CN101565508B - 一种盐溶剂溶解壳聚糖的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壳聚糖的盐溶剂及其应用，属于高分子材料技术领域。其特征是该盐溶剂组成及其质量百分比含量为：硫氰酸钠40％～65％。该溶剂溶解壳聚糖步骤为：预处理：将脱乙酰度70％～95％、粘均分子量2万～60万的壳聚糖粉末分散于一定浓度的碱液中，用超声波处理后进行过滤，将收集到的固体用水冲洗；溶解：将上步预处理的壳聚糖分散于水中，加入NaSCN盐，然后将形成的悬浮液在60℃～90℃下搅拌2～5小时，即可得到透明的壳聚糖溶液。本发明采用该盐溶剂可以得到稳定的壳聚糖溶液，可以为研究壳聚糖溶解机理提供新的方法；此工艺操作简单，可以广泛应用于壳聚糖膜、纤维及聚丙烯腈等功能性复合材料的成型加工。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种盐溶剂溶解壳聚糖的方法及其应用，特别涉及一种盐溶剂用于溶解壳聚糖。
背景技术
壳聚糖主要由β-(1，4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡糖胺和β-(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡糖胺两种糖单元组成，其中，β-(1，4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡糖胺单元含量占60％以上。壳聚糖无毒、亲水、有生物降解性、生物相容性、再生性和抗菌性等特点，在生物医学、药学、食品、造纸、纺织、水净化及废水处理中有广泛的应用。制备壳聚糖制品一般需要先将壳聚糖溶解，然后再进行成型加工。由于壳聚糖分子间有强烈的氢键作用，能作为壳聚糖的溶剂较少。国内外常用的溶剂是各种稀酸，如盐酸、乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、氯乙酸、丙二酸、羟基乙酸、苯甲酸及其几种的混酸。壳聚糖链富含自由氨基，在酸性溶液中被质子化而使壳聚糖溶解于酸性介质，所以壳聚糖在酸性溶液中常会有部分降解，使产品达不到要求；而且壳聚糖与聚丙烯腈等聚合物制备功能性复合材料时，由于壳聚糖溶解性差，一般使用改性后水溶性壳聚糖与聚丙烯腈等聚合物进行复合，这样成本会增加很多，限制了壳聚糖的许多应用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种盐溶剂溶解壳聚糖的方法及其应用。
本发明的壳聚糖盐溶剂组成及其质量百分比含量为：硫氰酸钠40％～65％，其余为水。
该盐溶剂溶解壳聚糖步骤为：
(1)预处理：将脱乙酰度70％～95％、粘均分子量2万～60万的壳聚糖粉末分散于一定浓度的碱液中，用超声波处理后进行过滤，将收集到的固体用水冲洗；
(2)溶解：将预处理的壳聚糖分散于水中，加入NaSCN盐，然后将形成的悬浮液在60℃～90℃下搅拌2～5小时，即可得到透明的壳聚糖溶液。
此外，该盐溶剂还可用于壳聚糖溶解机理的研究，用于壳聚糖制膜、纤维的成型加工，用于与聚丙烯腈等功能性复合材料的成型加工。
本发明的有益效果在于：
1、采用本发明的盐溶剂可以得到稳定的壳聚糖溶液，为研究壳聚糖溶解机理提供新的方法；
2、采用超声波预处理壳聚糖可以使壳聚糖比表面积大大增加，提高了溶解效率；
3、由于是非酸溶剂，避免了壳聚糖在酸中降解而引起壳聚糖制品性能下降的问题；
4、用于壳聚糖分子量的测定，为壳聚糖提供溶度积参数等参数；
5、由于该盐溶剂是聚丙烯腈等聚合物的良溶剂，可以直接使用未改性的壳聚糖与聚丙烯腈等聚合物制备功能性复合材料，这样节约了为壳聚糖改性的成本。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1：
