纤维素/壳聚糖复合材料的制备与应用研究进展

纤维素/壳聚糖复合材料利用纤维素提高了共混材料的力学性能,同时保持了壳聚糖优良的生物相容性和抗菌性,无毒无污染。但是二者分子内和分子间含有大量的氢键,使得在水和常规有机溶剂中很难溶解,限制了复合材料的加工和应用,离子液体的出现为二者的溶解和复合提供了新的思路。综述了纤维素/壳聚糖复合材料的制备方法、制备体系及在工业吸附、生物医疗、食品包装和纺织工业领域的应用,重点介绍了离子液体在此复合材料制备过程中的应用,以为纤维素/壳聚糖复合材料的制备工艺和应用发展提供参考。     

可完全生物降解的壳聚糖-纤维素或淀粉复合材料

综述了正在开发的可完全生物降解的壳聚糖-纤维素和壳聚糖-淀粉复合材料的制各方法。这种材料可广泛应用于食品包装和农业中。埋入土壤中能在3个月内完全分解，不会污染环境。     

纳米纤维素/壳聚糖复合膜的制备和性能

目的获得力学性能和阻隔性能优异的食品包装用壳聚糖膜。方法通过超声法由糠醛渣纤维素制备纳米纤维素(NCC),将其与壳聚糖(CS)共混流延制备纳米纤维素/壳聚糖复合膜(NCC-CS)。结果复合膜中NCC质量分数为5%时,NCC-CS的拉伸强度比纯CS膜提高了30%,NCC-CS的透湿量比纯CS膜降低了24%。SEM分析结果表明NCC-CS复合膜微观结构致密。FT-IR和XRD的分析结果表明CS与NCC间存在着较强的相互作用。结论 NCC的加入对CS膜的力学性能和阻隔性能的提高有促进作用。     

壳聚糖/硫化汞纳米复合材料制备与表征

用Hg(NO3)2和TAA为原料,以壳聚糖为模板于室温条件下在水溶液中合成了粒度分布均匀、分散性好的HgS纳米粒子。产物为球形的多晶粒子,平均粒径为20nm,属于立方闪锌矿结构。合成的纳米晶具有良好的光学性能,与体相材料相比表现出明显的量子尺寸效应。用XRD、TEM-SAED、HRTEM、Uv-vis、FT-IR和PL等实验手段对产物进行了分析和表征,并对HgS纳米晶的形成机理进行了初步探讨。     

纤维素增强壳聚糖/普鲁兰多糖包装材料的研究

目的研究纤维素增强壳聚糖/普鲁兰多糖包装材料的制备及性能改善。方法采用溶液流延的方法,在壳聚糖和普鲁兰多糖溶液中,加入不同比例的微晶纤维素用于增强复合薄膜的力学、阻氧及阻湿性能。通过电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等手段对复合膜进行结构表征,并对复合材料的阻隔性能、拉伸性能进行测试。结果经过微晶纤维素增强的复合薄膜的拉伸强度以及断裂伸长率得到了很好的增强,阻隔性能也得到了提高。结论微晶纤维素对于PET/壳聚糖/普鲁兰多糖复合包装薄膜具有较好的增强效果。     

细菌纤维素/壳聚糖复合多孔支架材料的制备与表征

利用细菌纤维素水凝胶膜和壳聚糖为原料,介绍了多孔复合支架的制备方法,并利用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、元素分析及力学性能测试对多孔复合支架的特性进行了研究。结果表明,复合多孔支架的表面孔径变大、孔隙率下降,但依然呈三维网络结构;壳聚糖的加入有可能取代水分而与细菌纤维素分子链形成分子间相互作用,使细菌纤维素的链规整度下降,结晶度指数由0.82下降至0.61;力学性能有所下降,拉伸强度从140MPa下降至134MPa;这种复合多孔支架由于具有良好的生物相容性可以应用于生物医学领域,如辅料、组织工程支架等。     

