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两种海藻酸钙膜的制备及吸水性能
第26卷第4期高分子材料科学与工程
Vol.26,No.42010年4月
POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING
Apr.2010
两种海藻酸钙膜的制备及吸水性能
郝晓丽,夏延致,王兵兵,纪全,孔庆山,隋坤艳
(青岛大学纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东青岛266071
摘要:
分别采用冷冻干燥法和自然晾干法制备海藻酸钙膜材料,考察比较了两种海藻酸钙膜材料的形貌及吸水性能。
海藻酸钙自然晾干膜为无色透明膜,冻干膜为白色海绵膜,且冻干膜与晾干膜相比具有开放、贯通的多孔结构,其孔径介于100Lm~200Lm之间。
海藻酸钠质量百分比含量为2%时,晾干膜和冻干膜对蒸馏水的吸水率分别为78.7%和985.0%,经3500r/min离心3min后保水率分别为42.5%和81.8%,两膜材料均具有较好的重复使用性能,其中反复吸水2放水4次后冻干膜的吸水率仍高达869.4%。
关键词:
海藻酸钙;冷冻干燥;多孔膜;吸水性能
中图分类号:
TB383文献标识码:
A文章编号:
100027555(20100420143203
收稿日期:
2009207221
基金项目:
国家自然科学基金资助项目(50673046
通讯联系人:
夏延致,主要从事阻燃纤维及海藻纤维的研究,E2mail:
polymer@
海藻酸钠是从海带等褐藻中提取的一种天然多糖,是由a2L2古罗糖醛酸和B2D2甘露糖醛酸经a(1-4糖苷键构成的一种无规线型嵌段共聚物[1]。
作为一种聚阴离子电解质,海藻酸钠分子链中含有大量游离的羧基和羟基,与金属离子有较强的络合能力,能够通过络合及离子交换,与Ca2+
等多价金属阳离子形成稳定的螯合物,海藻酸钙的/蛋2盒0结构模型[2]。
鉴于海藻酸盐类良好的成膜性、安全性和可降解性能,其在食品、医药、纺织印染等众多领域已经得到广泛的应用[3~5]
。
近年来,海藻酸盐在医用敷料、细胞培养、释控载体及水处理等领域的应用研究已成为热点课题,为了提高吸水及吸附性能、增加比表面积和利于细胞组织附着,通常要求高分子膜材料具有开放的多孔结构。
文献提及的多孔膜的常规制备方法主要有相转化法、溶胶2凝胶法、模板浸出法和冷冻干燥法等[6~9]。
本文采用自然晾干和冷冻干燥方法制备了两种海藻酸钙膜材料,探讨比较了两种膜材料的形貌特征及吸水保水性能,为海藻酸盐多孔膜材料在医用敷料等方面应用提供有力依据。
1实验部分
1.1材料与仪器
LGJ212型冷冻干燥机:
北京松源华兴科技发展有
限公司;JSM26390LV扫描电镜:
日本JEOL公司;AnkeTDL240B型离心机:
上海安亭科学仪器厂;海藻酸钠:
青岛明月海藻集团有限公司,食品级;其它化学试剂均为分析纯,所用水为蒸馏水。
1.2海藻酸钙晾干膜的制备
配制质量百分数为2%的海藻酸钠水溶液,静置24h消泡备用。
称取一定量海藻酸钠溶液浇铸于培养皿中,室温(约20e下自然晾干成膜,经5%氯化钙充分交联,蒸馏水多次冲洗后,干燥得海藻酸钙晾干膜。
1.3海藻酸钙冻干膜的制备
称取一定量经消泡的2%海藻酸钠溶液浇铸于培养皿中,低温(-5e下经预冻成型,待试样完全冻结后放到真空冷冻干燥箱中,-55e抽真空冷冻干燥得到海藻酸钠多孔膜。
经5%氯化钙充分交联,蒸馏水多次冲洗,干燥得海藻酸钙冻干膜。
1.4扫描电子显微镜分析(SEM
JSM26390LV型扫描电镜观测海藻酸钙膜的表面形貌,扫描样品经喷金处理,扫描电压为2010kV。
1.5吸水率测试
裁取1cm@1cm的膜材料,称干质量为Md(g,浸入蒸馏水中24h后取出,滤纸迅速吸去表面水分,称湿质量为Mw(g,吸水率按式(1计算:
吸水率=
Mw-Md
Md
(1
1.6保水率测试
吸水率测试后的样品放入离心管内,经3500r/min离心3min后取出,称量为Mh(g。
保水率按式(2计算:
保水率=
Mh-Md
Md
(2
1.7重复使用率评价
重复使用率指样品放水后重复吸水的能力,即将吸水率测试后的试样干燥至恒量,重复1.5节的吸水率测试。
