新材料及其应用

本发明公开了一种柔韧和高水含量纤维素/壳聚糖基复合凝胶制备方法，包括以下步骤：(1)首先利用KOH/LiOH·H2O/尿素水溶液作为溶剂并通过冷冻解冻法溶解壳聚糖，制得壳聚糖溶液；(2)利用预冷的LiOH/尿素水溶液溶解纤维素，制得纤维素溶液；(3)上述两种溶液离心脱泡后进行共混，共混液离心脱泡后利用缠有线圈的玻璃棒制得具有一定厚度的共混液，然后置于乙酸乙酯气氛中处理一段时间即可制得壳聚糖/纤维素复合凝胶。把复合凝胶固定于有机玻璃板干燥即可制得复合膜。本发明所制得壳聚糖/纤维素复合凝胶具有高柔韧性，高含水量，透气性，抑菌性和良好的生物相容性，可望用作面膜材料，在室温下干燥制得的复合膜具有高强度、高透光性和抑菌性，可望用作抑菌包装材料。

纤维素是地球上含量最丰富的天然高分子，纯纤维素凝胶和膜材料具有高透光性和良好的力学性能，但是纯纤维素膜存在着不抗菌和生物活性差这两大劣势，限制了纤维素凝胶和膜材料的应用和发展。壳聚糖是迄今为止被发现唯一带正电荷的天然高分子，作为低等动物组织中的纤维成分，它既相似于植物组织中的纤维素结构，又与高等动物组织中的胶原质结构相类似，因而它与人体有着极好的生物相容性。基于强静电引力作用和酰胺键络合作用，壳聚糖对带有负电荷的各类有害物质(如污垢杂质、化妆品残留等)以及重金属离子能够产生很强的吸附作用，所制得壳聚糖凝胶材料进而能够清除沉积于毛孔处毒素。此外，由于壳聚糖具有良好的抑菌性和亲水性，它能够有效地抑制真菌生长和繁殖，同时能够为肌肤提供充足的水分，因而壳聚糖凝胶材料可望在面膜领域具有广阔的应用前景。但是，常规的壳聚糖凝胶材料力学性能较差，很难满足实际应用要求。基于以上，我们尝试把两种材料复合，实现优势互补，制备出具有良好力学性能和生物相容性，抗菌性和吸附性能的复合凝胶以及相应的膜材料。但是，由于纤维素和壳聚糖结构上的不同导致它们很难溶解在同一溶剂中，目前报道的壳聚糖和纤维素的共溶剂为离子液体，由于价格昂贵和残余溶剂难以除净的问题，限制了壳聚糖/纤维素复合材料的应用和发展。碱/尿素水体系是一种“绿色”新型的天然高分子溶剂，目前已被成功应用于纤维素和壳聚糖的溶解(Macromolecules，2008，41，9345；Macromolecules，2015，48，2706-2714)，因而，利用碱/尿素体系可望制备出性能优异的壳聚糖/纤维素复合材料。

本发明的方法所制得壳聚糖/纤维素复合凝胶具有高柔韧性，高含水量，透气性，抗菌性，优异的力学性能和良好的生物相容性，可望用于面膜材料，同时制备的复合膜具有高强度，高透光性和抑菌性，可望用于抑菌包装材料，复合凝胶和复合膜制备工艺过程简便无污染，易于实现工业化生产。