一种改性CS@Cu薄膜及其制备方法

本发明涉及薄膜包装材料，特别涉及一种改性cs@cu薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、壳聚糖（chitosan）是甲壳素n-脱乙酰基的产物，也被称为壳多糖、脱乙酰甲壳素、脱酰甲壳素、可溶性几丁质、可溶性甲壳素。它主要来源于自然界中的低等动、植物，如节肢动物（虾、蟹）外壳中的甲壳素，经加碱、加热进行脱乙酰化反应制得。多年来，壳聚糖因其可再生性、生物相容性、可生物降解性、无毒性、易于改性等特点，被广泛认为是一种很有前景的环保聚合物，未来发展潜力巨大。作为一种阳离子多糖，壳聚糖具有特定的物理化学、生物和机械性能，这些性能取决于其分子量和脱乙酰化程度等因素。

2、壳聚糖薄膜的应用广泛且多样化，主要得益于其独特的生物相容性、可降解性、机械性能以及易于加工等特点。主要应用于化学研究、食品保鲜、医药、环保、农业、化妆品等多个领域。

3、甘油和其他多元醇最常用作壳聚糖薄膜的增塑剂，从而使薄膜具有更高的柔韧性。虽然存在许多试图将塑化效应合理化的理论，例如凝胶、润滑性和自由体积理论，但是对壳聚糖和这些多元醇之间存在的特定分子水平相互作用的探索很少，这也是未来开发用于生物聚合物的新型增塑剂的障碍，并最终阻碍了这些材料在商业应用中的使用。且多元醇类的增塑剂虽然增加了壳聚糖薄膜的柔韧性，但是其机械性能仍然较差，材料在拉伸过程中的结构均匀性也不理想。

4、因此，亟需发明一种兼具弹性和硬度，且材料更均匀的壳聚糖薄膜。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的问题，本发明提供了一种改性cs@cu薄膜及其制备方法。本发明的制备方法制备得到的改性cs@cu薄膜形态均匀且结晶度更高，具有较好的力学性能和热学性能。具体通过以下技术实现。

2、一种改性cs@cu薄膜的制备方法，包括以下步骤：

3、将壳聚糖溶解在溶剂中，得到壳聚糖溶液；

4、将甘油(glyc)和硼酸(ba)加入所述壳聚糖溶液中，混合，得到薄膜溶液；

5、将水溶性铜盐加入所述薄膜溶液中，得到负载铜的薄膜溶液，成膜，得到改性cs@cu薄膜。

6、本发明的制备方法中，甘油和硼酸加入到壳聚糖溶液中，再加入铜盐，其中硼酸与壳聚糖可以进行交联，形成具有一定网络结构的聚合物，甘油有利于塑化，使得改性后的壳聚糖更容易成膜，降低其脆性；硼酸、甘油与壳聚糖作用后的产物，再与水溶性铜盐作用后，可使制备得到的薄膜形态均匀、结晶度更高，且薄膜具有较好的力学性能和热学性能。

7、本发明中，壳聚糖膜中中性glyc-ba配合物的形成降低了增塑剂与聚合物之间的氢键相互作用。此外，同时含有甘油（glyc）和硼酸（ba）的材料具有较高的tg（玻璃化转变温度）值，柔性较好，并表现出更均匀的形态特征。分子水平的研究表明，与纯glyc相比，中性的glyc-ba配合物优先与glcn（葡萄糖胺）的n-h功能相互作用，并减少了与glcn的氢键相互作用。

8、进一步地，壳聚糖溶液的浓度为0.5-1.5g/l。

9、进一步地，壳聚糖溶液的浓度为1g/l。

10、进一步地，甘油和硼酸的摩尔比为(0.5-2.5):1。

11、进一步地，甘油和硼酸的摩尔比为1:1。

12、进一步地，薄膜溶液中甘油的浓度为0.1-0.6mol/l。

13、进一步地，薄膜溶液中甘油的浓度为0.5mol/l。

14、进一步地，负载铜的薄膜溶液中铜元素的浓度为0.8-1.5mol/l。

15、进一步地，水溶性的铜盐包括硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、氯化铜中的至少一种。

16、进一步地，混合的条件为：在20-30℃下搅拌0.5-1h。

17、进一步地，混合的条件为：在25℃下搅拌0.5h。

18、进一步地，成膜的条件为：在55-70℃下干燥10-15h。

19、进一步地，成膜的条件为：在60℃下干燥12h。

20、一种改性cs@cu薄膜，采用上述制备方法制备得到。

21、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

22、本发明的制备方法合成的改性cs@cu薄膜形态均匀且结晶度更高，具有较好的力学性能和热学性能；

23、本发明的制备方法合成的改性cs@cu薄膜具弹性和硬度，且暴露在外力作用下不易断裂，具有更好的机械性能。

技术特征：

1.一种改性cs@cu薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述负载铜的薄膜溶液中铜元素的浓度为0.8-1.5mol/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度为0.5-1.5g/l。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度为1g/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甘油和硼酸的摩尔比为(0.5-2.5):1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述甘油和硼酸的摩尔比为1:1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性铜盐包括硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、氯化铜中的至少一种。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的改性cs@cu薄膜。

技术总结本发明公开了一种改性CS@Cu薄膜及其制备方法，属于薄膜包装材料技术领域。所述制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖溶解在溶剂中，得到壳聚糖溶液；将甘油和硼酸加入所述壳聚糖溶液中，混合，得到薄膜溶液；将水溶性铜盐加入所述薄膜溶液中，得到负载铜的薄膜溶液，成膜，得改性CS@Cu薄膜。本发明的制备方法制备得到的改性CS@Cu薄膜形态均匀且结晶度更高，具有较好的力学性能和热学性能。技术研发人员：彭文举,张瑶瑶,鲁威,杨文杰,张琳,田祚涵,钟炎慧,田汝阳受保护的技术使用者：湖北工程学院技术研发日：技术公布日：2024/10/17