專利名稱：甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
甲殼素(又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)、殼蛋白、蟹殼素)，是纖維素之后的第兩大天然高分子材料，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為(1，4)-2-乙酰胺基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。甲殼胺(又稱殼聚糖)，是甲殼素經(jīng)脫乙?；蟮玫降囊环N高分子胺基多糖，其分子結(jié)構(gòu)為(1，4)-2-胺-2-脫氧-β-D-葡聚糖。甲殼胺可以溶解在稀酸水溶液中后加工成薄膜，也可以通過濕法紡絲制備纖維后進(jìn)一步加工成非織造布。甲殼胺具有良好的生物相容性、生物可降解性、抗菌性、對傷口愈合的促進(jìn)性能，在手術(shù)縫合線、醫(yī)用敷料、人工皮膚、硬組織修復(fù)材料、人工腎膜、 抗菌材料、保健內(nèi)衣面料、藥物緩釋材料、面膜等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。海藻酸是從海藻中提取的一種酸性多糖，是一種由a-L-古羅糖醛酸和β-D-甘露糖醛酸組成的天然高分子共聚物。海藻酸廣泛存在于褐藻之中，干燥的褐藻含有約
20-30%的海藻酸。在收獲海藻之后，海藻酸的提取過程包括水洗、磨碎，然后用堿溶液溶解藻體內(nèi)的海藻酸。經(jīng)過進(jìn)一步的分離與過濾，從海藻內(nèi)提取出的海藻酸在經(jīng)過干燥、磨碎、中和等工序后形成水溶性的海藻酸鈉粉末。藻酸丙二醇酯(PGA，又稱海藻酸丙二醇酯)是海藻酸與環(huán)氧丙烷酯化后得到的一種功能高分子材料。作為一種非離子型海藻酸衍生物，藻酸丙二醇酯具有獨(dú)特的膠體特性和增稠性、穩(wěn)定性、乳化性、懸浮性、成膜性以及能形成凝膠的能力，在食品及醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域有獨(dú)特的應(yīng)用。由于海藻酸中的部分羧酸基被丙二醇酯化，PGA可以溶于水中形成溶液，其抗鹽性強(qiáng)，對鈣、鈉等金屬離子很穩(wěn)定，即使在濃電解質(zhì)溶液中也不會鹽析。作為一種非離子型水溶性高分子，藻酸丙二醇酯與羧甲基纖維素鈉、改性淀粉、海藻酸鈉、阿拉伯膠、果膠、桃膠等具有良好的互溶性，可混合復(fù)配使用。在酸性條件下，PGA具有獨(dú)特的穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用。在弱堿性條件下，由于PGA中的酯鍵與氨基的反應(yīng)，PGA與蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。在40 50°C下，PGA與明膠反應(yīng)后能得到快速凝固的凝膠，這種凝膠在沸水中是不可逆的。作為高分子材料，甲殼胺與藻酸丙二醇酯在單獨(dú)使用時均能夠加工成薄膜和纖維材料。但是由于甲殼胺的分子結(jié)構(gòu)中缺少親水基團(tuán)，因此純甲殼胺薄膜和纖維的吸水性差，影響了其在醫(yī)用敷料和面膜中的應(yīng)用性能。而藻酸丙二醇酯是一種非離子型水溶性高分子，盡管可以被加工成薄膜和纖維，但是在加工過程中由于不易形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此得到的純藻酸丙二醇酯薄膜或纖維遇水后溶解，在應(yīng)用過程中缺少結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于結(jié)合甲殼胺和藻酸丙二醇酯的性能，通過共混甲殼胺和藻酸丙二醇酯溶液制備具有高吸濕性能的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料，可以解決上述缺陷和不足，并且本發(fā)明還提供了上述共混材料的制備方法和應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一方面，本發(fā)明提供一種甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料，其特征在于該共混材料由重量比為(O. 1-100):1的甲殼胺和藻酸丙二醇酯組成。優(yōu)選地，該共混材料由重量比為(1-10) 1的甲殼胺和藻酸丙二醇酯組成。本發(fā)明還提供了一種甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的制備方法，采用以下步驟將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為O. 5-5%的醋酸溶液溶解，藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，攪拌，干燥后制得共混材料。優(yōu)選地，將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為1%的醋酸溶液溶解形成含質(zhì)量百分比為3%的甲殼胺溶液，藻酸丙二醇酯用水溶解形成含質(zhì)量百分比為3%的水溶液，然后將兩種溶液混合，充分?jǐn)嚢瑁稍锖笾频霉不觳牧稀?再一方面，本發(fā)明還提供上述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的應(yīng)用，所述共混材料制成薄膜，將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為O. 5-5%的醋酸溶液溶解，藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，攪拌，鋪開，干燥后制得薄膜。