[发明专利]一种机械法制备壳聚糖及其衍生物纳米纤维的方法

说明书

本发明公开了一种机械法制备壳聚糖及其衍生物纳米纤维的方法。该方法首先将适当长度的壳聚糖纤维或壳聚糖衍生物纤维材料（简称壳聚糖纤维）加入水或适当浓度的碱液或酸液中进行预处理，然后将处理后的纤维进行磨解处理（优选制浆造纸过程中的打浆设备），得到微米级壳聚糖纤维，最后将微米级壳聚糖纤维高压均质，即可制得纳米壳聚糖纤维。经电镜图可知，制得的壳聚糖纤维达到纳米级别。该方法操作简单，便于开展工业化生产，制备出的新形态的纳米壳聚糖纤维，在生物医疗、日用化工及特种材料方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及日化、生物医学等纳米材料领域，具体涉及一种机械法制备壳聚糖及其衍生物纳米纤维的方法。

背景技术

壳聚糖（Chitosan）又称可溶性甲壳质、甲壳胺、几丁聚糖等，化学名为2-氨基-β-1,4-葡聚糖，它是甲壳素脱乙酰基后而得到的一种天然阳离子多糖，壳聚糖及其衍生物具有良好的生物相容性、可降解性、吸湿性、无毒性、抗菌性、成纤性、成膜性及一定的抗菌和抗肿瘤等优异特性，在医药、食品、纺织、日化、环保等领域具有广阔的应用前景。壳聚糖在自然界的分布广泛，有万能多糖的美称，是一种廉价易得的原料。目前纳米壳聚糖材料主要是应用乳剂液滴发、乳化溶剂扩散法、反向胶束法、聚电解质络合的方法制作壳聚糖纳米粒子，也有用冷冻干燥的方法制备壳聚糖纳米纤维。壳聚糖纳米粒子在生物医疗、与金属粒子复合材料方面得到广泛应用，但源于制备方法的限制其制备形态只能是类球形的颗粒，不能制备出其它形态，而纤维形态的纳米壳聚糖又拥有优异的性能，如较大的比表面积、高强度、高结晶度、超精细结构等。冷冻干燥的方法虽然可以制备纳米壳聚糖纤维，但是其制造成本高，处理过程中需要使用液氮，只能停留在实验室阶段，而且其制造尺寸难以控制。所以本发明提出一种机械法制备纳米壳聚糖纤维的方法，本方法基于造纸打浆的原理可以大规模制备纳米壳聚糖纤维，降低纳米壳聚糖纤维制备的成本，同时制备纤维状分丝帚化的纳米壳聚糖纤维。

发明内容

针对目前纳米壳聚糖材料制备方法上存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供了一种机械法制备壳聚糖及其衍生物纳米纤维的方法。该方法采用壳聚糖纤维或壳聚糖衍生物纤维作为主要原料，该方法采用造纸纤维打浆生产的基本工艺，具有工艺简单、可连续生产、采用壳聚糖纤维状原料作为基本生产原料、成本低等优点, 克服目前已有产品操作复杂、纳米壳聚糖形态单一、制备需要超低温环境等缺点；同时，造纸打浆生产过程中工艺技术和设备非常成熟，对原料要求相对较低，参与介质多数可以重复利用，有利于降低成本，实现工业化生产，可有效推动纳米壳聚糖纤维的广泛应用。

本发明的原理是利用壳聚糖纤维或壳聚糖衍生物纤维作为基本原料，首先通过润涨、碱或酸溶液对其进行预处理，再对处理后的纤维原料进行磨（打）浆处理，处理后的原料利用均质机进行纳米均质化处理得到纳米壳聚糖纤维。该方法操作简单、可实现连续化生产，制得纤维状纳米壳聚糖是一种新型的纳米壳聚糖形态，本方法制备出的纳米壳聚糖纤维极具工业、医疗应用价值和社会效益。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现。

一种机械法制备壳聚糖及其衍生物纳米纤维的方法，包括如下步骤：

（1）将壳聚糖纤维或壳聚糖衍生物纤维材料切断成合适的长度（30mm以下），然后采用清水（要求较高条件下可采用去离子水）、稀酸或稀碱对纤维材料进行预处理，使纤维发生润胀，有利于后续处理过程；

（2）将步骤（1）处理完成后的纤维材料进行磨解处理，根据需要对纤维进行切断、分丝帚化和细纤维化等，得纤维浆料；

（3）将步骤（2）所得纤维浆料放入去离子水中，并用疏解机充分疏解稀释成浊液；

（4）将步骤（3）制备的壳聚糖纤维悬浮浊液放入高压均质机中均质，多次重复均质便可制成纳米壳聚糖纤维乳液。