二醋酸纖維素功能化及其應(yīng)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(chǔ)上，從三個(gè)方向?qū)ζ溥M(jìn)行功能化改性研究，(1)研究了對(duì)有害氣體吸附功能性二醋酸纖維素；(2)研究了對(duì)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(fù)合纖維材料，應(yīng)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(duì)制備的CDA-SiO2復(fù)合纖維材料進(jìn)行了表征，結(jié)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(lèi)、添加方式及SiO2的添加量有關(guān)，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(shí)，粒徑分布主要在100納米左右，且CDA-SiO2復(fù)合纖維材料比表面積提高了一倍多(達(dá)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(fù)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(fù)合纖維材料的熱穩(wěn)定性。將研制的CDA-SiO2復(fù)合纖維材料進(jìn)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(rèn)為在CDA中添加納米SiO2粒子對(duì)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(qiáng)力儀、單絲強(qiáng)力細(xì)度儀等研究手段對(duì)制備的CDA-PEG共混纖維材料進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)共混纖維的力學(xué)性能也同樣可以滿足醋纖的正常紡絲與應(yīng)用。
　　 按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)OECD303、OECD301，采用特定微生物體外試驗(yàn)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(gè)菌種與相互混合菌種對(duì)改性纖維素類(lèi)樣品的

6、分解程度，發(fā)現(xiàn)各個(gè)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(xué)技術(shù)手段，對(duì)菌株1和菌株2進(jìn)行了分子生物學(xué)鑒定。通過(guò)16S rDNA通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增、PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的克隆測(cè)序以及對(duì)測(cè)序結(jié)果的BLAST比對(duì)分析，確定了菌株的分類(lèi)進(jìn)化地位及多樣性水平。結(jié)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(gè)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(yùn)用掃描電鏡分別對(duì)篩選的菌株1和2的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，菌株1較分散，全部為單生，沒(méi)有對(duì)生、鏈生形式的細(xì)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(gè)菌株組成的細(xì)菌鏈存在，

8、有少量細(xì)菌對(duì)生。
　　 對(duì)以上新型生物降解材料采用特定微生物體外試驗(yàn)法進(jìn)行了生物降解測(cè)試：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)由一系列的實(shí)驗(yàn)篩選到具有較強(qiáng)降解能力的微生物，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)它們混合時(shí)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?duì)含50[％]PEG的CDA薄膜降解最快。說(shuō)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(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，合成了含異氰酸根的預(yù)聚體(CDA-NCO)，與不同配比的β-CD(β-cyclodextrin)進(jìn)行接枝反應(yīng)，合成了一系列二醋酸纖維素與環(huán)糊精接

10、枝共聚物。考察了反應(yīng)溫度、時(shí)間、配比對(duì)反應(yīng)的影響。使用核磁共振氫譜、碳譜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征；利用TG和DSC(differential scanning calorimetry)考察了材料的熱力學(xué)性能，并將固載產(chǎn)物應(yīng)用于藥物釋放。結(jié)果表明：在模擬腸液(pH =7.4)時(shí)，用動(dòng)態(tài)滲析法測(cè)定藥物萘普生體外釋藥性能，在接枝率為68.7[％]時(shí)，釋放時(shí)間達(dá)到8h以上，藥物緩釋效果良好。
　　 在對(duì)均聚N-異丙基丙烯酰胺(簡(jiǎn)稱(chēng)PNIPA，po

11、ly N-isopropylacrylamide)凝膠、NIPA-co-MAA(甲基丙烯酰胺，簡(jiǎn)稱(chēng)MAA，methacryl-amide)共聚凝膠、NIPA-co-BMA(甲基丙烯酸丁酯，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chǔ)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(guò)程中，不同條件對(duì)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(jìn)行藥物的釋放實(shí)驗(yàn)，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(duì)比了不同凝膠的情況，觀察其是否具有應(yīng)用價(jià)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(chǔ)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(guò)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