一种羧甲基壳聚糖季铵盐及其制备方法技术

一种羧甲基壳聚糖季铵盐及其制备方法，将O-羧甲基壳聚糖与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵通过反相乳液聚合法进行接枝反应，制得羧甲基壳聚糖季铵盐。相比现有技术，原料利用率高，所得产品分子量分布集中，接枝率高达206％。本发明专利技术采用的反相乳液聚合法相比现在使用较为广泛的水溶液聚合法，反应得到的产物分子量较高，数均分子量高达5.78×105。本发明专利技术中得到的乳液可以直接使用，后处理直接得到固体粉末，易于保存。本发明专利技术改性得到的羧甲基壳聚糖季铵盐不但具有典型的季铵盐的性质，如抗菌抑菌性和吸湿保湿性，而且保持了壳聚糖原有良好的成膜性、絮凝性、生物相容性和生物降解等性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及精细化工领域，尤其设及一种簇甲基壳聚糖季锭盐及其制备方法。
技术介绍
水是人类生存最基本的需求。传统的饮用水絮凝剂，如：侣、铁盐等无机材料，在 使用过程中，不可避免地会在水体中残留，从而对人体健康及环境造成危害，因而研发高效 环保的新型絮凝剂材料有着重要的现实意义。 阳00引壳聚糖（Chitosan)是氨基葡萄糖的直链多聚糖，分子式为（CeHiiN〇4)n，与纤维素 的化学结构很相似，可由甲壳质（化itin)脱去乙酷基而制得。本身无毒副作用，可完全生 物降解。其结构为直链大分子，分子上含有多个径基、氨基等活性基团，对金属离子、染料色 离子、面素、蛋白质、氨基酸等有机物W及粘±颗粒有良好的化学吸附作用。同时还具较好 的杀菌抑菌能力，在水处理方面可用来制备高效低毒多功能絮凝剂。 壳聚糖具有原料来源广泛、无毒、可生物降解的特点，被视为水处理的理想材料。 但是目前，壳聚糖直接作为絮凝剂使用仍然存在一些问题：壳聚糖只能在酸性水溶液中溶 解，絮凝范围很窄，无法满足在成分更为复杂的水体中使用。而将壳聚糖改性衍生化、引入 功能基团，不仅能够打破壳聚糖分子链的紧密排列，改善其分子空间结构，削弱分子间作用 力，增加其在水中的溶解性。 阳0化]贾晓燕等（《中国学位论文数据库》2005,重庆大学硕±学位论文2004, 6 ;)采用 自由基引发的方式在壳聚糖直链上接枝了水溶性集团，但合成的产物分子量明显变小。 蔡照胜等（《生物质化学工程》2009, 43(1) :28-31.《造纸化学品》 2007,，19 (2) : 19-22.)研究了壳聚糖季锭盐的合成与应用进展，张荣，龙柱等用壳聚糖和环 氧丙级Ξ甲基氯化锭反应生成了壳聚糖季锭盐，但前者不具体，后者采用的是异相法，反应 不均匀，产率不够高。 王河东，王江涛等（《武汉大学学报（理学版）》2011，2, 57(1) :033-037.)用壳聚 糖与芳香醒反应得到壳聚糖Schiff碱，被还原后与舰甲烧反应生成了可溶性的壳聚糖季 锭盐，但此反应原料毒性较强，对环境和人体有一定的危害。 综上所述，对于簇甲基壳聚糖季锭盐的研究虽然很广泛，但存在接枝效率不合适， 接枝位置不确定，接枝前后分子量变化不一等缺点。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种簇甲基壳聚糖季锭盐及其 制备方法，该法采用反相乳液法，使接枝前后，壳聚糖季锭盐分子量的变化和接枝位置确 定，合成的壳聚糖季锭盐纯度高、性能好。 为实现上述目的，本专利技术是通过下述技术方案来实现的： 一种簇甲基壳聚糖季锭盐，其结构式如下：阳〇1引 其中，η为62-1242,DMC为 一种簇甲基壳聚糖季锭盐的制备方法，将0-簇甲基壳聚糖与甲基丙締酷氧乙基 Ξ甲基氯化锭通过反相乳液聚合法进行接枝反应，制得簇甲基壳聚糖季锭盐。 向反应蓋中加入石蜡、乳化剂和水，石蜡与水的体积比为1:1，乳化剂为石蜡质 量的6% ;先在30-50°C进行乳化后，在揽拌下加入0-簇甲基壳聚糖，继续乳化后，加入引 发剂，并升溫至50-80°C进行引发反应，引发完成后在50-80°C下滴加DMC，滴毕继续反应 4-7h，得到簇甲基壳聚糖季锭盐；其中0-簇甲基壳聚糖的加入量为水质量的10% -15% ; 0-簇甲基壳聚糖的加入量为与DMC的质量比为（4-6) : 1，引发剂的量为DMC质量的0. 