纤维素复合膜

国内外纤维素复合膜的研究概况

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综述：

复合材料一般包括两种成份：基体材料和增强组分。按照纤维素在复合材料中的组分分类，纤维素复合材料可以分为两类：一类是纤维素为基体，加入其他功能性组分；另一类是高分子作为基体，加入纤维素为增强组分。

生物纤维素具有许多优良的性能，可直接开发作为材料，然而为了增强生物纤维素材料的其它性能，制备生物纤维素复合材料的发展趋势越来越明显。生物纤维素复合材料的制备，可以通过生物合成和物理加工两种方法实现。

1.生物合成法

在微生物合成纤维素的过程中，可在其培养基中加入各种材料，以获得生物纤维素复合材料。Brown在培养基里添加聚环氧乙烷，Serafica等在培养基中加入碳酸钙、氧化铁和纸纤维微粒，Yano等在培养基中加入硅溶胶，Phisalaphong 等在发酵培养基中添加低分子质量的壳聚糖，颜志勇等在培养基里加入多壁碳纳米管，朱清梅等在培养基中加入透明质酸，制得了性能各异的生物纤维素复合材料。

1.物理加工法

利用生物方法制备生物纤维素复合材料不需利用有毒溶剂，其产物的生物相容性较好，但产量低和培养周期过长。而采用物理加工方法所制备的生物纤维素复合材料，周期短、制备工序简单。Nakagaito等将生物纤维素膜浸泡于酚醛树脂溶液中,制得的生物纤维素复合材料具有更好的机械强度；Yoon SeokHo等先将碳纳米管分散在阳离子型表面活性剂溶液中，然后将生物纤维素膜在溶液浸入一段时间，从而得到生物纤维素/碳纳米管复合材料；Gindl W等利用溶液浇注法制备了纤维素醋酸丁酸酯/生物纤维素复合材料；赵梓年等采用溶液浇铸的方法，将生物纤维素粉末加入到聚乳酸的二氯甲烷溶液中，制备了聚乳酸/生物纤维素复合膜；赵梓年将聚乙烯醇添加到生物纤维素的悬浮液中，通过冷冻-解冻法制得了生物纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶；张秀菊等将生物纤维素膜浸泡在钛酸异丙酯和三氯甲烷的混合溶液中，制得了生物纤维素/二氧化钛复合材料。

纤维素复合膜

定义1：

先用一种聚合物制成多孔支撑膜，然后用另一种聚合物在支撑膜表面形成一层极薄的致密分离层的方法制成的反渗透膜。

定义2：

用两种不同的膜材料，分别制成具有分离功能的致密层和起支撑作用的多孔支撑层组成的膜。

制备方法分为四类：(1)层压法，首先制备很薄的致密均质膜，而后层压于微孔

支撑膜上；

(2)浸涂法，把聚合物溶液浸涂于微孔膜上，然后干燥而成，

也可以把活性单体或预聚物溶液浸涂于微孔膜上，用热

或辐射固化；

(3)等离子体气相沉积法，用等离子辉光使微孔支撑膜的表

面产生致密的均质膜；

(4)界面聚合法，在微孔支撑膜表面上，用活性单体进行界

面聚合

纤维素复合膜的用途

一：复合膜主要用于反渗透、气体分离、渗透蒸发等分离过程中。

二：关于纤维素复合膜的应用：医用材料，膜材料，固定材料。

三：不同纤维素复合材料的应用

1：聚乳酸/ 乙基纤维素复合膜

医用材料：可用作片剂黏合剂、薄膜包衣材料; 亦可用作骨架材料膜制备多种类型的骨架缓释片; 用作混合材料制备包衣缓释制剂、缓释微丸; 用作包囊辅料制备缓释微囊;还可作为载体材料广泛的用于制备固体分散体。但是，乙基纤维素( EC)的行为像玻璃，脆而硬，这种性质对药物缓释膜非常不利，因此需要添加其他组分提高其成膜性能。

经过查找，可以将水不溶性的乙基纤维素作为主要成分, 以烯基琥珀酸酐( ASA) 作为新型增塑剂, 辅以聚乳酸( PLA) 来调节药物释放。采用溶液共混法成功制备出聚乳酸/ 乙基纤维素复合膜, 该复合膜作为一种潜在的药物缓释材料, 将具有广阔应用前景。

2：壳聚糖/ 纳米微晶纤维素复合膜

医用材料：壳聚糖( CS) 是甲壳素的脱乙酰产物, 是天然多糖中唯一的碱性多糖, 其具有许多特殊的物理化学特性[ 1 2] . 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, 作为医用材料的应用受到限制提高壳聚糖材料湿态机械性能的主要方法为与无机材料进行复合.

纳米微晶纤维素具有类似于晶须的特性, 可由纤维素的微晶化制得, 具有与壳聚糖相似的化学结构.纳米微晶纤维素与聚乙二醇复合之后, 在纤维素晶须的纳米效应下其拉伸强度增加了10 多倍, 拉伸模量也大幅度提升. 以纳米微晶纤维素和壳聚糖制成的复合材料, 在保持壳聚糖良好的生物相容性、生物可降解性及优良的使用性能的同时, 改善了壳聚糖的力学性能. 将壳聚糖溶于经醋酸酸化的含有一定纳米微晶纤维素的悬浮液中的方法, 制备了含纳米微晶纤维素的壳聚糖膜, 并对它的结构、结晶性能、热稳定性及力学性能进行了研究. 3:甲基纤维素复合膜

可食用膜材料：在食品包装上, 塑料膜包装容易产生有毒气体和出现异味, 对人体的健康有害, 遗弃于环境中不易分解腐烂, 会造成环境污染.可食性膜可以改变以上缺点。可食性膜分为以下五种蛋白质类、多糖类、微生物共聚聚酯类和脂质类。多糖类可食性M C 膜以甲基纤维素( M C) 作为主要的成膜材料, 但由于用材简单及自身结构特点, 往往在抗张强度, 防透气和防水等方面的性能较差, 为克服这些问题, 将其制成复合膜是一种有效的方法.本文介绍了在制备M C膜的基础上,通过添加琼脂、硬脂酸、甘油等物质制备出可食性M C复合膜的方法,在一定程度上改善了膜的性能,取得了较好的效果.

4：醋酸纤维素/聚四氟乙烯复合膜固定化磷脂酶A1

固定材料：以醋酸纤维素/聚四氟乙烯复合膜为载体固定磷脂酶，醋酸纤维素/聚四氟乙烯复合膜具有一定的吸附性、化学稳定性好、疏水性、机械性能优异等优点。根据复合膜的吸附特性固定化磷脂酶，提高了酶在反应体系中的活性和稳定性，调节和控制酶的活性与选择性,从而有利于酶的回收和产品的生产。

影响膜性能的因素：

①膜本身荷电与否、荷电种类以及荷电强度对膜分离性能的影响很大. 绝大多