進(jìn)一步地，所述薄膜在醫(yī)用敷料和面膜中的應(yīng)用。進(jìn)一步地，甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料制成纖維，將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為O. 5-5%的醋酸溶液溶解，藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，通過噴絲孔擠入2-8%的NaOH水溶液中形成絲條，通過水洗、牽伸、干燥得到共混纖維。進(jìn)一步地，所述纖維在醫(yī)用敷料和面膜中的應(yīng)用。由于甲殼胺是一種陽離子型聚合電解質(zhì)，是一種堿性多糖，在稀酸水溶液中可以溶解，得到均勻的甲殼胺溶液。藻酸丙二醇酯是一種非離子型水溶性高分子，在水中溶解后可以得到均勻的溶液。兩者混合后由于藻酸丙二醇酯具有耐酸性，在混合的初期兩種高分子具有很好的相容性，攪拌下可以得到均勻的混合溶液。利用甲殼胺和藻酸丙二醇酯的酯交換反應(yīng)，在共混材料的干燥過程中，通過甲殼胺中的氨基與藻酸丙二醇酯中的酯基的反應(yīng)，得到具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的甲殼胺與藻酸丙二醇酯共混材料。該反應(yīng)使干燥后得到的共混材料具有良好的濕穩(wěn)定性，不溶于水，但能吸收大量的水分。并且可以通過改變甲殼胺與藻酸丙二醇酯之間的質(zhì)量比例得到具有不同吸濕性能的共混材料。在制備甲殼胺與藻酸丙二醇酯薄膜時，把形成的共混溶液在平底容器中鋪開成薄膜后加熱干燥，得到具有很高吸濕性的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混膜材料。本發(fā)明的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料中同時含有甲殼胺和海藻酸兩種具有生物活性的天然高分子材料。由于成型過程中通過甲殼胺中的氨基和藻酸丙二醇酯中的酯基之間的交換反應(yīng)而形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，
本發(fā)明得到的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料在具有很高吸濕性的同時具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在用于流血流膿較多的傷口上時，起到吸收傷口上膿血，保護(hù)傷口并促進(jìn)其愈合的作用。本發(fā)明的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料使用在流血流膿較多的傷口上時，一方面由于吸濕性好可以延長產(chǎn)品的使用時間，減少敷料的更換次數(shù)，降低護(hù)理傷口的成本，另一方面由于具有很好的結(jié)構(gòu)完整性可以很方便地從傷口上去除，減少了病人在更換敷料時的痛苦。本發(fā)明的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料在吸濕后作為面膜用于皮膚上時，可以起到濕潤皮膚的作用。下面通過實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
3克甲殼胺被溶解于97克的1% w/w (質(zhì)量百分比濃度)醋酸水溶液中后形成含3% w/w的甲殼胺溶液。3克藻酸丙二醇酯被溶解于97克水中后形成含3% w/w的藻酸丙二醇酯溶液。在一個500毫升的燒杯中把上述的甲殼胺溶液和藻酸丙二醇酯溶液混合，充分?jǐn)嚢?后把所得的共混溶液鋪在一個25cmX20cm的平底塑料容器中，在65°C下干燥后得到甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混薄膜材料，再用4%NaOH水溶液中和共混膜中含有的醋酸，經(jīng)水洗、干燥后得到甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混薄膜材料。其中，甲殼胺溶液的質(zhì)量百分比的計(jì)算方法是指甲殼胺作為溶質(zhì)，醋酸水溶液作為溶劑而得到的甲殼胺在醋酸水溶液中的質(zhì)量百分比濃度。實(shí)施例1中的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混膜材料被切割成5cm X5cm尺寸，測得的重量為W1克。把切割后的材料放置在比它重40倍的生理鹽水溶液中(含O. 9%氯化鈉的水溶液)，在直經(jīng)為90毫米的培養(yǎng)皿中37°C下放置30分鐘后，用鑷子挾住材料的一角在空中掛30秒鐘后測取膜的濕重W2克。(W2-W1) /W1為單位重量的材料的吸濕率。由實(shí)施例1中制備的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混薄膜的吸濕率為6. 50克/克。實(shí)施例2
30克甲殼胺被溶解于970克的1% w/w醋酸水溶液中后形成含3% w/w的甲殼胺溶液。30克藻酸丙二醇酯被溶解于970克水中后形成含3% w/w的藻酸丙二醇酯溶液。在500毫升的燒杯中把200克、180克、150克、100克、50克、25克、20克的甲殼胺溶液分別與2克、20克、50克、100克、150克、175克、200克的藻酸丙二醇酯溶液混合，充分?jǐn)嚢韬蟀阉玫墓不烊芤轰佋谝粋€25cm X 20cm的平底塑料容器中，在65°C下干燥后得到甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混薄膜材料，再用4%NaOH水溶液中和共混膜中含有的醋酸，經(jīng)水洗、干燥后得到甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混薄膜材料。按實(shí)施例1中的方法分別測定7個樣品的吸濕性，所得到的結(jié)果如下表I所示。表I
