1.本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法及其应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.细菌纤维素(bacterial cellulose,bc)是由可产生细菌纤维素的微生物生物合成所产生，由可产生细菌纤维素的微生物发酵而得的细菌纤维素原料，经适当处理后可得具有微细孔洞、高亲水能力、高机械强度以及极高生物相容性等特性的生物纤维素膜，使生物纤维素膜广泛应用于各领域中，例如食品、医药以及医疗器械领域。
4.通过发酵法生产细菌纤维素，由于收到温度、原料和用水等问题的限制，我国南方较北方来说具有优势，南方沿海地区温度恒定且适宜，水资源丰富，发酵培养基有足够的椰汁提供，因此发酵成本低于北方。而发酵产出的细菌纤维素经过纯化后含水量高于99％，运输成本较高，而通过升温干燥法制取的细菌纤维素膜虽然重量轻，但因其结构受脱水而改变，重新吸水费时费力，难以供应工业化生产所需，而常温挤压失水所得细菌纤维素结构变化不大，可通过吸水膨胀恢复含水量，而普通静置浸泡法耗时长达7天，在场地有限情况下供应工业化生产受限制。
5.超声波一方面破坏污物与细菌纤维素表面的吸附，另一方面能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可钻，气泡立即“钻入”振动使污层脱落，由于空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在细菌纤维素表面时，油被乳化、固体粒子自行脱落，超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击细菌纤维素膜，这些作用，能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用。
6.生物创伤敷料理想敷料的主要物理性能要求：适宜的强度、张力、弹性；平均孔距及孔的含量能抵御细菌的侵袭；适宜的透气性、透湿性及吸水性；有适宜的厚度；便于操作和固定。细菌纤维素膜的均一性以及平整度对理想敷料的主要物理性能至关重要，因此在保证细菌纤维素膜吸水的同时也要保证其能够均匀吸水，从而得到表面光滑平整利于裁切的产品。剧烈的实验条件虽然能够缩短细菌纤维素膜的吸水膨胀时间，但是最终细菌纤维素膜表面出现折痕的个体数会增加，影响了产品的均匀度，违背了理想敷料的物理性能要求，导致产品合格率降低。


技术实现要素：

7.基于上述现有技术的不足，本发明提供一种细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法及其应用。本发明通过采用通气和超声等多种方式共同作用，调节优化相关工艺参数，从
而明显缩短细菌纤维素膜复水时间，同时制备得到的细菌纤维素膜具有良好的均一性以及平整度，因此具有良好的实际应用之价值。
8.本发明的第一个方面，提供一种细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，所述方法包括：将经过室温挤压失水后的细菌纤维素膜置于水中，同时向水中进行通气并进行超声处理。
9.其中，所述通气具体处理条件为：控制通气量为0.1～2m3/min，进一步包括0.6～1.2m3/min，如0.6、0.8、1.0、1.2m3/min。
10.通气时间控制为1～80h，进一步控制为通气方式为连续通气或间歇式通气。
11.当采用间歇式通气时，每次通气时间控制为6～24h，如6、12、18和24h，每次静止时间控制为6～24h，如6、12、18和24h，控制通气次数为1～4次，如1、2、3和4次。
12.超声处理中，控制超声功率为100～400w，如100、200、300或400w。
13.水温控制为20～30℃，进一步优选为22～28℃，如22、24、26和28℃。
14.本发明的第二个方面，提供上述方法获得的细菌纤维素膜。采用上述方法获得的细菌纤维素膜，其均一性以及平整度均较佳，保证产品质量。
15.本发明的第三个方面，提供上述方法在细菌纤维素膜复水中的应用。
16.具体的，所述应用包括：缩短细菌纤维素膜复水时间，提高细菌纤维素膜均一性和平整度。
17.所述细菌纤维素膜为经过室温挤压失水后获得。
18.上述一个或多个技术方案的有益技术效果：
19.(1)上述技术方案采用通气量、通气时间、重复次数、温度、超声多种因素结合，加速对常温挤压失水细菌纤维素膜的吸水膨胀过程，通气量1.0-1.2m3/min，通气时间12h，重复次数2-3次，超声100w，温度26℃条件下，细菌纤维素吸水膨胀后均匀度与平均厚度最佳。上述技术方案与现有静置吸水膨胀方法时间相比，可缩短为后者的三分之一。
20.(2)上述技术方案可用于工业化生产。
21.(3)上述技术方案所需空间较小，且高效省时，因此具有良好的实际应用之价值。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
23.图1为20cm*30cm常温挤压失水细菌纤维素膜。
24.图2为正交实验设计表以及实验结果。
25.图3为实施例6获得的平整度优良吸水膨胀效果较好的细菌纤维素膜。
26.图4为实施例4获得的吸水效果不佳的细菌纤维素膜。
27.图5为实施例1获得的具有严重折痕影响产品合格率的细菌纤维素膜。
28.图6为实验例3与实验例4的结果对比。
具体实施方式
29.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通
常理解的相同含义。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.本发明的一个典型实施方式中，提供一种细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，所述方法包括：将经过室温挤压失水后的细菌纤维素膜置于水中，同时向水中进行通气并进行超声处理。
32.其中，所述通气具体处理条件为：控制通气量为0.1～2m3/min，进一步包括0.6～1.2m3/min，如0.6、0.8、1.0、1.2m3/min。
33.通气时间控制为1～80h，进一步控制为通气方式为连续通气或间歇式通气。
34.当采用间歇式通气时，每次通气时间控制为6～24h，如6、12、18和24h，每次静止时间控制为6～24h，如6、12、18和24h，控制通气次数为1～4次，如1、2、3和4次。
35.超声处理中，控制超声功率为100～400w，如100、200、300或400w。
36.水温控制为20～30℃，进一步优选为22～28℃，如22、24、26和28℃。
37.实验结束时计算出均一性和平整度优良的细菌纤维素膜平均厚度，以平均厚度作为评价细菌纤维素膜吸水膨胀优劣的指标，平均厚度越大表明可用于下游裁切工序的细菌纤维素部分越多，越有利于提高产品的数量。
38.本发明的又一具体实施方式中，提供上述方法获得的细菌纤维素膜。采用上述方法获得的细菌纤维素膜，其均一性以及平整度均较佳，保证产品质量。
39.本发明的又一具体实施方式中，提供上述方法在细菌纤维素膜复水中的应用。
40.具体的，所述应用包括：缩短细菌纤维素膜复水时间，提高细菌纤维素膜均一性和平整度。
41.所述细菌纤维素膜为经过室温挤压失水后获得。
42.以下通过实施例对本发明做进一步解释说明，但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
43.实施例1
44.1、室温挤压失水的细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，包括以下步骤：
45.2、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
46.3、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
47.4、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为
48.1.2m3/min，通气时间24h，纯化水中放入超声棒并设置为100w，水温设置为22℃，通气次数为一次。