5~ 1. 5%。 所述0-簇甲基壳聚糖的粒径小于1. 5mm。 所述0-簇甲基壳聚糖的取代度为85% -95%。 阳01引所述乳化剂的HLB值为6~7。 所述乳化剂为span-60和tween-80的混合物，且span-60和tween-80的混合物 的HLB值为6~7。 所述引发剂为硝酸姉锭、过硫酸钟或过硫酸锭。 所述滴加时间为20~30min。 所述揽拌速率为200~3(K)r/min。与现有技术相比，本专利技术具有W下有益效果： 本专利技术所用的0-簇甲基壳聚糖，原料易得，生产成本较低，且接枝反应条件溫和，反应过程 环保。相比现有技术，原料利用率高，所得产品分子量分布集中，接枝率高达206%。本专利技术 采用的反相乳液聚合法相比现在使用较为广泛的水溶液聚合法，反应得到的产物分子量较 高，数均分子量高达5. 78X105 (原料分子量为6. 08X105)。本专利技术中得到簇甲基壳聚糖季 锭盐为乳液状，可W直接使用，经处理可直接得到固体粉末，易于保存。本专利技术改性得到的 簇甲基壳聚糖季锭盐不但具有典型的季锭盐的性质，如抗菌抑菌性和吸湿保湿性，而且保 持了壳聚糖原有良好的成膜性、絮凝性、生物相容性和生物降解等性能，使其在功能高分子 材料、工业水处理、纺织品加工等领域有潜在的应用价值。另外，由于壳聚糖季锭盐中的季 锭基团是连接在线性高分子骨架上的，运又使它可作为载体用于药物、助剂、生物材料的负 载等，拓宽了它的应用范围。 进一步的，本专利技术采用反相乳液聚合法，在水和石蜡分别作为水相体系和油相体 系的条件下进行反应，相比现有技术的水溶液聚合法、通氮气，反应条件简单，溫度低，时间 短，能耗少。 进一步的，本专利技术采用姉离子做引发剂，引发原理简单，硝酸姉锭廉价易得，适宜 于工业生产。【附图说明】图1为本专利技术中0-簇甲基壳聚糖制备过程示意图。 图2为本专利技术制得的簇甲基壳聚糖季锭盐的红外谱图。【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明，但并不用于限制本专利技术的实 施范围。 一种簇甲基壳聚糖季锭盐，其结构式如下： 其中，η为 62-1242,DMC为 本专利技术中的0-簇甲基壳聚糖通过W下方法制得： 参见图1，将Ig粉碎成粉末状的壳聚糖加入带有电动揽拌器、恒压滴液漏斗、溫度 计、回流冷凝管的反应蓋中，在20-40°C的恒溫水浴中于质量浓度为40-60%的氨氧化钢溶 液中溶胀碱化3-化后，将4-6g氯乙酸溶于异丙醇，并在揽拌条件下将其匀速滴加使之进入 反应体系，滴加时间为15-30min，滴加完毕后反应4-化，生成水溶性良好的0-簇甲基壳聚 糖。粉碎至粒径小于1. 5mm。 上述簇甲基壳聚糖季锭盐的制备方法为：向安装有电动揽拌器、恒压滴液漏斗、溫 度计、回流冷凝管的反应蓋中加入10. 0~20. 0血石蜡，揽拌下加入span-60和tween-80的 混合物（span-60和tween-80的混合物的HLB值为6~7)，揽拌5分钟后缓慢加入10. 0~ 20. 0血水，在30~50°C下揽拌乳化20~50min后溶液变为均匀细腻的白色乳状液，然后 在揽拌下加入粉碎至粒径小于1. 5mm的0-簇甲基壳聚糖，继续揽拌20~50min，再加入引 发剂硝酸姉锭、过硫酸锭或过硫酸钟，且加入量为DMC质量0. 5~1. 5% ;然后升溫至50~ 80°C引发反应20-30min后W滴加DMC(甲基丙締酷氧乙基Ξ甲基氯化锭），滴毕后在溫度 为50~80°C下反应3~7小时；其中，0-簇甲基壳聚糖的加入量为水质量的10% -15% ; 0-簇甲基壳聚糖与DMC的质量比为（4当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羧甲基壳聚糖季铵盐，其特征在于，其结构式如下：其中，n为62‑1242，DMC为：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭睿，刘爱玉，杨江月，李欢乐，程敏，甄建斌，王超，李晓芳，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61