一种纤维素与壳聚糖杂纤维的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物化工领域，具体设及一种纤维素与壳聚糖杂纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002] 壳聚糖，是由甲壳素脱乙献后得到的一种天然生物多聚物，甲壳素是地球上除蛋 白质外数量最大的含氮天然有机化合物。壳聚糖具有无毒、无副作用、生物相容性好、可生 物降解、不会造成环境污染等优点，可制作超滤膜、分离膜、可食用膜、生物降解膜、医用膜、 食品保鲜膜等。因用途广泛，壳聚糖膜成为业界当前研究和开发的热点。
[0003] 纤维素是自然界主要由植物通过光合作用合成的取之不尽、用之不绝的天然高分 子，主要用于纺织、造纸、精细化工等生产部口。除了传统的工业应用外，如何交叉结合纳米 科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维素资源，开拓纤 维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食品、纳米复合材料和新能源中的应用。
[0004] 纤维素和壳聚糖是自然界中可生物降解、生物相容性较好的两种天然高分子材 料。纤维素是由0-(1 - 4)-链接的D-葡萄糖组成，它含有大量径基，易形成分子内和分子 间氨键，具有一定的力学强度，但成膜性较差。壳聚糖是由D-氨基葡萄糖通过0-1,4-糖 巧键结合而成，具有抗菌性及多种生物活性、吸附功能等，但壳聚糖吸水性强，所形成的纤 维或膜材料的湿态机械强度差，易溶胀，作为医用材料的应用受到限制。纤维素/壳聚糖复 合材料具有纤维素和壳聚糖共同的特点，具有生物相容性和可生物降解性。其复合膜可W 弥补纤维素和壳聚糖存在的不足，在生物医药领域中应用有着重要意义。由于纤维素难溶 解，目前主要是通过向壳聚糖的醋酸溶液中添加纤维素粒子的方法制备纤维素/壳聚糖复 合材料。 阳0化]周家村等（壳聚糖与纤维素纤维混纺织物的染色工艺研究.纤技术纺织品.2011) 将纤维素与壳聚糖分别处理，简单混合，不能形成均质的杂纤维，纤维素不能与壳聚糖形成 化学键，只是简单的混合，空间上接近在一起，因此形成的混合纤维不均匀，内部有大大小 小的不均匀孔隙，结构性能不稳定。
[0006] 匡冰等（纤维素/壳聚糖复合材料应用研究进展，食品工业科技.2015)采用碱液 处理壳聚糖和纤维素，对壳聚糖和纤维素进行混纺，不能使壳聚糖和纤维素中的活性基团 释放。
【发明内容】
[0007] 发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种纤维素与壳聚糖杂纤 维的制备方法，利用壳聚糖和纤维素为原料，将纤维素修饰和壳聚糖活性基团暴露于离子 液体混合溶液中，接枝合成为性能优良的新型杂纤维。
[0008] 技术方案：为实现上述技术目的，本发明的纤维素与壳聚糖杂纤维的制备方法，包 括如下步骤：
[0009] (1)取纤维素烘干、粉碎获得纤维素粉末；将纤维素粉末与酸性离子液体混合液 混合，30°C~150°C保溫，加入簇基化试剂，揽拌处理，得到产物A;
[0010] 似取壳聚糖与酸性离子液体混合液混合均匀，30°c~150°C加热处理，得到产物 B，其中，步骤（1)和步骤（2)中所述的酸性离子液体混合液为离子液体和溶剂的混合物，混 合的质量比为离子液体：溶剂=90~99 : 1~10,所述酸性离子液体混合液作为溶剂和 催化剂； 1] 做将步骤（1)和似获得的产物A和B进行混合，30°C~150°C加热揽拌均匀反 应，得到样品；
[0012] (4)将步骤（3)获得的样品，加入纤维再生试剂洗涂除去样品中的液体制剂，回收 液体制剂中的离子液体，固体经过干燥获得杂纤维。
