[发明专利]聚乙烯醇/聚氧化乙烯协同增强甲壳素材料及制法和用途

说明书

本发明公开了一种聚乙烯醇/聚氧化乙烯协同增强甲壳素材料及其制备方法和用途，该材料的制备方法包括以下步骤：将甲壳素加入到含有NaOH和尿素的溶液中，再加入聚氧化乙烯和聚乙烯醇，经过冷冻‑解冻过程将原料溶解，得到甲壳素溶液；将溶液离心脱泡后，将甲壳素溶液流延并凝胶化后形成膜，用稀酸溶液浸泡几分钟，再用水冲洗以除去膜中残留的氢氧化钠和尿素得到甲壳素湿膜；将甲壳素湿膜加压加热处理后得到增强的干态甲壳素膜。本发明中，PEO和PVA的应用不仅提高了甲壳素材料的力学性能(包括拉伸强度和弯曲强度)，也有效地改善了材料的脆性。

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种聚乙烯醇/聚氧化乙烯协同增强甲壳素材料及其制备方法和用途。

背景技术

甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的天然高分子，具有良好的生物相容性、生物可降解性、免疫调节及伤口愈合、促骨修复和抗血栓等性能，在生物医用材料、食品添加及包装、水处理等领域有潜在的应用前景。甲壳素结晶度高，含有大量的分子内和分子间氢键，不溶于水和大部分有机溶剂且熔点温度高于分解温度，加工性能差，限制了甲壳素的应用。

目前，利用一些特殊方法制备甲壳素，如溶剂溶解、低温冷冻、共混复合等，不仅耗时、耗能，也不适合规模的工业化生产，得到的甲壳素湿膜的强度较差，难以操作和连续加工，因而难以实际应用。目前作为生物材料使用的主要是甲壳素的脱乙酰产物——壳聚糖。壳聚糖的可加工性也较差，力学性能一般，难以实现一些特殊性能。

由于甲壳素的溶解性能和可塑性较差，难以加工成型具有一定应用价值的可降解性材料制品。

发明内容

为了克服甲壳素溶解性能和有关力学性能较差的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种聚乙烯醇/聚氧化乙烯协同增强甲壳素材料的制备方法，该方法以NaOH/尿素水溶液体系溶解甲壳素，利用聚氧化乙烯(Polyoxyethylene PEO)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcoholPVA)与甲壳素共溶制备一种增强的水溶性高分子甲壳素新型材料。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制得的增强甲壳素材料。相对于现有同类产品，本发明增强甲壳素材料的力学性能(包括湿态或干态下的强度)得到加强，生物相容性优良。

本发明的再一目的在于提供上述的增强甲壳素材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种增强甲壳素材料的制备方法，包括以下步骤：

将甲壳素加入到含有NaOH和尿素的溶液中，再加入聚氧化乙烯和聚乙烯醇，经过冷冻-解冻过程将原料溶解，得到甲壳素溶液；将溶液离心脱泡后，将甲壳素溶液流延并凝胶化后形成膜，用稀酸溶液浸泡几分钟，再用水冲洗以除去膜中残留的氢氧化钠和尿素得到甲壳素湿膜；将甲壳素湿膜加压加热处理后得到增强的干态甲壳素膜；

所述的冷冻-解冻过程，是将反应物在-50～-70℃冷冻12～24小时，然后常温下解冻；该过程可以重复若干次；

上述方法中，聚氧化乙烯和聚乙烯醇也可以在其他原料冷冻-解冻一次后再加入；

所述的聚氧化乙烯或聚乙烯醇的加入量分别为甲壳素用量的1-8wt％，优选5wt％；

所述含有NaOH和尿素的溶液，其中NaOH的浓度是6～14wt％，优选11wt％；尿素的浓度是2～6wt％，优选4wt％；

所述的甲壳素溶液中，甲壳素的浓度是1～3wt％，优选2wt％；

所述甲壳素溶液流延是在光滑表面上操作，优选在玻璃上操作；凝胶化的温度是50～60℃；

所述的稀酸溶液是HCl溶液、H₂SO₄溶液或醋酸溶液，浓度优选1wt％；