壳聚糖/羧甲基纤维素复合膜的制备及性能研究

用溶液共混法制备了三种不同质量比例的壳聚糖/羧甲基纤维素(1/2、1/1、2/1)复合膜。用IR、XRD、SEM和倒置显微镜对其进行了结构表征;并对这些膜的吸水溶胀性及力学性能进行了测试;最后用三种不同的模拟体液对其进行了体外浸泡实验以考察其降解性能。结果表明,这些复合膜各组分有很好的组分相容性,发生了一定的相互交联作用,且当两组分比例为1∶1的复合膜其拉伸强度可达55.65M Pa,其吸水率和体外降解性能也是最理想的膜,可望用作引导骨组织再生膜。     

功能化氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的制备及力学性能研究

以壳聚糖为基体、氧化石墨烯为活性增强相,采用溶液复合的方法制备了氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料。为使氧化石墨烯均匀地分散在壳聚糖溶液中,对氧化石墨烯的表面进行了功能化处理。通过TEM、SEM、XRD、TGA和力学实验对氧化石墨烯的分散性,复合材料的结晶性能、热性能和力学性能进行了分析。研究结果表明,表面处理后的氧化石墨烯均匀分散于壳聚糖溶液中,未出现絮凝和团聚现象,复合材料中氧化石墨烯也以层片堆叠的方式存在。复合材料中壳聚糖基体的结晶峰位置和结晶度不随氧化石墨烯的加入而改变。复合材料的杨氏模量随着氧化石墨烯含量的增加而提高,断裂伸长率随氧化石墨烯含量增加而降低;当氧化石墨烯含量达到5%(质量分数)后,材料由韧性变为脆性,强度降低。复合材料的热稳定性随着氧化石墨烯含量的增加而提高。     

纤维素纳米晶/聚乳酸复合材料的制备与性能

用酸解法制备了纤维素纳米晶(CNC),然后用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯通过自由基聚合的方法对CNC进行包覆改性,制得改性纤维素纳米晶(m-CNC),再将m-CNC和聚乳酸(PLA)通过溶液浇注法制备复合材料。利用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜、广角X射线衍射、力学和降解性能测试研究了m-CNC/PLA复合材料的结构与性能。结果表明,酸解法制备的棒状CNC直径约为5 nm~26 nm,长度约为40 nm~380 nm。随着m-CNC含量的增加,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度呈上升趋势,当m-CNC的含量为8%时,m-CNC/PLA复合材料的拉伸强度与纯PLA的相比增加了43.3%。在PLA中加入适量的CNC或m-CNC,PLA的结晶度提高而晶粒尺寸减小。m-CNC的加入减缓了m-CNC/PLA复合材料在模拟体液中的降解速率,但加速了其在土壤中的降解。     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖/羧甲基纤维素三元复合骨修复材料的制备和性能研究

用溶液共混法在常温常压下制备了不同比例的纳米羟基磷灰石/壳聚糖/羧甲基纤维素三元复合骨修复材料.用燃烧实验、IR、XRD、SEM及TEM对复合材料的组成结构及形貌进行了分析和观察,并初步研究了其力学性能.结果表明该复合材料中纳米羟基磷灰石均匀分散在壳聚糖和羧甲基纤维素网络结构中,三组分间还产生了一定的相互作用,其形态、尺寸及结构与自然骨类似,且其抗压强度比纳米羟基磷灰石/壳聚糖二元复合材料更高;同时,通过调节各组分比例,可制得不同抗压强度的复合材料.因此,该三元复合材料可望作为一种新型可降解的非承重部位骨修复材料,在生物医学材料的研究中具有重要意义.     

