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

壳聚糖涂层液，以重量百分比计，由全部或部分以下物质构成：

壳聚糖：0.05‰-1%

醋酸：0.5%-10%

APG溶液：0.5‰-5%

其余为水。

壳聚糖涂层液的制备方法，包括如下技术步骤：

A、酸溶性壳聚糖涂层液的制备

1、0.5%-10%醋酸溶液的制备：用水稀释适量的浓的醋酸溶液，配制成体积分数为0.5%-10%的醋酸溶液；

2、0.05‰-1%壳聚糖涂层液的制备：用上述所配的0.5%-10%的醋酸溶解壳聚糖粉末，将壳聚糖粉末加入醋酸溶液中，边加入边搅拌至壳聚糖完全溶解，配制质量分数为0.05‰-1%的壳聚糖的醋酸溶液；

3、在（2）制备好的壳聚糖溶液中缓缓加入0.5‰-5%的APG溶液，边加入边搅拌至混合均匀，即可得到壳聚糖涂层液；

B、水溶性壳聚糖涂层液的制备

（1）将壳聚糖粉末加入水中，边加入边搅拌至壳聚糖完全溶解，配制质量分数为0.05‰-1%的壳聚糖的水溶液；

（2）在（1）制备好的壳聚糖溶液中缓缓加入0.5‰-5%的APG溶液，边加入边搅拌至混合均匀，即可得到壳聚糖涂层液。

上述技术方案中，所述的壳聚糖涂层液用于将PBT、PET、PP、尼龙、聚氨酯等几乎所有疏水性高分子非织造布及纤维改性成亲水性材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明的壳聚糖涂层液，起涂层作用的主要是壳聚糖，通过形成壳聚糖分子自身或壳聚糖分子与基材间的氢键，构成牢固的网架结构，同时壳聚糖分子暴露出自由氨基和羟基，使疏水材料改性成亲水材料；

2. 本发明的壳聚糖涂层液，其中起浸润作用的APG是一种非离子表面活性剂，能够使壳聚糖分子浸入材料的内部，使材料内外表面均匀涂覆，其他非离子或两性离子表面活性剂均能替代APG的作用；

3.本发明的制备工艺简单、操作方便，应用范围广，效果好；

4.本发明用于将疏水性过滤材料改性成亲水性材料，还适用于药用、环保、建筑、印染、化妆品、农业及其他多领域的疏水性材料改性成亲水性材料。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施方式所涉及之范围。

壳聚糖涂层液的制备步骤如下实施例：

实施例1

1、水溶性壳聚糖涂层液的制备

取可溶性的壳聚糖0.05g,溶于1000ml的水中，不断搅拌至完全溶解，然后加入0.5ml的APG溶液混合均匀得乳白色溶液，备用即可；

2、酸溶性壳聚糖涂层液的制备

取非水溶性的壳聚糖0.05g,溶于1000ml的0.5%的醋酸溶液中，不断搅拌至完全溶解，然后加入0.5ml的APG溶液混合均匀得乳白色溶液，备用即可。

实施例2

1、水溶性壳聚糖涂层液的制备

取可溶性的壳聚糖5g,溶于1000ml的水中，不断搅拌至完全溶解，然后加入25ml的APG溶液混合均匀得乳白色溶液，备用即可；

2、酸溶性壳聚糖涂层液的制备

取非水溶性的壳聚糖5g,溶于1000ml的5%的醋酸溶液中，不断搅拌至完全溶解，然后加入25ml的APG溶液混合均匀，得乳白色液，备用即可。

实施例3

1、水溶性壳聚糖涂层液的制备

取可溶性的壳聚糖10g,溶于1000ml的水中，不断搅拌至完全溶解，然后加入50ml的APG溶液混合均匀得乳白色溶液，备用即可；

2、酸溶性壳聚糖涂层液的制备

取非水溶性的壳聚糖10g,溶于1000ml的10%的醋酸溶液中，不断搅拌至完全溶解，然后加入50ml的APG溶液混合均匀得乳白色液液，备用即可。

Claims

1.壳聚糖涂层液，其特征在于：壳聚糖涂层液由壳聚糖溶液与浸润液APG组成，壳聚糖溶液分为两种，一种是壳聚糖溶于酸的酸性溶液，另一种是经修饰或改性的壳聚糖溶于水的水溶液；浸润液除APG外，其他的非离子表面活性剂、阴阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂均可使用；

壳聚糖涂层液以重量百分比计，组分如下：

（1）酸溶性壳聚糖涂层液的组成：

醋酸：0.5%-10%

酸溶性壳聚糖：0.05 ‰-1%

APG溶液：0.5‰-5%

其余为水；

（2）水溶性壳聚糖涂层液的组成：

水溶性壳聚糖：0.05 ‰-1%

APG溶液：0.5‰-5%

其余为水。

2.根据权利要求1所述的壳聚糖涂层液，其特征在于：起涂层作用的是壳聚糖溶液，使用时直接将壳聚糖涂层液涂覆在疏水性材料的内外表面。

3.根据权利要求1所述的壳聚糖涂层液，其特征在于：所述的起浸润作用的是APG溶液，此外非离子表面活性剂、阴阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂均可使用。

4.根据权利要求2所述的壳聚糖涂层液，其特征在于：所述的起涂层作用的壳聚糖涂层液的制备步骤如下：

A、酸溶性壳聚糖涂层液的制备

0.5%-10%醋酸溶液的制备：用水稀释适量的浓的醋酸溶液，配制成体积分数为0.5%-10%的醋酸溶液；

0.05‰-1%壳聚糖涂层液的制备：醋酸将壳聚糖粉末加入（1）中配制好的醋酸溶液中，边加入边搅拌至壳聚糖完全溶解，配制成质量分数为0.05‰-1%的壳聚糖醋酸溶液；

在（2）制备好的壳聚糖溶液中缓缓加入0.5‰-5%的APG溶液，边加入边搅拌至混合均匀，即可得到壳聚糖涂层液；

B、水溶性壳聚糖涂层液的制备

（1）将壳聚糖粉末加入水中，边加入边搅拌至壳聚糖完全溶解，配制质量分数为0.05‰-1%的壳聚糖水溶液；

5.根据权利要求1所述的壳聚糖涂层液，其特征在于：此涂层液适用于将聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、尼龙(Nylon)、聚氨酯(PUR)等高分子织造布、非织造布、纤维材料及其他形态的过滤高分子疏水性材料改性成亲水性材料。

6.根据权利要求1所述的壳聚糖涂层液，其特征在于：除适用于将医用疏水性过滤材料改性成亲水性材料，还适用于药用、环保、建筑、印染、化妆品、农业及其他多领域的疏水性材料改性成亲水性材料。