李興揚(yáng)，林劉送，馮丹丹，劉園園

(安徽工程大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

殼聚糖(CTS)具有良好的生物相容性、抑菌、止血、可降解性、無抗原性、易加工、良好的成膜性且來源廣泛［1-2］。纖維素具有良好的親水性，原料豐富且成膜性能也比較好［3］。

殼聚糖的共混體系可以涂敷在傷口上，有益于傷口的治愈，也可作為人工皮膚，有利于凝血和傷口的修復(fù)。因此，殼聚糖在食品及農(nóng)產(chǎn)品、醫(yī)藥、紡織、化工、造紙等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。殼聚糖可以制成各種各樣的膜，如食品保鮮涂膜、可食用膜和生物可降解包裝膜、分離濾膜、防水膜、醫(yī)療用膜等，越來越受到人們的重視［4-7］。羅黎敏等［8］研究了醋酸纖維素-殼聚糖共混超濾膜的制備和性能。胡思前等［9］在微波輻射條件下，通過交聯(lián)反應(yīng)制備了一系列CTS/PEG 共混膜，研究了交聯(lián)時(shí)間、交聯(lián)劑用量、微波功率、PEG 用量等對共混膜的力學(xué)性能、吸水性能和透光性能的影響。

本文在超聲波條件下，以殼聚糖和二乙胺基乙基纖維素為基本原料，甲醛作為交聯(lián)劑制備共混膜，考察制備條件對其彈性模量和斷裂伸長率的影響，為進(jìn)一步研制殼聚糖-纖維素共混膜提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

殼聚糖(CTS)，工業(yè)級;二乙胺基乙基纖維素(DEC)、冰乙酸、甲醛均為分析純。

KQ-400KDB 高功率數(shù)控超聲清洗器;XLW(L)-PC 智能電子拉力機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

量取40 mL 5%的乙酸溶液于燒杯中，加入適量二乙胺基乙基纖維素，攪拌，完全溶解后加入適量殼聚糖，劇烈攪拌至溶解完全。加入適量甲醛溶液，置入高功率數(shù)控超聲清洗器內(nèi)反應(yīng)30 min。在室溫下靜置脫泡，將其倒在干凈的玻璃板上，使膜液順延流過玻璃板，在65 ℃下干燥成膜。共混膜用5%氫氧化鈉溶液浸泡3 min，用蒸餾水沖洗數(shù)次，在室溫下晾干。

2 結(jié)果與討論

2.1 共混比對拉伸彈性模量的影響

甲醛用量2.0 mL，反應(yīng)時(shí)間2 min，超聲波功率400 W 的條件下，共混比二乙胺基乙基纖維素與殼聚糖的質(zhì)量比m(DEC)∶m(CTS)，對共混膜彈性模量的影響見圖1。

圖1 共混比對彈性模量的影響Fig.1 Influence of blend ratio on tensile modulus

由圖1 可知，隨著纖維素用量的增加，共混膜的拉伸彈性模量呈先提高后降低的趨勢。當(dāng)共混比為1 ∶1.5 時(shí)，拉伸彈性模量最大。

2.2 甲醛用量對拉伸彈性模量的影響

在共混比1 ∶1，反應(yīng)時(shí)間2 min，超聲波功率400 W 的條件下，甲醛用量對共混膜彈性模量的影響見圖2。

圖2 交聯(lián)劑用量對拉伸彈性模量的影響Fig.2 Effect of the volume of crosslinking agent on tensile modulus

由圖2 可知，隨著交聯(lián)劑用量的增加，共混膜的拉伸彈性模量逐漸增大，甲醛用量為2.0 mL 時(shí)，彈性模量達(dá)到最大，隨后基本保持穩(wěn)定。

2.3 交聯(lián)時(shí)間對拉伸彈性模量的影響

在共混比1 ∶1，甲醛用量2.0 mL，超聲波功率400 W 的條件下，交聯(lián)時(shí)間對共混膜彈性模量的影響見圖3。

圖3 反應(yīng)時(shí)間對拉伸彈性模量的影響Fig.3 Influence of reaction time on tensile modulus

由圖3 可知，交聯(lián)時(shí)間3.0 min 時(shí)，共混膜的拉伸彈性模量最大;大于3 min 時(shí)，彈性模量略有減少。

2.4 超聲波功率對拉伸彈性模量的影響

在共混比1 ∶1，甲醛用量2. 0 mL，交聯(lián)時(shí)間2 min 的條件下，超聲波功率對共混膜彈性模量的影響見圖4。

圖4 超聲波功率對拉伸彈性模量的影響Fig.4 Influence of ultrasonic power on tensile modulus

由圖4 可知，隨著功率的增加，共混膜的拉伸彈性模量呈先增大后減小的趨勢，在360 W 時(shí)達(dá)到最大。

2.5 正交優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)4 因素3 水平的正交實(shí)驗(yàn)，共混比、交聯(lián)劑用量、反應(yīng)時(shí)間和超聲波功率，以混合膜的拉伸彈性模量和斷裂伸長率為考察指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1 可知，在共混比為1 ∶2，甲醛為2 mL，超聲波交聯(lián)時(shí)間3 min 和超聲波功率400 W 時(shí)(A3B2C2D3)所得共混膜的拉伸彈性模量最大;在共混比為1 ∶2，甲醛1 mL，超聲波交聯(lián)時(shí)間3 min 和超聲波功率360 W 時(shí)(A3B1C2D2)共混膜的斷裂伸長率最大。

表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 The results of orthogonal test

3 結(jié)論

使用甲醛作為交聯(lián)劑在微波輻射的條件下，成功制備了殼聚糖/二乙胺基乙基纖維素共混膜，方法簡單，反應(yīng)時(shí)間短;在單因素的基礎(chǔ)上，通過正交實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化方案:共混比為1 ∶2，甲醛體積為2 mL，超聲波交聯(lián)時(shí)間3 min 和超聲波功率400 W 時(shí)(A3B2C2D3)所得共混膜的拉伸彈性模量最大;在共混比為1 ∶2，甲醛體積為1 mL，超聲波交聯(lián)時(shí)間3 min和超聲波功率360 W 時(shí)(A3B1C2D2)共混膜的斷裂伸長率最大。

［1］ 楊文進(jìn)，楊欣，翁連進(jìn)，等. 殼聚糖樹脂在廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.應(yīng)用化工，2014，3(3):527-530.

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［9］ 胡思前，龔耀庭，張遠(yuǎn)方.微波交聯(lián)CTS/PEG 共混膜的制備及性能研究［J］.工程塑料應(yīng)用，2006，34(10):19-22.