炭黑/聚氨酯泡沫导电复合材料的开发

制备了以聚氨酯软泡为基体的炭黑 /聚氨酯泡沫导电复合材料 ,研究了炭黑的用量及交联剂、扩链剂、偶联剂等助剂对复合材料电学及力学性能的影响。     

天然细菌纤维素增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备及性能

将天然纤维-细菌纤维素（BC）作为增强材料加入不饱和聚酯树脂（UPR）基体中,采用RTM工艺制备BC/UPR复合材料,并对其力学性能、吸湿性能进行了研究。通过紫外辐照方法探讨了BC/UPR复合材料的降解性能。研究结果表明:通过对细菌纤维素的表面改性,在亲水性的天然纤维和疏水性的高聚物基体之间形成了化学键结合,提高了BC/UPR复合材料的力学性能;BC纤维体积分数的增加也有助于提高力学性能, 当纤维体积分数为20%时,该复合材料拉伸强度最高可达152.9MPa; BC/UPR复合材料的吸湿过程符合Fick定律,吸湿可导致力学性能下降; BC/UPR复合材料吸收光能后,表面含氧官能团数量增加,发生一定程度的光降解。      

碳化氧化石墨烯/壳聚糖超级电容器电极复合材料的制备及表征

采用Ar氛烧结碳化法在600℃、700℃、800℃及900℃下制备了基于氧化石墨烯（GO）/壳聚糖复合材料的超级电容器电极材料。通过XRD、SEM、FTIR及循环伏安等电化学手段,系统评价了碳化的GO/壳聚糖复合材料作为超级电容器电极材料的可能性。通过与文献报道的纯壳聚糖碳化材料的相关性能进行比较,结果表明：碳化GO/壳聚糖复合材料力学性能较纯壳聚糖碳化材料提高约67%,而且具有良好的电容器材料的性质。800℃碳化GO/壳聚糖复合材料样品的比电容达131 F/g,1 500次充放电后比电容保持率达97%。     

连续碳纤维/尼龙6热塑性复合材料的吸湿及力学性能

利用热压工艺制备了三种不同等温结晶时间的连续碳纤维（CF）增强尼龙6（PA6）单向复合材料,并分别研究了吸湿前后连续CF/PA6复合材料单向板的0°拉伸、90°拉伸、弯曲和层间剪切性能变化。结果发现,CF/PA6复合材料的0°拉伸、90°拉伸、弯曲和层间剪切强度（模量）分别下降了10%~37%（0~0.6%）、35%~46%（62%~64%）、53%~61%（16%~28%）和5%~31%。结合SEM断面观察和抛光金相显微学给出了吸湿对CF/PA6复合材料性能的影响机制。      

聚乙二醇对纤维素纳米晶体/聚羟基丁酸戊酸酯复合材料性能的影响

为了探讨聚乙二醇(PEG)对纤维素纳米晶体(CNCs)/聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)复合材料性能的影响规律,采用熔融共混法制备了PEG-CNCs/PHBV复合材料。采用环境扫描电镜(ESEM)、DSC、偏光显微镜(POM)、TG、力学试验机表征了复合材料的界面形貌、结晶性能、力学性能。结果表明,PEG的加入使CNCs/PHBV复合材料的断面由光滑变得粗糙,断口凹凸不平;PEG-CNCs/PHBV复合材料球晶尺寸减小,球晶结构产生缺陷,熔融过程转变成两个熔融峰,熔融温度T_m从167.8℃下降到165.1℃,此外,PEG的加入增加了复合材料分子链的移动性,结晶变得困难,结晶度X_c从54.3%下降到50.2%,熔融结晶温度T_(mc)从99.8℃下降到73.5℃;PEG的加入提高了CNCs/PHBV复合材料的冲击强度和拉伸断裂伸长率,25wt%PEG添加量时,较纯PHBV最大增幅分别为56.4%和96.3%,但杨氏弹性模量和拉伸强度不断下降;PEG的加入使复合材料热解过程由一步热解转化成两步,25wt%PEG添加量时,第一步热解中的最快分解温度(T_(max1))从281.5℃上升到285.3℃;第二步热解中的最快分解温度(T_(max2))从371.5℃上升到394.3℃。因此,PEG的加入可以改善CNCs与PHBV界面相容性和结晶性能,从而提高CNCs/PHBV复合材料韧性、塑性和热稳定性。     

Characteristics and degradation of chitosan/cellulose acetate microspheres with different model drugs