首先将3g脱乙酰75％、粘均分子量为5万的壳聚糖粉末分散于8％～10％(质量分数)的氢氧化钠溶液中，接着用40KMHz超声波处理10分钟后过滤，将收集到含有一部分水的壳聚糖水洗至中性；将上步经预处理的壳聚糖分散于水中，加入NaSCN盐，使NaSCN浓度为50％，然后将形成的悬浮液在80±1℃下磁力搅拌2小时，即可得到透明的壳聚糖溶液。再将上述溶液滴加2％乙酸至不再有沉淀产成，收集沉淀，水洗、干燥、称量，与溶解前的壳聚糖比较，发现溶解壳聚糖损失率为3.1％
实施例2：
首先将3g脱乙酰85％、粘均分子量为11万的壳聚糖粉末分散于8％～10％(质量分数)的氢氧化钠溶液中，接着用40KHz超声波处理10分钟后过滤，将收集到含有一部分水的壳聚糖水洗至中性；将上步经预处理的壳聚糖分散于水中，加入NaSCN盐，使NaSCN浓度为55％，然后将形成的悬浮液在90±1℃下磁力搅拌2小时，即可得到透明的壳聚糖溶液。再将上述溶液滴加2％乙酸至不再有沉淀产成，收集沉淀，水洗、干燥、称量，与溶解前的壳聚糖比较，发现溶解壳聚糖损失率为3.7％
实施例3：
取实施例1所制的壳聚糖溶液100g，在搅拌下加入13.64g聚丙烯腈粉未(壳聚糖质量分数1％，聚丙烯腈质量分数12％)，然后将体系温度升至75±1℃，溶解2～3小时，即可得到均一的壳聚糖/聚丙烯腈复合原液。将制得的复合原液经真空脱泡处理后送至纺丝机进行纺丝，原液温度控制在75±1℃。纺丝条件：喷丝孔孔径0.1mm，设定压力使挤出速度为0.40cc/min，纺丝速度控制在5m/min。喷出的原液进入凝固浴形成初生纤维，凝固浴为10％的NaSCN水溶液，浴温10±2℃。形成的初生纤维进入一级溶剂拉伸浴进行初拉伸，拉伸倍数为3～7倍。溶剂拉伸浴为15％的NaSCN水溶液，浴温85±2℃。经过溶剂拉伸的纤维再经过蒸气浴进行二次拉伸，拉伸倍数为2～5倍。二次拉伸的纤维经水洗、干燥得样品丝。对样品丝性能进行测试，发现复合纤维的机械性能基本保持在原聚丙烯腈纤维水平。
实施例4：
取实施例2所制的壳聚糖溶液100g，在搅拌下加入14.94g聚丙烯腈粉未(壳聚糖质量分数1％，聚丙烯腈质量分数13％)，然后将体系温度升至75±1℃，溶解2～3小时，即可得到均一的壳聚糖/聚丙烯腈复合原液。将制得的复合原液经真空脱泡处理后送至纺丝机进行纺丝，原液温度控制在75±1℃。纺丝条件：喷丝孔孔径0.1mm，设定压力使挤出速度为0.40cc/min，纺丝速度控制在5m/min。喷出的原液进入凝固浴形成初生纤维，凝固浴为10％的NaSCN水溶液，浴温10±2℃。形成的初生纤维进入一级溶剂拉伸浴进行初拉伸，拉伸倍数为3～7倍。溶剂拉伸浴为15％的NaSCN水溶液，浴温85±2℃。经过溶剂拉伸的纤维再经过蒸气浴进行二次拉伸，拉伸倍数为2～5倍。二次拉伸的纤维经水洗、干燥得样品丝。对样品丝性能进行测试，发现复合纤维的机械性能基本保持在原聚丙烯腈纤维水平。
Claims (2)
1.一种盐溶剂溶解壳聚糖的方法，其特征在于使用方法如下：
(1)盐溶剂的组成及其质量百分比含量为硫氰酸钠40％～65％；
(2)溶解壳聚糖的使用步骤：
1)预处理：将脱乙酰度70％～95％、粘均分子量2万～60万的壳聚糖粉末分散于一定浓度的碱液中，用超声波处理后进行过滤，将收集到的固体用水冲洗；
2)溶解：将预处理的壳聚糖分散于水中，加入NaSCN盐，然后将形成的悬浮液在60℃～90℃下搅拌2～5小时，得到透明的壳聚糖溶液。
2.权利要求1所述方法的应用，其特征在于：用于壳聚糖溶解机理的研究；或用于壳聚糖制膜、纤维的成型加工；或用于与聚丙烯腈功能性复合材料的成型加工。
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