二醋酸纖維素功能化及其應用.pdf

1、二醋酸纖維素(cellulose diacetate，CDA)可以加工成纖維和膜等形狀，本文在其原有特性的基礎上，從三個方向?qū)ζ溥M行功能化改性研究，(1)研究了對有害氣體吸附功能性二醋酸纖維素；(2)研究了對環(huán)境友好的生物降解功能性二醋酸纖維素；(3)研究了藥物緩釋功能性的二醋酸纖維素。
　　 (1)在吸附功能性二醋酸纖維素研究中，以硅烷偶聯(lián)劑為分散劑，將SiO2均勻穩(wěn)定分散于二醋酸纖維素(CDA)紡絲漿液中，制備了CDA-Si

2、O2復合纖維材料，應用于降低卷煙煙氣中的焦油釋放量。采用熱重(thermogravimetric，TG)分析、激光粒度儀、透射電鏡(transmission electron microscopy，TEM)、掃描電鏡(scanning electron microscopy，SEM)、低溫氮吸附法(N2 adsorption-desorption，BET)等研究手段對制備的CDA-SiO2復合纖維材料進行了表征，結果表明，納米SiO2粒

3、子能有效地分散于CDA中，SiO2粒子大小與分散劑的種類、添加方式及SiO2的添加量有關，發(fā)現(xiàn)以γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)為分散劑，SiO2添加量為2[％](SiO2:KH570＝1:0.08)時，粒徑分布主要在100納米左右，且CDA-SiO2復合纖維材料比表面積提高了一倍多(達0.81 m2/g)。研究了SiO2粒子在CDA紡絲漿液中的流變性能和SiO2粒子在CDA-SiO2復合纖維材料中的物化性能，添加適量

4、的SiO2不影響CDA紡絲漿液的流變性能，且能提高CDA-SiO2復合纖維材料的熱穩(wěn)定性。將研制的CDA-SiO2復合纖維材料進行卷煙濾嘴成型，卷接煙支，發(fā)現(xiàn)這種新型嘴棒材料在不改變卷煙吸味的前提下，能有效降低卷煙煙氣中的焦油釋放量，認為在CDA中添加納米SiO2粒子對吸附卷煙煙氣中的焦油作用顯著。
　　 (2)在生物降解功能化醋酸纖維素研究中，將二醋酸纖維素與聚乙二醇共混，制備了新型纖維素材料CDA-PEG共混纖維，采用電子掃

5、描電鏡、熱分析儀、粘度儀、強力儀、單絲強力細度儀等研究手段對制備的CDA-PEG共混纖維材料進行了表征。實驗結果表明：加入適量的PEG到CDA丙酮漿液中，并不影響二醋酸纖維素紡絲漿液的流變性能，同時共混纖維的力學性能也同樣可以滿足醋纖的正常紡絲與應用。
　　 按照歐洲標準OECD303、OECD301，采用特定微生物體外試驗法，從自然界土壤和不同材料的堆肥中篩選出了一組高效的分解菌。依據(jù)單個菌種與相互混合菌種對改性纖維素類樣品的

6、分解程度，發(fā)現(xiàn)各個菌種都有一定的降解能力，但兩種混合菌種的降解能力最好。采用分子生物學技術手段，對菌株1和菌株2進行了分子生物學鑒定。通過16S rDNA通用引物進行PCR擴增、PCR擴增產(chǎn)物的克隆測序以及對測序結果的BLAST比對分析，確定了菌株的分類進化地位及多樣性水平。結果顯示菌株1屬于綠藻菌屬(chlorella)，與Chlorella sp.F36-ZK和C.sorokiniana 最為相似，同源性均為97[％]，可能是一個新

7、種。菌株2屬于大頭茶屬(gordonia)，與Gordonia rubripertinctus strain DSM43197T和Gordonia rubripertinctus strain AGP1-3最為相似，同源性均為98[％]。運用掃描電鏡分別對篩選的菌株1和2的形態(tài)結構進行了研究，菌株1較分散，全部為單生，沒有對生、鏈生形式的細菌，菌株2分布較集中，大部分為鏈生，有少量單生菌存在，大部分的鏈生菌株以四個菌株組成的細菌鏈存在，

8、有少量細菌對生。
　　 對以上新型生物降解材料采用特定微生物體外試驗法進行了生物降解測試：實驗結果表明，經(jīng)由一系列的實驗篩選到具有較強降解能力的微生物，通過比較發(fā)現(xiàn)它們混合時的降解效果最佳,顯示出了明顯的協(xié)同作用。降解順序依次是50[％]PEG+50[％]CDA＞30[％]PEG+70[％]CDA＞10[％]PEG+90[％]CDA＞PEG-HDI+CDA＞PEG-TDI-CDA＞PEG+CDA 纖維>pure CDA 纖維＞p

9、ure CDA薄膜?；旌系姆纸饩鷮?0[％]PEG的CDA薄膜降解最快。說明PEG的加入大大增加了二醋酸纖維素的降解速度。
　　 (3)在藥物緩釋功能性二醋纖的研究中，將二醋酸纖維素與甲苯-2,4-二異氰酸酯(toluene，2，4-diisocyanate，TDI)首先進行預聚反應，合成了含異氰酸根的預聚體(CDA-NCO)，與不同配比的β-CD(β-cyclodextrin)進行接枝反應，合成了一系列二醋酸纖維素與環(huán)糊精接

10、枝共聚物?？疾炝朔磻獪囟?、時間、配比對反應的影響。使用核磁共振氫譜、碳譜進行了結構表征；利用TG和DSC(differential scanning calorimetry)考察了材料的熱力學性能，并將固載產(chǎn)物應用于藥物釋放。結果表明：在模擬腸液(pH =7.4)時，用動態(tài)滲析法測定藥物萘普生體外釋藥性能，在接枝率為68.7[％]時，釋放時間達到8h以上，藥物緩釋效果良好。
　　 在對均聚N-異丙基丙烯酰胺(簡稱PNIPA，po

11、ly N-isopropylacrylamide)凝膠、NIPA-co-MAA(甲基丙烯酰胺，簡稱MAA，methacryl-amide)共聚凝膠、NIPA-co-BMA(甲基丙烯酸丁酯，簡稱BMA，butyl methacrylate)共聚凝膠三種溫敏凝膠的制備和性能的研究的基礎上，挑選出合適的凝膠作為藥物釋放載體，考察在包埋藥物和釋放的過程中，不同條件對凝膠的影響。建立了新型的藥物緩釋系統(tǒng)，并在模擬人體體溫(37℃)胃腸液pH值的條

12、件下進行藥物的釋放實驗，研究凝膠的藥物釋放規(guī)律。還在不同的溫度區(qū)間釋放藥物對比了不同凝膠的情況，觀察其是否具有應用價值。發(fā)現(xiàn)凝膠不但在人體體溫(37℃)環(huán)境中釋藥平緩均勻，并且在胃液酸性環(huán)境中釋放差，可以極好的減少副作用，具有靶向釋藥的前景。
　　 在此基礎上，制備了二醋酸纖維素包載NIPA-co-MAA新型凝膠藥物釋放器。該釋放器用非透過性的膠囊CDA包裹，利用聚乙二醇(PEG)作致孔劑形成膠囊藥物釋放孔，凝膠即使在高溫中收縮