[0013] 其中，所述簇基化试剂为马来酸酢、班巧酸酢和邻苯二甲酸酢中的任意一种或几 种的混合物，其中，所述簇基化试剂与纤维素粉末中簇基的摩尔比为1~1.5 : 1。优选地， 步骤（1)中纤维素粉末与酸性离子液体混合液的质量比为1 : 8~10。
[0014] 优选地，步骤（4)中所述的纤维再生试剂为水、甲醇和乙醇中的任意一种，其中， 纤维素再生试剂的用量与步骤（3)反应所得的样品A的体积质量比为1~5ml:Ig。
[0015] 优选地，所述的酸性离子液体混合液中的溶剂为二甲基亚讽、二甲基甲酯胺和化 晚中的任意一种。
[0016] 优选地，所述酸性离子液体为1-乙基-3-甲基咪挫乙酸盐（圧MIM] [Ac])、1-下 基-3-甲基咪挫乙酸盐（EMIM] [Ac])、1-酷胺基-3-甲基咪挫乙酸盐（[AMIM] [Ac])、1-酷 胺基-3-甲基咪挫氯盐（[AMIM] [Cl])、1-下基-3-甲基咪挫氯盐UBMIM] [Cl])或1-下 基-3-甲基化晚氯盐UBmpyM] [Cl])中的任意一种或几种的组合。
[0017] 通过上述制备方法制备得到的纤维素与壳聚糖杂纤维同样在本发明的保护范围 内。本发明进一步还提出了上述纤维素与壳聚糖杂纤维作为金属粒子吸附剂的应用，如吸 附溶液中铜离子的应用。
[0018] 本方法采用离子液体混合溶液作为反应介质和催化剂，壳聚糖在离子液体中氨键 被暂时破坏，活性反应基团暴露，有利于杂纤维的接枝反应。同时离子液体混合溶液可W很 好地溶解纤维素，促进簇基化试剂酸酢与纤维素反应。本方法将溶解状态的纤维素和壳聚 糖混合在一起，使其快速均匀融合，避免了壳聚糖和纤维素的部分断裂，形成的性能良好的 杂纤维，兼具壳聚糖的柔初性和纤维素的刚性。
[0019] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0020] (1)通过本发明方法制备的杂纤维具有保水性好和热稳定性高，抗菌，环保的特 点，在物理性质方面纤维兼具纤维素的刚性和壳聚糖的柔初性；生物性能方面，兼具壳聚糖 的丝滑、柔初等特性和纤维素的透气、保湿等特性，无过敏原、无免疫反应，性能优于纤维素 和壳聚糖；
[0021] (2)本发明工艺过程简单、高效、易操作、易于实现大规模化生产，反应物在反应过 程中稳定，不产生副产物。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明工艺流程图； 阳02引图2A~图2C分别为纤维素的沈M图、实施例5制备的复合纤维素的沈M图和壳 聚糖的沈M图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明提供了一种纤维素与壳聚糖杂纤维的制备方法，其工艺流程图如图1所 示，包括如下步骤：
[0025] (1)取纤维素洗涂、烘干、粉碎获得纤维素粉末；将纤维素粉末与酸性离子液体混 合液混合，30°C~150°C保溫，加入簇基化试剂，揽拌处理，完成纤维素的溶解与修饰，得到 产物A; 阳0%] (2)取壳聚糖与酸性离子液体混合液混合均匀，加热处理，得到产物B，酸性离子 液体混合液作为溶剂和催化剂；
[0027] (3)将步骤（1)和（2)获得的产物A和B进行混合，加热揽拌均匀反应，得到样品；
[0028] (4)将步骤（3)获得的样品，加入纤维再生试剂洗涂除去样品中的液体制剂，回收 液体制剂中的离子液体，固体经过干燥获得杂纤维。
[0029] 其中，步骤（1)和步骤（2)中所述的酸性离子液体混合液为离子液体和溶剂的混 合物，混合的质量比为离子液体：溶剂=90~99 : 1~10,离子液体为1-乙基-3-甲基 咪挫乙酸盐（圧MIM]