一種增強過濾高分子材料親水性殼聚糖塗層液及其製備方法
2023-05-17 16:02:56
專利名稱：一種增強過濾高分子材料親水性殼聚糖塗層液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及醫用材料、環保材料及工程材料等技術領域，尤其涉及醫用材料領域， 本發明涉及一種增強過濾高分子材料親水性殼聚糖塗層液及其製備方法。
背景技術：
高分子材料已經越來越廣泛的應用於生產、生活的各個方面。常用的過濾用高分子材料多數為疏水性材料，它們雖然具有良好的熱穩定性及耐化學腐蝕性，但是其疏水性的特點限制了其廣泛應用，特別是疏水性醫用材料過濾過程必須在外壓作用下才能通過濾膜，加壓過程導致相關生物物質的破壞或失活，如血液過濾器加壓過濾易造成紅細胞破壞， 導致溶血。因此將疏水性的過濾材料改性成為親水性材料是醫用過濾材料應用的基本條件，其改性方法主要有化學法和物理法，化學法主要有接枝法和塗層法，物理法主要有射線輻照、等離子處理等等方法。化學接枝法主要將含親水性基團的物質接枝到基材表面，由於接枝反應持續時間長，反應過程複雜，反應產物中殘留均聚物、單體以及引發劑難以除盡， 易造成已知或未知的影響，使得接枝法在實際的生產應用中受到了一定的限制。常用塗層法一方面產物的穩定性差，塗層物易脫落，即使得到穩定的塗層產物，所用塗層液往往採用毒性較大成分，不能應用於醫用材料的改性，另一方面是塗層液的熱穩定性差，易在高溫滅菌條件下失活如絲素蛋白/聚氨酯塗層液，其中異源性絲素蛋白易誘發受體的免疫反應， 造成不良後果，同時還有生產成本高等不利因素，在應用中有明顯的局限性。本發明的殼聚糖塗層法所用的主要材料為殼聚糖，具有無毒無害、易生物降解、不汙染環境等特性；利用 APG溶液作為浸潤液，APG是一種非離子表面活性劑，能夠有效將殼聚糖溶液帶到材料的內部，從而增強塗層效果。該方法工藝簡單，製備成本低，塗層產物的穩定性好，適用範圍廣， 同時適用於實驗室和大規模的工業化生產。殼聚糖(chitosan)是一種來源豐富的天然高分子，是一種無定形的半透明物質， 無毒、無害、易生物降解，不汙染環境，並且具有良好的生物相容性、吸附性、成膜性、吸溼性等特性。殼聚糖由於分子結構中大量游離氨基的存在，其溶解性較強，但它只能溶於酸性的水溶液中，這在一定程度上限制了殼聚糖的應用，但殼聚糖經修飾或其他方法改性後具有良好的水溶性。本發明正是利用殼聚糖塗層液進入到疏水性材料內部，殼聚糖塗層液在塗層過程中形成殼聚糖分子自身或殼聚糖分子與基材間的氫鍵，構成牢固的網架結構，同時殼聚糖分子暴露出自由氨基和羥基，使疏水材料改性成親水材料。
APG是一種性能較全面的新型非離子表面活性劑，兼具普通非離子和陰離子表面活性劑的特性，在自然界中能夠完全被生物降解，不會形成難於生物降解的代謝物，從而避免了對環境造成新的汙染。在塗層液的使用中其親水端與疏水端共同作用使殼聚糖塗層液進入到疏水性材料內部，殼聚糖塗層液通過殼聚糖分子自身或與基材間形成的氫鍵構成網架結構，使得殼聚糖分子暴露出自由氨基和羥基，使疏水材料改性成親水材料。除了 APG 外其他的離子或非離子表面活性劑均可發揮APG在塗層中的作用，比如十二烷基氨基丙酸鈉、吐溫-80等。
發明內容
本發明的目的在於提供一種疏水性材料改性為親水性材料的殼聚糖塗層液，該塗層液具有很好的分散性和很強的親水性。與幾乎所有疏水性高分子非織造布及纖維材料反應以後，能有效吸附在材料表面，提高材料的親水性能。本發明的另一個目的在於提供上述殼聚糖塗層液的製備方法，該方法工藝簡單， 製備成本低，產品穩定性好，適用範圍廣，適用於醫用、藥用、環保、建築、印染、化妝品、農業及其他領域。為了達到上述目的，本發明採取了如下的技術方案
