CN102773028A - 尼龙膜n+表面交联壳聚糖改性膜材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明尼龙膜N+表面交联壳聚糖改性膜材料的制备方法，属于膜表面改性技术领域。用浓碱溶液使尼龙膜表面水解，得到活化后的尼龙膜，然后与壳聚糖的酸性溶液进行偶合交联，制成尼龙膜表面交联壳聚糖的改性膜材料。本发明方法工艺简单，成本低廉。依此法改性后的尼龙膜比原始尼龙膜的活性基团数量增加了，且具有良好的亲水性性能，以及优良的机械韧性和结合性能，应用更加广泛，具体如免疫分析、蛋白及DNA分析、胶体金检测卡、环境中有毒有害物质如重金属离子吸附清除等。
Description
技术领域
本发明属于膜表面改性技术领域。涉及一种工艺简单、无毒的尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法。改性后的尼龙膜材料的表面亲水性增加，韧性、吸附性能提高，且用途更广泛。
背景技术
尼龙膜是一种合成的长链聚酰胺薄膜，在–30～110℃温度范围内具有良好的稳定性，它具有优异的耐热、高冲击强度，弹性变形小，耐摩擦等性能。因其综合性能较突出，尼龙膜作为一种塑料基材已在工业领域广泛应用。由于其膜上带有正电荷，可对核酸和蛋白质等具有强的结合能力，尼龙膜作为生物化学和分子生物学领域的主要实验耗材，已广泛应用于分子印迹、杂交实验和超滤膜等方面。但在实际应用中，尼龙膜还存在亲和性小，结合性能低，灵敏度低，再生能力弱，机械强度小，易脆裂等技术问题。
壳聚糖是一种线性链状多糖，由自然界广泛存在的氨基多糖—甲壳素在浓碱作用下脱乙酰得到的产物。壳聚糖具有良好的生物活性、生物相容性、生物可降解性以及抗菌、止血、消炎等优良性能，且壳聚糖无毒，也容易得到，是一种理想的膜材料。已被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，具有较大的亲水性，且具有较强的化学反应能力，另外，壳聚糖特有的性质使其形成的薄膜具有机械强度高，弹性好等优点。目前有关对尼龙膜进行交联壳聚糖改性，以期提高尼龙膜的吸附能力和机械强度，拓展其应用范围的研究还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和存在的问题，进而提供一种工艺简单、无毒的尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法。制备后的尼龙膜比原始尼龙膜的活性基团数量增加了，具有良好的亲水性能，以及优良的机械韧性和结合性能，且具有更广的实用性，具体如免疫分析、蛋白及DNA分析、胶体金检测卡、环境中有毒有害物质如环境激素吸附清除等。
本发明涉及尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法，按照下述步骤进行：（1）以尼龙膜为基膜，用浓碱溶液使基膜表面水解，得到活化后的尼龙膜，洗干净，待用；（2）将壳聚糖溶于酸性溶液，制成1-4﹪(质量比浓度)壳聚糖的酸性溶液，待用；（3）将表面已水解活化的尼龙膜与1-4﹪壳聚糖的酸性溶液在20～45℃反应，偶联壳聚糖，形成尼龙膜表面交联壳聚糖的改性膜材料。
其中步骤（1）中所用的碱性水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水等；所用碱性水溶液浓度为0.1﹪—60﹪(W/W) ；尼龙膜的孔径为0.5-3μm。
其中步骤（2）中壳聚糖的酸性溶液为壳聚糖的盐酸溶液、壳聚糖的硝酸溶液或壳聚糖的磷酸溶液。
其中步骤（3）中将表面已水解活化的尼龙膜与1-4﹪壳聚糖的酸性溶液的比例为1:100-20:100 (质量比)。
本发明提供一种尼龙膜表面交联壳聚糖改性膜的制备方法。用浓碱溶液使尼龙膜表面水解，得到活化后的尼龙膜，然后与壳聚糖的酸性溶液进行偶合交联，制成尼龙膜表面交联壳聚糖的改性膜材料。本发明方法工艺简单，成本低廉。依此法改性后的尼龙膜比原始尼龙膜的活性基团数量增加了，且具有良好的亲水性性能，以及优良的机械韧性和结合性能。且可用在环境污染治理等方面，如对环境中有毒有害物质、环境激素，重金属离子的吸附清除。
具体实施方式
实施例1：将孔径为0.5 μm的尼龙膜放于1﹪(W/W) 氢氧化钠水溶液中水解30分钟，将活化好的尼龙膜取出用去离子水洗干净，吸干待用。取壳聚糖0.1g溶于盐酸溶液中，制成1﹪(质量比浓度)壳聚糖的盐酸溶液。将已活化好的尼龙膜1片，置于1﹪壳聚糖的盐酸溶液中，盐酸溶液的溶度为15﹪(体积比)。在30℃下，振荡反应3小时。取出该膜，将膜表面的溶液吸干，然后用去离子水洗干净，将膜于80℃烘箱干燥30分钟，常温干燥保存，即可得到尼龙膜交联壳聚糖的改性膜。
