甲壳素纳米纤维膜的脱乙酰化制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：对于生物质材料甲壳素进行化学改性，制备部分脱乙酰甲壳素，并进行纳米化处理，研究脱乙酰化处理前后的甲壳素纳米纤维在性能方面的优越性

研究意义：最大程度上利用废弃虾蟹壳的资源，制备了一种用表面脱乙酰化处理的甲壳素纳米纤维膜，为改性过的甲壳素性能的研究提供新的方向。

2. 国内外研究现状分析

施文涛等人表示甲壳素是产量仅次于纤维素的天然生物质材料。目前甲壳素主要取自食品加工业产生的虾、蟹等甲壳。甲壳素及其衍生物具有良好的生物相容性、抑菌性和促进伤口愈合等功能，广泛用于药物缓释、伤口包覆、组织植入、生物分离、重金属吸附等高附加值领域。但甲壳素富含氢键且高度结晶，导致不熔难溶、加工困难等难题，必须加以改性。目前主流的改性方法均以削弱氢键为要旨，如酰化、烷基化、醚化、酯化（无机酸酯化）、接枝等。

传统上甲壳素酰化多采用甲磺酸或高氯酸催化，或将碱甲壳素酰化，存在反应效率低、产物均一性差等不足。近年来，甲壳素酰化改性研究出现新的趋势：一是开发均相酰化体系以提高反应效率和产物均一性，二是探索新的活化方法以提高非均相酰化效率。就均相酰化而言，已筛选出多个体系，如氯化锂/二甲基乙酰胺（licl/dmac）、六氟异丙醇、离子液体等。最近报道的三氟乙酸酐催化羧酸酰化甲壳素，使反应时间大幅缩短，凸显了均相酰化的优势。

孙绪兵等人表明虽然甲壳素具有来源广、可降解、生物相容、无毒和低抗原性等性质，但由于不溶于水和大多数有机溶剂，以沉淀形式存在，限制其应用。而纳米尺寸的甲壳素能够均匀分散在水中，分散液易处理和成型，因此可以通过适当的化学或物理处理由甲壳素制备纳米尺寸甲壳素，简称为纳米甲壳素，包括甲壳素纳米晶须和甲壳素纳米纤维。甲壳素纳米晶须通常具有的尖点棒状或杆状形态和小尺寸（宽为5nm80nm，长为50nm800nm），甲壳素纳米纤维具有长且相互缠结的网状形态和大尺寸（宽为10nm100nm、长几μm），甲壳素纳米晶须的结晶度比甲壳素纳米纤维高，长宽比比甲壳素纳米纤维小。纳米甲壳素不仅具有甲壳素的性质，同时还具有高长宽比、高表面积、低密度等性质，因此纳米甲壳素可以用于聚合物增强、食品包装、水处理、药物载送和组织工程等，同时在其表面还有羟基、Ｎ_－乙酰基以及残留的胺基，因此还可以进行化学改性。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.甲壳素的部分脱乙酰化处理

2.甲壳素纳米纤维膜的制备

4. 研究创新点

由甲壳素制备的纳米纤维甲壳素能够在水中形成稳定均匀分散液，不仅具有甲壳素的性质，还有高纵横比、高比表面积、低密度等性质，制成膜材料，研究比较甲壳素和脱乙酰化的纳米纤维甲壳素在力学性能、透光、红外方面，以及吸附性能等指标，从而获得各性能优良的化学元素，挖掘了利用甲壳素作为一种环保的多性能材料的潜力。