Janus氧化纤维素-壳聚糖功能膜的制备及其性能

摘要

【目的】纤维素基膜因可降解性被视为塑料的理想替代品，然而其功能单一限制了实际应用。Janus膜凭借非对称润湿界面可突破传统膜性能瓶颈，但现有单面化学改性或原位固定法仍存工艺复杂、性能不均等明显缺陷。本研究利用纤维素和壳聚糖在溶剂体系中溶解度的差异，通过一步成型法构建Janus膜，以期在简化工艺的同时实现纤维素膜的功能化。【方法】基于N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂溶剂体系对纤维素和壳聚糖不同的溶解能力，通过席夫碱反应制备具有Janus结构的氧化纤维素-壳聚糖功能膜。通过红外光谱、扫描电镜、热重分析等对Janus膜进行表征，并测定膜的持水率、溶胀率、接触角和抑菌性能等。【结果】该Janus膜展现出双面异质结构，壳聚糖面的粗糙程度高于氧化纤维素面，氧化纤维素面的接触角小于75°，壳聚糖面的接触角大于99°。Janus膜具有良好的抗氧化性，DPPH自由基清除率最高达到83.28%，且其断裂伸长率最高达到113.90%，仅5 cm×1 cm的样品即可承重0.5 kg。另外，Janus膜在热稳定性、抗溶胀性、抗菌性（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）以及紫外阻隔方面均表现出良好的性能。【结论】本研究通过纤维素和壳聚糖功能互补的策略，成功利用席夫碱反应构建了Janus氧化纤维素-壳聚糖功能膜。该材料在亲疏水性和表面微结构方面表现出明显的差异性，且在抗氧化性、力学性能、抗溶胀、热稳定性等性能上均表现良好，使其在包装和生物医药领域极具应用潜力。

关键词

纤维素膜 / 壳聚糖 / 溶解度 / 席夫碱反应 / Janus膜 / 亲疏水性 / 抗菌性 / 抗氧化性

基金资助

新疆维吾尔自治区“24年天山英才培养计划（青年拔尖人才）”（2023TSYCCX0039）