一种细菌纤维素-聚氨酯复合材料及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种细菌纤维素-聚氨酯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将细菌纤维素微纤进行有机溶剂交换处理，获得不同浓度的细菌纤维素微纤的复合物a和复合物b；其中，所述复合物a以重量份为100wt%计，包括30~50wt%的完全脱水的细菌纤维素微纤和余量的有机溶剂；所述复合物b以重量份为100wt%计，包括15~30wt%的部分脱水的细菌纤维素微纤和余量的有机溶剂；其中，部分脱水的细菌纤维素微纤中含有5~10wt%的水；将复合物a和复合物b以体积比为1:（2~5）进行混合，于油浴条件下加入聚合物多元醇和二异氰酸酯类化合物进行加聚反应，反应得到细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体；将其固化后得到细菌纤维素-聚氨酯复合材料；其中，所述聚合物多元醇和所述二异氰酸酯类化合物的重量比为1：（0.1~0.2）；所述聚合物多元醇占所述复合物a和所述复合物b总重量的20%~60%。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括将菌株发酵得到的细菌纤维素进行纯化、均质处理得到细菌纤维素微纤的过程；其中，所述菌株包括木醋杆菌、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属和固氮菌属中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括将菌株发酵得到的细菌纤维素进行纯化、均质处理得到细菌纤维素微纤的过程；其中，对细菌纤维素进行纯化的方法包括：于70℃~100℃的温度下，将细菌纤维素在质量百分含量为4%~8%的氢氧化钠水溶液中洗涤4～6h，再用蒸馏水反复冲洗至中性，以除去细菌纤维素上的菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，获得纯化后的细菌纤维素。4.根据权利要求3所述的方法，其中，对细菌纤维素进行均质处理的方法为：采用高速分散机于5000~25000rpm的转速下，对纯化后的细菌纤维素均质5~10min，得到细菌纤维素微纤。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细菌纤维素微纤的长度为0.1~10μm，直径为50~100nm。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂交换处理的方法为：将细菌纤维素微纤浸泡于无水乙醇中，通过控制浸泡时间8-12h获得完全脱水后的细菌纤维素微纤和控制浸泡时间3-6h获得部分脱水后的细菌纤维素微纤；将完全脱水后的细菌纤维素微纤浸泡于有机溶剂中48~72h，获得复合物a；将部分脱水后的细菌纤维素微纤浸泡于有机溶剂中12~48h，获得复合物b。7.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述有机溶剂包括乙基乙二醇乙酸酯、乙酸乙酯、丁内酯、乙酸和丙酮中的一种或多种的组合。8.根据权利要求1所述的方法，其中，进行加聚反应的条件为：70℃~80℃下恒温油浴，反应时间为60~90min；优选地，所述聚合物多元醇包括聚乙二醇、聚环氧丙烷、丙二醇和一缩二乙二醇中的一种或多种的组合。9.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体进行固化的方法为：向细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体中加入固化助剂并搅拌均匀，然后加入二异氰酸酯类化合物和水并搅拌均匀得到混合物，然后固化得到细菌纤维素-聚氨酯复合材料；
所述固化助剂的用量为细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体用量的0.5~2.6wt%；所述二异氰酸酯类化合物和水的用量比为（20~40）：（2~5）；固化中，所述二异氰酸酯类化合物的用量为所述聚合物多元醇用量的20%~50%；优选地，所述二异氰酸酯类化合物包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种的组合；优选地，所述固化助剂包括催化剂、开孔剂和稳定剂；所述催化剂包括三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或多种的组合；所述开孔剂包括开孔硅油、硅油6070和聚丁二烯二醇中的一种或多种的组合；所述稳定剂包括有机硅表面活性剂、椰油酰两性基乙酸钠、桂酰两性基乙酸钠和月桂酰两性基二乙酸二钠中的一种或多种的组合。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述催化剂的用量为细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体用量的0.3~1.5wt%；所述开孔剂的用量为细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体用量的0.1~1wt%；所述稳定剂的用量为细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体用量的0.1~0.5wt%。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述固化是将混合搅拌均匀的混合物置于模具中，于室温条件下静置2~7d。12.一种细菌纤维素-聚氨酯复合材料，其包括大孔层和微孔层至少两层结构，大孔层的孔径为100~500μm，孔隙率为70%~90%，厚度为0.5~1cm；微孔层的孔径为10~80μm，孔隙率为60%~80%；厚度为0.1~0.3cm。13.根据权利要求12所述的细菌纤维素-聚氨酯复合材料，其是采用权利要求1-11任一项所述制备方法制备获得的。14.根据权利要求12所述的细菌纤维素-聚氨酯复合材料，其中，所述细菌纤维素微纤在复合材料中的质量占比为20~40wt%。15.权利要求12-14任一项所述细菌纤维素-聚氨酯复合材料在人体修复材料、智能药物缓释材料和组织工程材料中的应用。

技术总结
本发明提供一种细菌纤维素-聚氨酯复合材料及其制备方法和应用。制备方法包括：将细菌纤维素微纤进行有机溶剂交换处理，获得不同浓度的细菌纤维素微纤的复合物A和复合物B；于油浴条件下加入聚合物多元醇和二异氰酸酯类化合物进行加聚反应，反应得到细菌纤维素复合聚氨酯泡沫预聚体；然后进行固化得到该细菌纤维素-聚氨酯复合材料。本发明采用细菌纤维素微纤与聚氨酯泡沫材料复合，显著提高了复合材料的力学性能；细菌纤维素纳米纤维表面大量羟基有效加强了复合材料的亲水性能及吸水能力；同时细菌纤维素良好的组织亲和能力可以改善聚氨酯材料的生物相容性。氨酯材料的生物相容性。


技术研发人员：钟宇光 钟春燕
受保护的技术使用者：钟宇光 海南椰国食品有限公司 海南光宇生物科技有限公司
技术研发日：2020.04.17
技术公布日：2021/11/4