2结果与讨论
2.1膜材料的形貌分析
Fig.1为海藻酸盐膜材料的外观照片,采用自然晾干法制备的海藻酸钠膜(a为光滑的透明薄膜,交联后的海藻酸钙膜(b表面有一定程度的褶皱,手触感觉较脆。
采用冷冻干燥法制备过程中,低温预冻时聚合物高分子链周围的水冷却成冰,冷冻干燥时直接升华形成孔洞结构。
所得的海藻酸钠冻干膜(c为白色或乳白色的多孔海绵,表面较为平整,手触感觉富有弹性,柔韧性较好,交联后的海藻酸钙膜(d变薄,为更为
致密的多孔海绵。
Fig.1Photographsofmembranes
a:
normal2driedsodiumalginate;b:
normal2driedcalciumalginate;c:
freeze2driedsodiumalginate;d:
freeze2driedcalciumalginate
海藻酸钙冻干膜的扫描电镜照片如Fig.2所示,
膜材料表面为致密的不规则多孔状结构,孔的形状以圆形或椭圆形为主,孔隙相互贯通,孔径介于100Lm~200Lm之间。
多孔结构可为水分子进出提供通道,
提示该海绵状冻干膜材料具有较高的吸水保水性能。
Fig.2SEMphotosoffreeze2driedmembrane
a:
transversalcross2section;b:
pores
2.2膜材料的吸水和保水性能
高分子膜材料应用于医用敷料和水处理材料时,通常要求具有较好的吸水性能。
海藻酸钠浓度为2%时,两种膜材料对蒸馏水的吸水率和保水率结果见Tab.1。
海藻酸钙冻干多孔膜对蒸馏水表现出了优异吸水
和保水性能。
究其原因,吸水率和保水率的大小与高分子膜材料的结构形态密切相关。
自然晾干法制备的
膜表面有褶皱现象,膜较为致密,通透性较差,影响水分子的进入,故吸水率相对较低。
冷冻干燥法所得的膜具有均匀、开放的多孔结构,利于水分子扩散充满孔洞,故吸水率高达985.0%。
经3500r/min离心3min后,凝胶网络收缩,材料表面及内部大部分水分被排出,与晾干膜相比,冻干膜由于具有致密的多孔结构,离心后膜内部的孔洞仍能够/储存0较多的水分,保水率达81.8%。
Tab.1Thewaterabsorbencyandwaterretentionrate
ofmembranes
SampleWaterabsorbency
(%Waterretentionrate
(%Normal2dried
78.742.5Freeze2dried
985.0
81.8
2.3膜材料的重复使用率评价
Fig.3为两种膜材料在蒸馏水中重复使用后的吸水率测试结果。
两种膜材料经过烘干放水后的吸水率有所下降,且吸水率的大小与烘干次数呈负相关,这是因为经过烘干放水,会破坏凝胶膜材料的原始形态,使凝胶膜发生收缩,特别是冻干法制备的膜材料,其孔洞会发生坍塌或粘连,最初开放的孔洞会部分封闭起来。
尽管如此,两种膜材料反复吸水2放水4次后吸水率仍
144高分子材料科学与工程2010年
较高。
Fig.3Reusablepropertyofmembranes
a:
normal2dried;b:
freeze2dried
3结论
分别采用自然晾干法和冷冻干燥法制备了两种海藻酸钙膜材料。
其中晾干膜为透明致密膜;冻干膜为
多孔海绵状,孔的连通性好且孔径尺寸分布均匀。
海藻酸钙冻干膜的吸水保水性能和重复使用性能皆优于晾干膜,在生物医用领域具有广阔的应用前景。
参考文献:
[1]WINDHUEST,BORCHARDW.Effectofacetylationon
physiochemicalpropertiesofbacterialandalgal
alginates
in
physiologicalsodiumchloridesolutionsinvestigatedwithlightscatteringtechniques[J].Carbohydr.Polym.,2003,52:
47252.[2]BRACCINII,PEREZS.MolecularbasisofCa2+2inducedgelationin
alginatesand
pectins:
the
egg2box
model
revisited[J].
