CN106633214A - 一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料的熔融制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料的熔融制备方法，属于生物材料领域。将壳聚糖和纳米氧化锌和酸溶液混合，所述壳聚糖与酸溶液的质量比为1：1.2‑2.0，所述纳米氧化锌的质量占总固含量的3‑10%，然后置于密炼机中，60℃‑90℃下混炼5‑15min，形成热塑性复合材料。本发明方法制备过程简单，并且得到的是一种热塑性材料，可以在不需要处理的条件下直接二次成型。本发明可以为壳聚糖复合材料的制备提供一种大量且连续化生产的加工方法。

Description

一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料的熔融制备方法
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料的熔融制备方法，属于生物材料领域。
背景技术
保鲜膜可减少新鲜食品在流通过程中发生的品质变化，防止物理、化学和生物等外来因素的损害。壳聚糖是一种来源丰富的天然高分子材料，其化学性质稳定，本身无毒，具有良好的生物相容性和抗菌特性，因而被广泛应用于生物材料、医药、食品及环保等领域，但纯的壳聚糖在实际应用中抗菌性能并不理想。纳米氧化锌是一种新型的纳米抗菌材料，与普通氧化锌相比，具有比表面积大、粒径小等特点，且因为纳米氧化锌颗粒细、活性高、无毒可食，且具有紫外遮蔽性，已被广泛应用于防晒型化妆品和抗菌防臭材料中。因为纳米氧化锌的热稳定性高且成本较低，所以在复合膜的制作过程中添加纳米氧化锌，可增强复合膜抑菌效果，同时膜的机械性能也随之发生变化。近年来，壳聚糖/纳米氧化锌复合膜的制备已被广泛的研究并且报道，发现纳米壳聚糖的加入不仅可以提高壳聚糖材料的抗菌性，同时材料的机械性能也会提高，此种材料在食品包装领域有广阔的应用前景。
目前，用于制备壳聚糖/纳米氧化锌复合膜所使用的方法主要为液相合成法，包括电化学沉积法、静电纺丝法、逐层组装法和溶胶凝胶法等，但这些方法不仅对反应设备要求高，技术难度大，安全性差。而且溶剂用量大，污染重，不符合绿色化学的理念。因此用溶液法生产壳聚糖/纳米氧化锌复合材料存在很大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种壳聚糖/纳米氧化锌复合抗菌膜的熔融制备方法。
发明人在研究工作中发现，壳聚糖可以在少量稀酸溶液的作用下，在加工机械中熔融加工，用此种方法所得到的材料具有热塑加工性，可以直接二次成型。由于纳米氧化锌也可以溶解在酸性溶液中，因此，选择合适的酸作为溶剂及增塑剂，使得熔融加工制备壳聚糖/纳米氧化锌复合材料成为可能。
本发明技术方案是，一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料的熔融制备方法，过程如下：
将壳聚糖、纳米氧化锌和酸溶液混合，所述壳聚糖与酸溶液的质量比为1：1.2-2.0，所述纳米氧化锌的质量占总固含量的3-10%，然后置于密炼机中，60℃-90℃下混炼5-15min，形成热塑性复合材料。
所述壳聚糖的脱乙酰度大于80%。
所述酸溶液为可以溶解壳聚糖的所有酸。所述酸的浓度根据酸的种类不同而不同，如盐酸6-10wt%，醋酸8%-90%，柠檬酸8%-90%等。
本发明的壳聚糖/纳米氧化锌的熔融制备方法，由于加入的溶剂量较少，所得到的产品在表观上仍是固体，可以直接在其他成型设备（如热压机等）上二次加工，因此是一种壳聚糖复合材料材料扩大化及连续生产比较合适的方法。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是仅用少量酸溶液即可熔融制备固相的热塑性壳聚糖材料，并且材料的结构与性能可以通过调节酸溶液的种类和用量得到调控。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：将粘度为900mPa·s、脱乙酰度为82.6%的壳聚糖，与质量分数为8%的盐酸溶液混合（壳聚糖与盐酸的质量比例为1：1.5），然后倒入密炼机中80℃反应15min得到热塑性壳聚糖（命名CZ0）。
实施例2：将粘度为900mPa·s、脱乙酰度为82.6%的壳聚糖，加入固含量为3%的纳米氧化锌, 与质量分数为8%的盐酸溶液混合（壳聚糖与盐酸的比例为1：1.5），然后倒入密炼机中80℃反应15min制备热塑性壳聚糖复合材料（命名CZ3）。
力学性能表明，CZO的断裂强度和伸长率分别为2.7MPa和14.1%，而CZ3的断裂强度和伸长率分别为2.5MPa和18.0%，与纯热塑性壳聚糖相比，3%纳米氧化锌含量复合材料的断裂伸长率提高，表面氧化锌与壳聚糖大分子之间存在较强氢键作用，从而在一定氧化锌浓度范围内材料的力学性能可以得到改善。上述结果也可说明，此种改性方法是成功的。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟知本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料的熔融制备方法，其特征在于：
将壳聚糖、纳米氧化锌和酸溶液混合，所述壳聚糖与酸溶液的质量比为1：1.2-2.0，所述纳米氧化锌的质量占总固含量的3-10%，然后置于密炼机中，60℃-90℃下混炼5-15min，形成热塑性复合材料。
2.根据权利要求1所述的熔融制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的脱乙酰度大于80%。
3.根据权利要求1所述的熔融制备方法，其特征在于，所述酸为可以溶解壳聚糖的所有酸。
4.根据权利要求3所述的熔融制备方法，其特征在于，所述酸为盐酸。
5.根据权利要求4所述的熔融制备方法，其特征在于，所述酸为质量浓度6-10%的盐酸。
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