经壳聚糖交联改性后的尼龙膜对重金属离子的吸附性能试验如下：将10ml含不同浓度的金属离子溶液装入10ml离心管中，然后在每根离心管中装入相同质量的吸附剂(上述改性制得的膜，干重为0.02)，盖上盖子，室温下静置14h。水溶液中重金属离子的浓度由原子吸收光谱仪(PerkinElmer instruments AAS800 USA)测定。所有试验重复3 次，取平均值。Cu离子吸附量(qe)为1. 3547 mmol/g; Hg离子吸附量(qe)为1.2174 mmol/g; Pb离子吸附量(qe)为1.8902mmol/g。此外，对医用水中内毒素的清除实验结果表明，改性后的尼龙膜对内毒素的去除率在95%以上。
实施例2：将孔径为1.5 μm的尼龙膜放于35﹪(W/W) 氢氧化钾水溶液中水解45分钟，将活化好的尼龙膜取出用去离子水洗干净，吸干待用。取壳聚糖0.2g溶于硝酸溶液中，制成2﹪(质量比浓度)壳聚糖的硝酸溶液。将已活化好的尼龙膜1片，置于2﹪壳聚糖的硝酸溶液中，硝酸溶液的溶度为40﹪(体积比)。在20℃下，振荡反应3小时。取出该膜，将膜表面的溶液吸干，然后用去离子水洗干净，将膜于80℃烘箱干燥30分钟，常温干燥保存，即可得到尼龙膜交联壳聚糖的改性膜材料。
经壳聚糖交联改性后的尼龙膜对重金属离子的吸附性能试验如下：将10ml含不同浓度的金属离子溶液装入10ml离心管中，然后在每根离心管中装入相同质量的吸附剂(上述改性制得的膜，干重为0.02)，盖上盖子，室温下静置14h。水溶液中重金属离子的浓度由原子吸收光谱仪(PerkinElmer instruments AAS800 USA)测定。所有试验重复3 次，取平均值。Cu离子吸附量(qe)为1. 0468mmol/g; Hg离子吸附量(qe)为1.4315mmol/g; Pb离子吸附量(qe)为2.0142mmol/g。此外，对医用水中内毒素的清除实验结果表明，改性后的尼龙膜对内毒素的去除率在96%以上。
实施例3：将孔径为3 μm的尼龙膜放于60﹪(W/W) 氢氧化钾水溶液中水解45分钟，将活化好的尼龙膜取出用去离子水洗干净，吸干待用。取壳聚糖0.4g溶于磷酸溶液中，制成4﹪(质量比浓度)壳聚糖的磷酸溶液。将已活化好的尼龙膜1片，置于4﹪壳聚糖的磷酸溶液中，磷酸溶液的溶度为40﹪(体积比)。在20℃下，振荡反应3小时。取出该膜，将膜表面的溶液吸干，然后用去离子水洗干净，将膜于80℃烘箱干燥30分钟，常温干燥保存，即可得到尼龙膜交联壳聚糖的改性膜材料。
经壳聚糖交联改性后的尼龙膜对重金属离子的吸附性能试验如下：将10ml含不同浓度的金属离子溶液装入10ml离心管中，然后在每根离心管中装入相同质量的吸附剂(上述改性制得的膜，干重为0.02)，盖上盖子，室温下静置14h。水溶液中重金属离子的浓度由原子吸收光谱仪(PerkinElmer instruments AAS800 USA)测定。所有试验重复3 次，取平均值。Cu离子吸附量(qe)为0. 9847 mmol/g; Hg离子吸附量(qe)为1.0873 mmol/g; Pb离子吸附量(qe)为1.9406mmol/g。此外，对医用水中内毒素的清除实验结果表明，改性后的尼龙膜对内毒素的去除率在94%以上。
Claims (4)
1. 尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：（1）以尼龙膜为基膜，用浓碱溶液使基膜表面水解，得到活化后的尼龙膜，洗干净，待用；（2）将壳聚糖溶于酸性溶液，制成质量比浓度为1-4﹪壳聚糖的酸性溶液，待用；（3）将表面已水解活化的尼龙膜与1-4﹪壳聚糖的酸性溶液在20～45℃反应，偶联壳聚糖，形成尼龙膜表面交联壳聚糖的改性膜材料。
2. 根据权利要求1所述的尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法，其特征在于其中步骤（1）中所用的碱性水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨水；所用碱性水溶液质量比浓度为0.1﹪—60﹪；尼龙膜的孔径为0.5-3μm。
3.根据权利要求1所述的尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法，其特征在于其中步骤（2）中壳聚糖的酸性溶液为壳聚糖的盐酸溶液、壳聚糖的硝酸溶液或壳聚糖的磷酸溶液。
4.根据权利要求1所述的尼龙膜表面交联壳聚糖改性材料的制备方法，其特征在于其中步骤（3）中将表面已水解活化的尼龙膜与1-4﹪壳聚糖的酸性溶液的质量比例为1:100-20:100 。
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