Biomacromolecules,2001,2(4:
108921096.
[3]何淑兰,尹玉姬,张敏,等.组织工程用海藻酸盐水凝胶的研究
进展[J].化工进展,2004,23(11:
117421178.
HESL,YINYJ,ZHANGM,etal.Researchadvancesonsodiumalginatehydrogelsfortissueengineering[J].ChemicalIndustryandEngineeringProgress,2004,23(11:
1174-1178.
[4]张小红,崔英德,潘湛昌.聚丙烯酸/海藻酸钠高吸水性树脂的
制备及生物降解性能[J].化工学报,2005,6(6:
113421137.ZHANGXH,CUIYD,PANSC.Preparationandbiodegradabilityofacrylicacid/sodiumpolymannuronatesuper2absorbent[J].JournalofChemicalIndustryandEngineering,2005,6(6:
113421137.[5]NUSSINOVITCHA,VELEZ2SILVESTRER,PELEGM.
Compressivecharacteristicsoffree2driedagarandalginategelsponges[J].Biotechnol.Prog.,1993,9(1:
1012104.
[6]LEESB,KIMYH,CHONGMS,etal.Studyofgelatin2
containingartificialskinV:
fabricationofgelatinscaffoldsusingasalt2leachingmethod[J].Biomaterials,2005,26:
1961.
[7]JINSM,LICZ.Structureandpropertiesofbilayerchitosan2gelatin
scaffolds[J].Biomaterials,2002,24:
106721071.
[8]RATNERBD,HOFFMANAS,SCHOENFJ,etal.Biomaterials
science:
anintroductiontomaterialsinmedicine[M].SanDiego:
AcademicPress,2004:
218.
[9]YOSHIKAWATI.Boneregenerationbygraftingofanautogenous
culturedbone/ceramicconstruct[J].Mater.Sci.Eng.C,2000,13:
29237.
PreparationandPerformanceofTwoKindsofCalciumAlginateMembranes
HAOXiao2li,XIAYan2zhi,WANGBing2bing,JIQuan,KONGQing2shan,SUIKun2yan
(StateKeyLaboratoryCultivatingBaseofAdvancedFiberMaterialsandModern
Textile,QingdaoUniversity,Qingdao266071,China
ABSTRACT:
TwokindsofCalciumalginatemembraneswereobtainedbynormal2driedandfreeze2driedmethodsrespectively.Typicalmorphologiesandpropertieswereevaluated,includingscanningelectronmicroscopy,waterabsorptionrate,retentionrateandrepeatability.Resultsshowthatthenormal2driedmembraneiscolorlessandtransparentmembraneandthefreeze2driedmembraneiswhitesponge.Thefreeze2driedmembranepossessesinterconnectedanduniformporestructure,whoseaverageporesizeis100Lm~200Lm.Theabsorbencyofthenormal2driedmembraneandfreeze2driedmembraneindistilledwateris78.7%and985.0%,andthewaterretentivenessis42.5%and81.8%when3500r/minfor3minutes.Twokindsofmembranesbothcanberepeatedlyutilized.Theabsorbencyoffreeze2driedmembranekeepsstill869.4%asrepeated4times.Keywords:
calciumalginate;freeze2drying;porousmembrane;waterabsorbency
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