CN109776883A - 一种ncc/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法，以改性魔芋葡甘聚糖为原料，加入NCC，制得一种新型复合薄膜材料。首先用硫酸酸解微晶纤维素得到NCC，用氯乙酸对魔芋葡甘聚糖进行改性，将NCC与改性魔芋葡甘聚糖混合加入助剂然后搅拌、胶磨、均质、消泡得到膜溶液，将膜溶液倒入磨具内自然干燥揭膜得到NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜。本发明制得的薄膜具有柔韧性好、机械强度高、可降解、热稳定性高优点，而且无害、绿色、环保，是一种环境友好型复合薄膜；本发明制备工艺简单，操作简单，成本低，实用性强。

Description

一种NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种可降解薄膜的制备方法，尤其是涉及一种NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法，属于复合薄膜材料技术领域。

背景技术

魔芋葡甘聚糖是从天然植物魔芋球茎中分离、提取的一种非离子型水溶性高分子多糖，分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β-1,4-糖苷键连接，作为一种可再生天然资源，魔芋葡甘聚糖来源充足，可生物降解，具有亲水性、凝胶性、成膜性等多种特性，以及化学可修饰的官能团，可广泛应用于食品、医药、化工以及生物领域。其水溶胶在适当条件下可成膜，成为绿色包装薄膜的前景广阔。但单纯的魔芋葡甘聚糖薄膜由于魔芋葡甘聚糖吸水性强，耐水性差，在水中的溶胀度高，溶胶的流变性及稳定性差，为其更广泛的应用带来极大不便。利用魔芋葡甘聚糖上活泼基团的化学性质，对魔芋葡甘聚糖进行改性，能提高薄膜综合性能。

纳米晶纤维素（nanocrystalline cellulose简称NCC）有高的强度和模量，大的比表面积，高的长径比、环境效益和低成本，还有许多独特的性质，包括优良的物理性质、生物活性、生物可降解性、生物相容性和低毒性。纳米纤维素做为一种新型的纳米补强填料与传统的增强材料相比，具有以下优势：(1)丰富的可再生资源；(2)低成本；(3)低密度；（4）高比强度和高比强模量；(5)环境友好材料。

专利号为CN201410087546.5的中国专利公开了一种改性魔芋葡甘聚糖复合膜及其制备方法，该魔芋葡甘聚糖复合膜由以下重量份数的原料制成：魔芋葡甘聚糖含量>95%的魔芋精粉100份,甘油0.01~35份,去离子水70份，硅溶胶0.01~0.6份，采用甘油作为增塑剂，可明显改善共混膜的力学性能和光学性能，硅溶胶作为分散剂，有利于膜液的共混互溶，能明显提高材料的拉伸强度和透光率，配方中使用的均为无毒、无害、绿色、环保的食品原料，是一种新型的可食性包装复合薄膜。

专利号为CN201410811196.2的中国专利公开了一种高强度魔芋葡甘聚糖抗菌纳米复合薄膜的制备方法，其特征是：取二氧化硅包覆纳米银线，配制成质量百分比浓度为0.1%~0.5%的二氧化硅包覆纳米银线水溶液；按二氧化硅包覆纳米银线与魔芋葡甘聚糖质量比为1：1~200的比例将魔芋葡甘聚糖加入到二氧化硅包覆纳米银线水溶液中，得到混合溶液；将混合溶液静置12~18小时后，倒入模具中，经干燥，制成复合薄膜；将复合薄膜置于碱的水溶液中，在30~40℃的温度下浸泡3~8小时，然后取出用水洗至中性，干燥，即制得高强度魔芋葡甘聚糖抗菌纳米复合薄膜材料。该发明制得的抗菌纳米复合薄膜具有柔韧性好、机械强度高、以及抗菌等优点，可用作环境友好型包装材料。

专利号为CN201310029969.7的中国专利公开了一种氧化石墨烯/魔芋葡甘聚糖可降解复合薄膜材料的制备方法，其特征是：配制质量百分比浓度为0.01%~1%的氧化石墨烯水溶液；按氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：1~200的比例，搅拌下将魔芋葡甘聚糖加入到氧化石墨烯水溶液中，在30℃~60℃搅拌0.5~3小时，静置，得到膜溶液；将膜溶液倒入制膜的模具中，置于干燥箱中干燥，冷却，揭膜，制得复合膜；将复合膜置于戊二醛水溶液中，在5℃~60℃反应1~5小时，取出，烘干，即制得氧化石墨烯/魔芋葡甘聚糖可降解复合薄膜材料。该发明制得的材料具有机械性能好、热稳定性高、可降解、生物相容性好等优点，可用作组织工程支架材料或包装材料。

现有技术中，复合薄膜大多是合成高分子，合成高分子是不可再生的石化产品，由于石油资源的日益枯竭，同时部分材料具有的难降解性，这无疑在一定程度上增大了环境的压力。因此，天然可降解的高分子复合材料已逐渐成为人们的研究热点。通过天然高分子替代石油产品不仅可以节省资源和合理利用资源，一定程度上也有助于缓解国家能源危机。因此寻找具有生物可降解的环境友好型材料替代复合薄膜材料中的石油分子，已成为材料开发研究的一个趋势。现在技术中，尚未见有关NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜制备方法的文献报道。

