[发明专利]细菌纤维素溶液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属细菌纤维素溶液的技术领域，特别是涉及一种细菌纤维素溶液的制备方法。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是由微生物产生的细胞外纤维素，又称为微生物纤维素(Microbial Cellulose)，是除植物纤维素之外的另一类由细菌合成的天然惰性材料。细菌纤维素和植物纤维素相比化学结构是一样的，都可以称作β-1，4-葡聚糖，但是与植物纤维素相比，细菌纤维素有很多无可比拟的优越特性，譬如：(1)纤维超细。微纤维组成独特的束状纤维，其宽度大约为100nm左右，厚度为3～8nm，属纳米极纤维，是目前最细的天然纤维，其大小仅为人工合成纤维的1/10；(2)细菌合成纤维素的速度和产率要比植物高许多，每个微生物每小时至少可聚合1.5×10⁸个葡萄糖分子，以平面静态浅盘培养，年产量在10t/666.7m²左右，是一个季度同面积棉产量的100倍；(3)高化学纯度。以100％纤维素的形式存在，不含植物纤维素中的半纤维素、木质素和其它细胞壁成分等杂质，提纯过程简单；(4)高聚合度。(5)高结晶度。(6)高抗张强度和弹性模量。BC经洗涤、干燥后，杨氏模量可达10GPa，经热压处理后，杨氏模量可达30GPa，比有机合成纤维的强度高4倍；(7)高持水量(或称高亲水性)。其内部有很多“孔道”，具有良好的透气、透水性能，能吸收60～700倍于其干重的水份，即有非凡的持水性，并具有高湿强度；(8)极佳的形状维持能力和抗撕力。BC膜的抗撕能力比聚乙烯膜和聚氯乙烯膜要强5倍；(9)优秀的生物亲和性、生物相容性、生物适应性和良好的生物可降解性；(10)生物合成时性能和形状的的可调控性。通过调节培养条件，可得到不同高级结构或化学性质有差异的BC。(11)可利用广泛的原料进行生产。正是因为细菌纤维素在纯度、吸水性、生物相容性、物理和机械性能上的优良特性，所以人们十分重视它在各个领域的应用研究，尤其在食品、新型伤口包扎敷料、人造皮肤、高强度纸、音箱振动膜、膜过滤材料、医用纺织材料等领域已经进入实用化阶段，并在其它很多领域也显示出十分广泛的商业化应用潜力。

但是，细菌纤维素产品的形态结构比较单一(一般是膜状或颗粒状)，目前主要是作为食品、食品添加剂、膜材料和填充剂使用。细菌纤维素由于结晶区内强烈的分子内和分子间的氢键作用，以及具有很高的聚合度和高结晶度的特征而比较难溶解，从而使其应用范围和领域受到很大限制。目前，已报道的用于细菌纤维素溶解的有离子液体[BMIM]Cl和LICl/DMAC体系。但这几种溶解体系都具有一定的缺点，譬如[BMIM]Cl具有一定的毒性，而LICl/DMAC体系价格相对偏高，只适合实验室研究。因此研究细菌纤维素的溶解体系和开发新型溶解方法具有很重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种细菌纤维素溶液的制备方法，该制备过程简单，不需要先对纤维素材料进行衍生或者活化等预处理，能耗少，适合于工业化生产。

本发明的一种细菌纤维素溶液的制备方法，包括：

(1)按照1∶1-1∶2的摩尔比混合N-甲基咪唑与烯丙基氯，在50-100℃水浴中加热、回流、搅拌，5-15个小时后得到褐色液体，经旋转蒸发得到褐色透明液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑(1-allyl-3-methylimidazolium chloride，[AMIM]Cl)；

或按照1∶1-1∶2的摩尔比混合N-甲基咪唑与1-氯丁烷，在50-100℃水浴中加热、回流、搅拌，5-15个小时后得到褐色液体，经旋转蒸发得到无色透明液体氯代1-丁基-3-甲基咪唑(1-butyl-3-methylimidazolium chloride，[BMIM]Cl)；

(2)按照0.1∶100-5∶100的重量比混合细菌纤维素与上述离子液体，30-100℃水浴加热、搅拌，溶解得到细菌纤维素溶液。

所述的细菌纤维素是干燥的或含水凝胶物。