3% 甲殼胺溶液用量(克)|200 |180 |150 IlOO |50 |25 |20
3%藻酸丙二醇酯用量(克)_ 2 20 50 100 ~50 175 200~
吸濕性能(g/g)|3· 45 K. 25 |5· 15 Ιθ. 50 84 |θ· 23 | 0· 45
從表I中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著共混材料中藻酸丙二醇酯含量的提高，共混膜的吸濕
性有明顯的改善。一方面，在甲殼胺中添加藻酸丙二醇酯能有效提高甲殼胺薄膜的吸水性；
另一方面，在藻酸丙二醇酯中添加甲殼胺可以產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而提高其濕穩(wěn)定性。由于二
種溶液在制備過程中可以按照任何比例混合，因此實(shí)際使用過程中可以根據(jù)需要選用合適
的質(zhì)量比例制備甲殼胺與藻酸丙二醇酯共混膜。實(shí)施例3
30克甲殼胺被溶解于970克的1% w/w醋酸水溶液中后形成含3% w/w的甲殼胺溶液。在另一個容器中，3克藻酸丙二醇酯被溶解于97克水中后形成含3% w/w的藻酸丙二醇酯溶液。在兩種高分子充分溶解后把兩種溶液在一個容器中混合并充分?jǐn)嚢韬笮纬杉讱ぐ放c藻酸丙二醇酯質(zhì)量比例為100 10的均勻的紡絲溶液。把溶液在壓力下用計(jì)量泵在孔數(shù)為20，孔徑為80微米的噴絲板上擠入含4% w/w NaOH的水浴中形成絲條，經(jīng)過水洗、干燥得到甲殼胺與藻酸丙二醇酯共混纖維。所得到的纖維切斷成5厘米長后可以被加工成非織造布，經(jīng)過切割包裝后加工成供治傷用的敷料。按照上述步驟制備含不同量藻酸丙二醇酯的共混纖維，表2顯示了 5種樣品中甲殼胺與藻酸丙二醇酯的比例。表權(quán)利要求
1.一種甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料，其特征在于該共混材料由重量比為 (0.1-100) :1的甲殼胺和藻酸丙二醇酯組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料，其特征在于該共混材料由重量比為(1-10) 1的甲殼胺和藻酸丙二醇酯組成。
3.—種權(quán)利要求1或2所述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的制備方法，其特征在于采用以下步驟將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為O. 5-5%的醋酸溶液溶解，藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，攪拌，干燥后制得共混材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為1%的醋酸溶液溶解形成含質(zhì)量百分比為3%的甲殼胺溶液，藻酸丙二醇酯用水溶解形成含質(zhì)量百分比為3%的水溶液，然后將兩種溶液混合，充分?jǐn)嚢?，干燥后制得共混材料?br> 5.一種權(quán)利要求1或2所述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的應(yīng)用，其特征在于所述共混材料制成薄膜，將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為O. 5-5%的醋酸溶液溶解，藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，攪拌，鋪開，干燥后制得薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的應(yīng)用，其特征在于所述薄膜在醫(yī)用敷料和面膜中的應(yīng)用。
7.—種權(quán)利要求1或2所述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的應(yīng)用，其特征在于所述共混材料制成纖維，將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為O. 5-5%的醋酸溶液溶解，藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，通過噴絲孔擠入2-8%的NaOH水溶液中形成絲條,通過水洗、牽伸、干燥得到共混纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的應(yīng)用，其特征在于所述纖維在醫(yī)用敷料和面膜中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料及其制備方法和應(yīng)用。該共混材料由重量比為(0.1-100):1的甲殼胺和藻酸丙二醇酯組成。本發(fā)明還提供了上述甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料的制備方法，將甲殼胺用質(zhì)量百分比濃度為0.5-5%的醋酸溶液溶解,藻酸丙二醇酯用水溶解，然后將兩種溶液混合，攪拌，干燥后制得共混材料。還提供了上述共混材料在制成薄膜和纖維中的應(yīng)用。本發(fā)明得到的甲殼胺和藻酸丙二醇酯共混材料在具有很高吸濕性的同時具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以加工成醫(yī)用敷料，也可以吸濕后用作為面膜材料。
文檔編號C08L5/08GK103012859SQ201210553968
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者秦益民 申請人:青島明月生物醫(yī)用材料有限公司