殼聚糖塗層液，以重量百分比計，由全部或部分以下物質構成 殼聚糖0. 05% -1% 醋酸0. 5%-10% APG 溶液0. 5% -5% 其餘為水。
殼聚糖塗層液的製備方法，包括如下技術步驟
A、酸溶性殼聚糖塗層液的製備
1、0.5%-10%醋酸溶液的製備用水稀釋適量的濃的醋酸溶液，配製成體積分數為 0. 5%-10%的醋酸溶液；
2、0.05%。-1%殼聚糖塗層液的製備用上述所配的0. 5%-10%的醋酸溶解殼聚糖粉末，將殼聚糖粉末加入醋酸溶液中，邊加入邊攪拌至殼聚糖完全溶解，配製質量分數為 0. 05%。-1%的殼聚糖的醋酸溶液；
3、在(2)製備好的殼聚糖溶液中緩緩加入0.5%。-5%的APG溶液，邊加入邊攪拌至混合均勻，即可得到殼聚糖塗層液；
B、水溶性殼聚糖塗層液的製備
(1)將殼聚糖粉末加入水中，邊加入邊攪拌至殼聚糖完全溶解，配製質量分數為 0. 05% -1%的殼聚糖的水溶液；
(2)在(1)製備好的殼聚糖溶液中緩緩加入0.5% -5%的APG溶液，邊加入邊攪拌至混合均勻，即可得到殼聚糖塗層液。上述技術方案中，所述的殼聚糖塗層液用於將PBT、PET、PP、尼龍、聚氨酯等幾乎所有疏水性高分子非織造布及纖維改性成親水性材料。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
1.本發明的殼聚糖塗層液，起塗層作用的主要是殼聚糖，通過形成殼聚糖分子自身或殼聚糖分子與基材間的氫鍵，構成牢固的網架結構，同時殼聚糖分子暴露出自由氨基和羥基，使疏水材料改性成親水材料；
2.本發明的殼聚糖塗層液，其中起浸潤作用的APG是一種非離子表面活性劑，能夠使殼聚糖分子浸入材料的內部，使材料內外表面均勻塗覆，其他非離子或兩性離子表面活性劑均能替代APG的作用；
3.本發明的製備工藝簡單、操作方便，應用範圍廣，效果好；4.本發明用於將疏水性過濾材料改性成親水性材料，還適用於藥用、環保、建築、印染、 化妝品、農業及其他多領域的疏水性材料改性成親水性材料。
具體實施例方式以下結合具體實施例來對本發明作進一步的描述，但本發明所要求保護的範圍並不局限於實施方式所涉及之範圍。殼聚糖塗層液的製備步驟如下實施例 實施例1 1、水溶性殼聚糖塗層液的製備
取可溶性的殼聚糖0. 05g,溶於IOOOml的水中，不斷攪拌至完全溶解，然後加入0. 5ml 的APG溶液混合均勻得乳白色溶液，備用即可；
2、酸溶性殼聚糖塗層液的製備
取非水溶性的殼聚糖0. 05g,溶於IOOOml的0. 5%的醋酸溶液中，不斷攪拌至完全溶解，然後加入0. 5ml的APG溶液混合均勻得乳白色溶液，備用即可。實施例2
1、水溶性殼聚糖塗層液的製備
取可溶性的殼聚糖5g，溶於IOOOml的水中，不斷攪拌至完全溶解，然後加入25ml的 APG溶液混合均勻得乳白色溶液，備用即可；
2、酸溶性殼聚糖塗層液的製備
取非水溶性的殼聚糖5g，溶於IOOOml的5%的醋酸溶液中，不斷攪拌至完全溶解，然後加入25ml的APG溶液混合均勻，得乳白色液，備用即可。實施例3
1、水溶性殼聚糖塗層液的製備
取可溶性的殼聚糖10g，溶於IOOOml的水中，不斷攪拌至完全溶解，然後加入50ml的 APG溶液混合均勻得乳白色溶液，備用即可；
2、酸溶性殼聚糖塗層液的製備
取非水溶性的殼聚糖10g，溶於IOOOml的10%的醋酸溶液中，不斷攪拌至完全溶解，然後加入50ml的APG溶液混合均勻得乳白色液液，備用即可。
權利要求
