[发明专利]一种纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料，其由纳米纤维素的表面经聚多巴胺改性，再接枝聚乙二醇制得，聚乙二醇为氨基或巯基化修饰且甲氧基封端的聚乙二醇。同时提供其相应的制备方法。本发明的纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料可再次分散于水、N’N‑二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙醇等极性溶剂中，分散性好、无沉降现象发生，热稳定好，且由于复合材料仅局限于对纳米纤维素（CNCs）的表面改性，CNCs的纳米晶体结构不受影响。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米纤维素（纤维素纳米晶体，Cellulose Nanocrystals，CNCs）是一类长度在几百纳米、宽度为几十纳米的纺锤型、高长径比的一维纳米材料，通常由微晶纤维素经强酸水解后制得。CNCs具有超高的杨氏模量、抗拉强度及极低的热膨胀系数，可作为一种高性能材料增强剂，在凝胶材料、膜材料、高分子生物医用材料等方面具有潜在的应用（Habbi Y, etal., Chemical Reviews, 2010, 110(6), 3479-3500）。然而，由于CNCs表面富含羟基、极性高、氢键作用强，极易发生不可逆团聚，导致其无法有效分散到待增强的基体中，而更多的是以悬浮液的形式保存和使用，进而限制了其广泛应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料，同时提供其相应的制备方法是本发明的另一发明目的。

基于上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料，其由纳米纤维素的表面经聚多巴胺改性，再接枝聚乙二醇制得，聚乙二醇为氨基或巯基化修饰且甲氧基封端的聚乙二醇。

所述纳米纤维素、聚多巴胺、聚乙二醇的质量比为（4-15）︰1︰（2-15）。

所述聚乙二醇的分子量为1000-10000。

制备纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料的方法，包括以下步骤：

1）搅拌条件下，向浓度为0.2-2wt%的纳米纤维素水性悬浮液中依次添加弱碱性缓冲剂和多巴胺盐酸盐混合，混合体系pH值大于8.5，反应后，反应时间大于等于12h，离心、透析，透析时，截留分子量为10K-300K，得纳米纤维素/聚多巴胺悬浮液；

2）向步骤1）的纳米纤维素/聚多巴胺悬浮液中添加弱碱性缓冲剂，使混合体系pH值为大于8.5，再加入氨基或巯基化修饰且甲氧基封端的聚乙二醇，于30-55℃下，搅拌12-48h，离心、透析、冷冻干燥，得纳米纤维素/聚多巴胺/聚乙二醇复合材料；透析时，截留分子量为10K-300K。

步骤1）和2）中弱碱性缓冲剂为三（羟甲基）氨基甲烷，离心条件：离心转速9000-10000r/min，离心时间为10-15min；步骤1）混合及反应时，搅拌转速为500-2000 r/min，反应时间为12-48 h。

步骤1）和2）透析条件：室温下，透析24-48h；步骤2）搅拌转速为100-500 r/min。

多巴胺是一种神经递质，含邻苯二酚和氨基官能团，其在弱碱性水溶液中可发生氧化自聚合反应，得到聚多巴胺（Polydamine, PDA），PDA具有强黏附性，可在不同基质，甚至于超疏水表面形成涂层，涂层厚度可控，且具有很高的稳定性。

PEG是一种电中性的聚合物，可溶解于水和大多数的有机溶剂，具有良好的生物相容性，可降解性，防止非特异性蛋白吸附等优良性质，在生物医用领域，如药物缓释及显影等方面被广泛用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：