[发明专利]一种细菌纤维素/棒状黏土复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种细菌纤维素/棒状黏土复合膜及其制备方法，属于生物材料技术领域。

背景技术

细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)是由醋酸杆菌属等细菌生产的一种高性能微生物合成材料，与植物纤维素相比，无木质素、果胶和半纤维等伴生物，具有高结晶度(可达95％，植物纤维素为65％)和高的聚合度(DP值2000～8000)，其弹性模量为一般植物纤维的数倍至数十倍以上，且抗张强度高。此外，细菌纤维素较高的生物相容性、适应性及良好的生物可降解性等独特性能使其在生物医学、组织工程、食品以及纺织等领域得到了广泛应用。

天然丰富的棒状粘土具有亲水性和优异的机械强度以及其超强的吸附能力。近年来，吸附性材料与黏土矿物复合的方法，包括掺杂、表面包覆、抽滤和原位培养等均被尝试，然而吸附效果均不理想，且掺杂量不易调控，形成的复合膜的强度差。

文献1(Processing of alumina-coated clay–diatomite composite membranes for oily wastewater treatment，H.-J.Yeom et al./Ceramics International 42(2016)5024–5035)报道了一种通过简单的压制和浸涂路线，使用廉价的原料在低至1000℃的温度下在空气中制备无裂纹的氧化铝涂覆的粘土-硅藻土复合膜，但其吸附性不好，材料的孔隙率等不如纳米纤维，具有很好的粘附性，其适用范围受限。文献2(PVDF/palygorskite composite ultrafiltration membranes with enhanced abrasion resistance and flux，J.Ji et al./Journal of Membrane Science 495(2015)91–100)报道了坡缕石(PGS)，一种天然丰富的纳米棒状粘土材料具有亲水性能和优良的机械强度，用作聚偏二氟乙烯(PVDF)超滤膜中的增强填料，以提高抗磨损性，但其在吸附性能不佳。

由于细菌纤维素表面羟基的作用，棒状黏土与细菌纤维素混合时存在容易团聚，不能很好分散等问题。另外，细菌纤维素的水相溶剂包含高浓度的氢氧化钠和盐类，易使棒状黏土因发生盐效应而析出，导致细菌纤维素与棒状黏土难以混合均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细菌纤维素/棒状黏土复合膜及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种细菌纤维素/棒状黏土复合膜的制备方法，具体步骤如下：

将细菌纤维素絮搅拌粉碎成粒径不大于10μm的细菌纤维素粉末，真空干燥，按细菌纤维素粉末与棒状黏土粉末的质量比为10～100:1，将干燥的细菌纤维素与棒状黏土粉末混合，超声除气，抽滤，冻干，制得细菌纤维素/棒状黏土复合膜。

所述的细菌纤维素经灭菌、除杂及脱色处理。

所述的搅拌速度为8000～12000rpm，搅拌时间为10～20min。

所述的真空干燥时间为12～18h。

优选地，所述的细菌纤维素粉末与棒状黏土粉末的质量比为20:1。

所述的超声除气时间为15～20min。

所述的抽滤时间3～5min，冻干时间24～36h。

上述方法制备得到的细菌纤维素/棒状黏土复合膜，所述的复合膜由细菌纤维素/棒状黏土混合而成，复合膜中棒状黏土均匀分散于细菌纤维素纳米纤维基体中。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

本发明将棒状黏土与细菌纤维素混合，棒状黏土在复合膜中充当纤维素膜机械性能的强化材料以及吸附改性材料，通过控制细菌纤维素粉末与棒状黏土粉末的质量比，对复合膜的厚度、机械强度等性能进行调控。本发明方法简单，制得的复合膜具有三维纳米网状结构，纤维直径均一，具有良好的生物相容性，可作为吸附材料对污染物、油、有害气体等杂质进行吸附，在组织工程、生物传感器包覆材料、化妆品、护肤品以及医用敷料等领域中具有潜在的应用前景。

附图说明

图1是实施例1制得的细菌纤维素/棒状黏土复合膜的XPS图。

图2是原始细菌纤维素(A)、实施例2制得的细菌纤维素/棒状黏土复合膜(B)和对比例2制得的细菌纤维素/棒状黏土复合膜(C)的SEM图。

图3是实施例1、实施例2和实施例3制得的细菌纤维素/棒状黏土复合膜的BET图。

具体实施方式