49.5、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
50.6、结果：平整的细菌纤维素膜为25片，以30片为基准计算得平均厚度为2.29cm。
51.实施例2
52.1、室温挤压失水的细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，包括以下步骤：
53.2、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
54.3、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
55.4、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为
56.1.0m3/min，通气时间12h，静止时间为12h，通气次数为4次，纯化水中放入超声棒并设置为100w，水温设置为24℃。
57.5、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
58.6、结果：平整的细菌纤维素膜为28片，以30片为基准计算得平均厚度为2.72cm。
59.实施例3
60.1、室温挤压失水的细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，包括以下步骤：
61.2、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
62.3、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
63.4、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为0.8m3/min，通气时间18h，静置时间为6h，重复吹起次数为4次，纯化水中放入超声棒并设置为300w，水温设置为22℃。
64.5、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
65.6、结果：平整的细菌纤维素膜为26片，以30片为基准计算得平均厚度为2.24cm。
66.实施例4
67.1、室温挤压失水的细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，包括以下步骤：
68.2、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
69.3、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
70.4、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为
71.0.6m3/min，通气时间6h，静置时间为18h，通气次数为1次，纯化水中放入超声棒并设置为300w，水温设置为24℃。
72.5、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
73.6、结果：平整的细菌纤维素膜为30片，以30片为基准计算得平均厚度为1.61cm。
74.实施例5
75.1、室温挤压失水的细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，包括以下步骤：
76.2、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
77.3、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
78.4、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为1.0m3/min，通气时间12h，静置时间为12h，通气次数为2次，纯化水中放入超声棒并设置为100w，水温设置为26℃。
79.5、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
80.6、结果：平整的细菌纤维素膜为30片，以30片为基准计算得平均厚度为2.70cm。
81.实施例6
82.1、室温挤压失水的细菌纤维素膜快速均匀吸水膨胀的方法，包括以下步骤：
83.2、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
84.3、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
85.4、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为
86.1.2m3/min，通气时间12h，静置时间为12h，通气次数为3次，纯化水中放入超声棒并设置为100w，水温设置为26℃。
87.5、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
88.6、结果：平整的细菌纤维素膜为30片，以30片为基准计算得平均厚度为2.73cm。
89.实验例1
90.以实施例2实验体系为对照，设计并进行实验，
91.1、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
92.2、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
93.3、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并关停通气设备，纯化水中放入超声棒并设置为100w，水温设置为24℃。
94.4、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
95.5、结果：平整的细菌纤维素膜为30片，以30片为基准计算得平均厚度为1.08cm。
96.实验例2
97.以实施例2体系为对照：
98.1、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
99.2、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
100.3、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为
101.1.0m3/min，通气时间12h，静止时间为12h,通气次数为4次，关停超声棒,水温设置为24℃。
102.4、时间结束后计数表面平整的细菌纤维素膜数量，并以30片为基数计算膜的平均厚度。
103.5、结果：平整的细菌纤维素膜为28片，以30片为基准计算得平均厚度为2.70cm。
104.实验例3
105.1、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
106.2、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
107.3、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为1.2m3/min，纯化水中放入超声棒并设置为400w，水温设置为22℃。
108.4、每隔1h取细菌纤维素膜样品测量厚度。
109.实验例4
110.1、第一步，将30片厚度一致的失水细菌纤维素膜剪裁为20cm*30cm大小的片状。
111.2、500l体积纯化桶放入300l纯化水。
112.3、将第一步所得片状细菌纤维素膜放入纯化桶并调整通气量为1.2m3/min，关停超声棒，水温设置为22℃。
113.4、每隔1h取细菌纤维素膜样品测量厚度。
114.实验例1与实验例2对比可看出通气形式对纤维素膜快速吸水膨胀至关重要。
115.实验例3与实验例4对比可看出超声对细菌纤维素膜初期吸水膨胀有加速作用，随着时间推移，超声对细菌纤维素膜吸水的影响越来越小直至无影响。
116.最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。