In this study, chitosan/cellulose acetate microspheres (CCAM) were prepared by W/O/W emulsification and solvent evaporation as a drug delivery system. The microspheres were spherical, free-flowing and non-aggregated. The CCAM had good flow and suspension ability. The loading efficiency of different model drugs increased with the increasing hydrophobicity of the drug. The loading efficiency of 6-mercaptopurine (6-MP) was more than 30% whereas that of ranitidine hydrochloride (RT) or acetaminophen (ACP) was only 10%. The pH values of solution affected the swelling ability of CCAM and the relative humidity had little effect on the characteristics of CCAM when it was not more than 75%. The CCAM system had a good effect on the controlled release of different model drugs. However, the release rate became slower with the increase of the hydrophobicity of drugs. The release rate of CCAM loaded with hydrophilic RT was almost 60% during 48 h and the release rate of CCAM loaded with hydrophobic drug of 6-MP was not more than 30%. In the meantime, the CCAM system was degradable in vitro and the degradation rate was faster in lysozyme solution than that in the medium of PBS. So the CCAM system was a degradable promising drug delivery system especially for hydrophobic drugs.     

泡沫型吸油复合材料的制备及其吸油性

为解决污水中的油类污染问题,采用环保无毒的三元乙丙橡胶(EPDM)作为基体,金矿提纯后的废弃矿渣粉作为填料,利用熔融共混及模压发泡的方法,制备出一种低价、高效的泡沫型吸油复合材料(废弃矿渣粉/EPDM).研究了填料、交联剂(DCP)和发泡剂(AC)的用量对复合材料吸油率的影响,讨论了相应复合材料的保油率,并从EPDM自身结构、交联剂DCP及废弃矿渣粉的添加量等方面对复合材料的吸油机理进行了分析.实验结果表明:废弃矿渣粉含量为10phr,DCP含量为2phr,AC含量为4phr是复合材料的最佳配比.非泡沫型复合材料的吸油率比交联EPDM的吸油率提高了101.46%;泡沫型复合材料比非泡沫型复合材料的吸油率再次提高389.82%.     

碱式硫酸镁晶须/橡胶复合材料的制备

将超声分散后的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷改性碱式硫酸镁晶须（KH550-MgOS_W）分散液加入天然胶乳（NR）中,对其进行补强,制得绿色环保高性能的KH550-MgOS_W/NR复合材料。系统研究了KH550-MgOS_W/NR复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能。结果表明,用KH550改性后的MgOS_W与橡胶基体具有很好的相容性。KH550-MgOS_W/NR复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能均比纯胶有所提高。当KH550-MgOS_W与NR质量比为4%时,KH550-MgOS_W/NR复合材料的各项性能均达到最佳,300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、交联密度比纯胶胶膜分别提高了25.0%、36.8%、37.3%、11.4%、44.2%,垂直燃烧等级由FV-1提高到了FV-0级,比纯胶的起始热降解温度（T₀）、最大热降解温度（T_p）和终止热降解温度（T_f）分别提高了6.2℃、5.2℃和4.1℃。     

Biocompatibility and characteristics of chitosan/cellulose acetate microspheres for drug delivery

In this work, chitosan/cellulose acetate microspheres (CCAM) were prepared by the method of W/O/W emulsion with no toxic reagents. The microspheres were spherical, free flowing, and non-aggregated, which had a narrow size distribution. More than 90% of the microspheres had the diameter ranging from 200 to 280 μm. The hemolytic analysis indicated that CCAM was safe and had no hemolytic effect. The implanted CCAM did not produce any significant changes in the hematology of Sprague-Dawley (SD) rats, such as white blood cell, red blood cell, platelet, and the volume of hemoglobin. In addition, the levels of serum alanine aminotransferase, blood urea nitrogen, and creatinine had no obvious changes in SD rats implanted with CCAM, surger thread, or normal SD rats without any implantation. Thus, the CCAM had good blood compatibility and had no hepatotoxicity or renal toxicity to SD rats. Furthermore, CCAM with or without the model drug had good tissue compatibility with respect to the inflammatory reaction in SD rats and showed no significant difference from that of SD rats implanted with surgery thread. CCAM shows promise as a long-acting delivery system, which had good biocompatibility and biodegradability.