基于海藻酸钠树枝状胶体与甲壳素纳米晶“水泥-砂浆”结构的超强绿色海洋塑料

《Food Hydrocolloids》：Ultra-Strong Green Plastics from Marine-Sourced Alginate Dendritic Colloids and Chitin Nanocrystals with a “Cement–Mortar” Structure

本研究创新性地利用海藻酸钠（SA）树枝状胶体与甲壳素纳米晶（ChNCs）构建"水泥-砂浆"结构，通过微波辅助FeCl3·6H2O水解调控ChNCs脱乙酰度（DDA），结合超高剪切均质化制备SA胶体网络，成功解决多糖材料强度-延展性权衡难题。该海洋源复合材料薄膜拉伸强度提升196.03%，断裂伸长率增加150.80%，兼具优异水阻隔性和生物可降解性，为绿色塑料包装提供新策略。

　　

材料与试剂

甲壳素（源自虾壳，CAS号1398-61-4）、FeCl₃·6H₂O（≥99%）、CaCl₂·2H₂O（≥99%）和甘油（≥99.5%）购自阿拉丁生化科技股份有限公司（中国上海）。海藻酸钠（SA，M/G比例=2:1，分子量140-150 kDa）购自麦克林生化有限公司（中国上海）。透析膜（MD77，截留分子量3500-5000 Da）购自比克曼生物公司（中国常德）。所有化学品均为分析纯，直接使用无需进一步纯化。实验全程使用去离子水。

氢氧化钠处理时间对ChNCs特性的影响

在制备海洋源绿色塑料之前，我们系统表征了主要填料的基本结构和内在特性。前期实验结果表明，与传统盐酸水解相比，FeCl₃·6H₂O辅助的微波法能更环保地快速（0.75小时内）制备出高结晶度（CrI）、高长径比（L/D）、尺寸分布均匀且脱乙酰度（DDA）超过20%的ChNCs。然而当需要获得特定表面电荷密度的样品时，我们发现...

结论

本研究提出了一种可持续的海洋资源绿色塑料开发策略。通过微波辅助FeCl₃·6H₂O水解制备的ChNCs与超高剪切均质化生成的SA树枝状胶体（DC），通过氢键和静电相互作用产生协同效应，有效调控薄膜内部结构。这种协同作用实现了强度与延展性的更均衡组合，最终获得具有高拉伸强度的材料。