1.殼聚糖塗層液，其特徵在於殼聚糖塗層液由殼聚糖溶液與浸潤液APG組成，殼聚糖溶液分為兩種，一種是殼聚糖溶於酸的酸性溶液，另一種是經修飾或改性的殼聚糖溶於水的水溶液；浸潤液除APG外，其他的非離子表面活性劑、陰陽離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑均可使用；殼聚糖塗層液以重量百分比計，組分如下(1)酸溶性殼聚糖塗層液的組成 醋酸0. 5%-10%酸溶性殼聚糖0. 05 0Z00 -1% APG 溶液0. 5% -5% 其餘為水；(2)水溶性殼聚糖塗層液的組成 水溶性殼聚糖0. 05 0Z00 -1%APG 溶液0. 5% -5% 其餘為水。
2.根據權利要求1所述的殼聚糖塗層液，其特徵在於起塗層作用的是殼聚糖溶液，使用時直接將殼聚糖塗層液塗覆在疏水性材料的內外表面。
3.根據權利要求1所述的殼聚糖塗層液，其特徵在於所述的起浸潤作用的是APG溶液，此外非離子表面活性劑、陰陽離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑均可使用。
4.根據權利要求2所述的殼聚糖塗層液，其特徵在於所述的起塗層作用的殼聚糖塗層液的製備步驟如下A、酸溶性殼聚糖塗層液的製備0. 5%-10%醋酸溶液的製備用水稀釋適量的濃的醋酸溶液，配製成體積分數為 0. 5%-10%的醋酸溶液；0. 05%。-1%殼聚糖塗層液的製備醋酸將殼聚糖粉末加入(1)中配製好的醋酸溶液中， 邊加入邊攪拌至殼聚糖完全溶解，配製成質量分數為0. 05%。-1%的殼聚糖醋酸溶液；在(2)製備好的殼聚糖溶液中緩緩加入0. 5%0 -5%的APG溶液，邊加入邊攪拌至混合均勻，即可得到殼聚糖塗層液；B、水溶性殼聚糖塗層液的製備(1)將殼聚糖粉末加入水中，邊加入邊攪拌至殼聚糖完全溶解，配製質量分數為 0. 05% -1%的殼聚糖水溶液；(2)在(1)製備好的殼聚糖溶液中緩緩加入0.5% -5%的APG溶液，邊加入邊攪拌至混合均勻，即可得到殼聚糖塗層液。
5.根據權利要求1所述的殼聚糖塗層液，其特徵在於此塗層液適用於將聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍(Nylon)、 聚氨酯(PUR)等高分子織造布、非織造布、纖維材料及其他形態的過濾高分子疏水性材料改性成親水性材料。
6.根據權利要求1所述的殼聚糖塗層液，其特徵在於除適用於將醫用疏水性過濾材料改性成親水性材料，還適用於藥用、環保、建築、印染、化妝品、農業及其他多領域的疏水性材料改性成親水性材料。
全文摘要
本發明涉及一種增強過濾高分子材料親水性殼聚糖塗層液及其製備方法與應用，以重量百分比計，增強過濾高分子材料親水性塗層液由以下物質構成0.05‰-1%的殼聚糖，0.5%-10%的醋酸，0.5‰-5%的浸潤液(如烷基糖苷APG等)，浸潤液主要為非離子、陽離子、陰離子和兩性離子表面活性劑，其餘為水。本發明的殼聚糖塗層液的製備方法，步驟如下(1)殼聚糖溶液的製取；(2)殼聚糖塗層液的製取。本發明的殼聚糖塗層液，無毒無害，易生物降解，不汙染環境，工藝簡單，製備成本低，塗層產物的穩定性好，材料經改性後親水效果明顯。本發明用於將疏水性過濾材料改性成親水性材料，還適用於藥用、環保、建築、印染、化妝品、農業及其他多領域的疏水性材料改性成親水性材料。
文檔編號C09D105/08GK102321411SQ20111017479
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者陳葉廷, 黃斌, 龔祝南 申請人:陳葉廷, 黃斌, 龔祝南