本发明的目的旨在克服现有技术中魔芋葡甘聚糖薄膜力学强度低热稳定性差等问题，提供一种NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法。本发明以改性魔芋葡甘聚糖为原料，加入NCC，制得一种新型复合薄膜材料；该材料具有柔韧性好、机械强度高等优点，可用于包装的环境友好型材料。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法，包括以下顺序的步骤：

（1）用硫酸将微晶纤维素在40-55℃下水解，将得到的纳米悬浮液用去离子水洗至pH达到中性，离心得到NCC悬浮液；

（2）魔芋精粉置于乙醇溶液中溶胀，调节pH值至8～9，搅拌反应，干燥，在真空抽滤得到魔芋葡甘聚糖；

（3）将（2）得到的魔芋葡甘聚糖放入乙醇溶液中，加入氯乙酸，调节pH值至8～9，搅拌反应并干燥，得到改性魔芋葡甘聚糖；

（3）将改性魔芋葡甘聚糖加到蒸馏水中，保温搅拌至全部溶胀，然后缓慢加入NCC悬浮液、聚乙烯醇、聚乙二醇和甘油并搅拌得到混合溶液，然后将混合溶液加入胶体磨中打磨均匀，再加入均质机中均质，将均质后的混合溶液消泡得到膜溶液；

（4）将膜溶液倒入模具中，自然干燥后揭膜得到NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜。

本发明的有益技术效果在于：

本发明制得的薄膜具有柔韧性好、机械强度、可降解、热稳定性高优点；本发明制备工艺简单，操作简单，成本低，实用性强。无害、绿色、环保，是一种环境友好型复合薄膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

（1）用硫酸将微晶纤维素在40℃下水解，将得到的纳米悬浮液用去离子水洗至pH达到中性，离心得到NCC悬浮液；

（2）魔芋精粉置于乙醇溶液中溶胀，调节pH值至8，搅拌反应，干燥，在真空抽滤得到魔芋葡甘聚糖；

（3）将（2）得到的魔芋葡甘聚糖放入乙醇溶液中，加入氯乙酸，调节pH值至8，搅拌反应并干燥，得到改性魔芋葡甘聚糖；

（3）将改性魔芋葡甘聚糖加到蒸馏水中，保温搅拌至全部溶胀，然后缓慢加入NCC悬浮液、聚乙烯醇、聚乙二醇和甘油并搅拌得到混合溶液，然后将混合溶液加入胶体磨中打磨均匀，再加入均质机中均质，将均质后的混合溶液消泡得到膜溶液；

（4）将膜溶液倒入模具中，自然干燥后揭膜得到NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜。

制得的薄膜拉伸强度：176 MPa 、断裂伸长率：84.1%

实施例2

（1）用硫酸将微晶纤维素在50℃下水解，将得到的纳米悬浮液用去离子水洗至pH达到中性，离心得到NCC悬浮液；

（2）魔芋精粉置于乙醇溶液中溶胀，调节pH值至9，搅拌反应，干燥，在真空抽滤得到魔芋葡甘聚糖；

（3）将（2）得到的魔芋葡甘聚糖放入乙醇溶液中，加入氯乙酸，调节pH值至9，搅拌反应并干燥，得到改性魔芋葡甘聚糖；

（3）将改性魔芋葡甘聚糖加到蒸馏水中，保温搅拌至全部溶胀，然后缓慢加入NCC悬浮液、聚乙烯醇、聚乙二醇和甘油并搅拌得到混合溶液，然后将混合溶液加入胶体磨中打磨均匀，再加入均质机中均质，将均质后的混合溶液消泡得到膜溶液；

（4）将膜溶液倒入模具中，自然干燥后揭膜得到NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜。制得的薄膜拉伸强度：189MPa、断裂伸长率：73.8%。

上述仅为本发明两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜的制备方法，包括以下顺序的步骤：

（1）用硫酸将微晶纤维素在40-55℃下水解，将得到的纳米悬浮液用去离子水洗至pH达到中性，离心得到NCC悬浮液；

（2）魔芋精粉置于乙醇溶液中溶胀，调节pH值至8～9，搅拌反应，干燥，在真空抽滤得到魔芋葡甘聚糖；

（3）将（2）得到的魔芋葡甘聚糖放入乙醇溶液中，加入氯乙酸，调节pH值至8～9，搅拌反应并干燥，得到改性魔芋葡甘聚糖；

（3）将改性魔芋葡甘聚糖加到蒸馏水中，保温搅拌至全部溶胀，然后缓慢加入NCC悬浮液、聚乙烯醇、聚乙二醇和甘油并搅拌得到混合溶液，然后将混合溶液加入胶体磨中打磨均匀，再加入均质机中均质，将均质后的混合溶液消泡得到膜溶液；

（4）将膜溶液倒入模具中，自然干燥后揭膜得到NCC/改性魔芋葡甘聚糖可降解薄膜。