近年來，隨著石油資源日漸枯竭，非降解化學品污染及對人類健康影響的關注， 大力研究和開發(fā)以天然高分子材料為主體的環(huán)境友好材料成為熱點。其中，淀粉、纖維素、甲殼素和殼聚糖等天然高分子材料具有來源廣、可生物降解、環(huán)境友好，以及良好的成膜性、生物相容性及低成本的特點。它們經(jīng)改性后還可制得納米粒子，其表面基團的羥基可以與其他物質(zhì)反應，制成具有良好綜合性能、生物相容性好的功能復合材料。

      改性淀粉、纖維素、甲殼素和殼聚糖等天然高分子材料與水性聚氨酯（WPU） 復合，可制得硬度、附著力、耐溶劑性、耐腐蝕性優(yōu)異的環(huán)保型涂料，廣泛用于木器、輕紡、皮革、基建、化工防腐、車輛、飛機等領域，近年來深受人們的青睞，完全符合涂料工業(yè)的“三前提”（資源，能源，無污染） 及“四 E原則”（經(jīng)濟economy，效率 efficiency，生態(tài) ecology，能源 energy），已經(jīng)成為“環(huán)境友好型涂料” 的主要發(fā)展方向。

1. 甲殼素/殼聚糖改性劑

       甲殼素（chitin） 是動植物體內(nèi)經(jīng)生物合成的一種多糖類天然高分子化合物，產(chǎn)量僅次于纖維素，自然界每年生物合成的甲殼素將近 100 億 t。殼聚糖（chitosan） 是甲殼素 N- 脫乙?；漠a(chǎn)物。甲殼素和殼聚糖的化學式分別為（C8H13NO5） n 和（C6H11NO4） n ；兩者的分子鏈結(jié)構(gòu)與纖維素相似，其制備方法和結(jié)構(gòu)見圖 1。

      甲殼素和殼聚糖分子結(jié)構(gòu)和組成獨特， 是自然界唯一的堿性多糖，也是地球上數(shù)量最大的含氮有機化合物。甲殼素及其衍生物不僅具有良好的生物相容性、低毒和生物降解性，而且還具有許多生物醫(yī)學功能和藥物作用。利用殼聚糖的羥基和氨基，以及甲殼素的羥基參與水性聚氨酯的合成反應，可直接作為原料或接枝于聚氨酯分子中。甲殼素及其衍生物已經(jīng)在生命科學、功能材料等領域形成了新的研究和開發(fā)熱點。

2. 甲殼素/殼聚糖改性水性聚氨酯的研究進展

      南京大學公開了一種殼聚糖改性水性聚氨酯彈性體的制備方法：先制備聚氨酯的預聚體，用有機溶劑溶解后加入離子化劑，制得離子化聚氨酯預聚體 ；離子化聚氨酯預聚體與殼聚糖水溶液和乳化劑反應，制得聚氨酯乳液或微乳液。此法工藝簡單，制得的殼聚糖改性水性聚氨酯具有彈性，易加工，耐油性、 耐水性、 生物相容性和生物降解性好。在醫(yī)療、生命科學研究、醫(yī)用材料和相關性能測試等領域具有應用前景。

      用 6-O- 硫酸酯化殼聚糖（6S-CS）與水性聚氨酯（WPU） 混合，以戊二醛作交聯(lián)劑，制得 WPU/ 6S-CS 復合膜。通過紅外和偏光顯微鏡測試技術(shù)對復合膜的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進行表征，并通過溶血實驗、動態(tài)凝血時間、復鈣化時間等對其血液相容性進行了表征。研究結(jié)果表明 ： WPU/6S-CS 復合膜具有良好的血液生物相容性，是一種理想的生物醫(yī)用材料。

      用殼聚糖晶須和超聲波處理的殼聚糖晶須制備了兩種水性聚氨酯納米復合材料。用紅外、動態(tài)力學分析、廣角 X 射線衍射和掃描電子顯微鏡分析了超聲波方法和甲殼素含量對化學成分、結(jié)晶行為和相容性的影響 ；分別用熱重分析儀和拉伸試驗測定了膜的熱穩(wěn)定性和力學性能。當甲殼素晶須含量低于 30% 時，納米復合膜呈現(xiàn)出一定程度的相容性 ；該納米復合膜比純水性聚氨酯膜具有更高的熱穩(wěn)定性和拉伸強度。超聲波處理的殼聚糖晶須改性的水性聚氨酯，具有更好的相容性、儲能模量、熱穩(wěn)定性和張力。

      通過聚合物在水乳液中自組裝，合成了殼聚糖 - 水性聚氨酯核殼納米粒子（PU-cCS）。用透射電子顯微鏡、紅外光譜、X射線光電子能譜和原子力顯微鏡等分析手段分析了殼聚糖 - 聚氨酯材料的物理化學性能，該材料具有良好的機械性能。細胞培養(yǎng)實驗表明 ： PU-c-CS 膜具有非常低的細胞毒性，能支持細胞附著和生長。分析凝血酶原時間和活化部分凝血活酶時間表明 ：該材料的抗凝血性得到有效改善。

      用 3-（2，3- 環(huán) 氧 丙 氧 ）丙基三乙氧基硅烷改性的納米二氧化硅和殼聚糖制備了新型生物納米水性聚氨酯復合材料。通過紅外光譜、熱重分析、掃描電子顯微鏡和拉伸試驗研究了該生物納米復合材料。殼聚糖能增強聚氨酯材料的熱穩(wěn)定性和機械性能。

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