[发明专利]一种交联两性蔗渣木聚糖的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联两性蔗渣木聚糖的制备方法。

背景技术

木聚糖在自然界中的分布很广，占有量仅次于纤维、淀粉等天然高分子化合物，是高等植物中常见的组分，也是碳水化合物贮藏的主要形式之一，它的一大优势就是既可生物降解又可再生。广西是我国一个盛产蔗渣的地区，蔗渣中木聚糖含量约在30%左右。随着对可再生资源和绿色化工的日益重视，如何对蔗渣提取的天然木聚糖进行改性，引入新的功能基团，增加和扩展木聚糖用途成为人们日益关注的重要课题。利用木聚糖这种可再生的资源研究性能更佳、使用更广的新型化工产品，是一项有意义的工作。

目前国内外对木聚糖的功能改性研究多数采用桦木、榉木、玉米芯等来源的木聚糖为原料，对于以农林废弃物甘蔗渣来源的木聚糖改性的研究鲜见报道。交联两性蔗渣木聚糖系指在木聚糖链（以木糖为单元的聚合物）中既接上阴离子，又接上阳离子两类基团的木聚糖衍生物，也可用两亲离子试剂修饰得到变性木聚糖。目前在分别采用阳离子和交联阴离子对木聚糖的改性方面的研究取得了一些进展，一般的工艺基本是以有机溶剂为介质，以丁二酸酐为酯化剂得到阴离子木聚糖；或以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵等季胺盐类为醚化剂，经两步反应合成阳离子木聚糖。

本方面合成的交联两性木聚糖是将木聚糖在碱性条件下，通过阳离子化、阴离子化步骤对木聚糖进行化学修饰，并使其具有阳、阴离子木聚糖的双重特性；再进一步与交联剂交联，得到最终合成产物。其反应程度主要由木聚糖中木糖单元上的羟基活性决定。产物具有阴离子木聚糖、阳离子木聚糖、天然高分子聚合物等多重结构与特性，使用性能比单一改性的木聚糖衍生物更为优越。两性木聚糖的阳离子基团可采用叔氨或季胺盐类，阴离子基团可采用有机酸或酸酐类物质。

发明内容

本发明的目的是为了提高蔗渣木聚糖的应用性能，提供一种制备交联两性蔗渣木聚糖的方法。

具体步骤为：

（1）将蔗渣木聚糖在60℃真空干燥箱中干燥至恒重，得粉状干基蔗渣木聚糖。

（2）将步骤（1）所得粉状干基蔗渣木聚糖和去离子水加入反应器中配成质量分数为30%～35%的木聚糖悬浮液。

（3）称取0.8~1.2g氢氧化钠溶于5.0mL~15mL去离子水，加入到步骤（2）所得木聚糖悬浮液中；用浓度为3.0~3.5mol/L盐酸调节体系pH至8~10，搅拌活化1.5小时。

（4）取1.2~2.0g酯化剂丁二酸酐溶于20~40mL体积分数为95%的乙醇中，得丁二酸酐乙醇溶液。

（5）称取0.05~0.3g催化剂12-钨磷酸加入步骤（3）所得体系，控制反应温度40~60℃，将步骤（4）所得丁二酸酐乙醇溶液分三批间隔20分钟加入步骤（3）所得体系中进行酯化反应，搅拌下酯化反应2~5小时。反应过程中用5~10mL质量分数为10%的氢氧化钠溶液维持体系pH在9~12。

（6）分别取7~10mL分析纯三甲胺、3~5mL质量分数为37%的浓盐酸、3~5mL分析纯环氧氯丙烷加入另一反应器中，控制温度在30~60℃，反应1~2小时得醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液。

（7）将步骤（6）制取的醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液缓慢加入步骤（5）所得体系中，保持温度40~60℃，继续反应2~6小时。

（8）取1~3g质量分数为40%的乙二醛加入步骤（7）所得体系中，保持温度35~50℃，继续进行交联反应2~4小时，然后用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节体系pH至5~7。

（9）用体积分数为95%的乙醇沉淀步骤（8）所得产物，抽滤，用去离子水洗涤滤饼至AgNO₃检测无沉淀。

（10）将步骤（9）所得滤饼放入玻璃表面皿中，置于50℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得粗产品。

（11）将步骤（10）所得粗产品用体积分数为95%的乙醇溶剂通过索氏抽提器抽提24小时去除未反应物料与杂质，然后将提纯的物料在50℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得产品。

（12）用滴定法测定产物的阴离子取代度，操作方法如下：精确称取约1.0g试样放入50mL锥形瓶中，加入10mL去离子水，滴入2滴酚酞指示剂。采用0.1mol/LNaOH溶液滴定至微红色，再加入0.5mol/L NaOH溶液10mL，密封震荡15分钟。用0.5mol/L标准HCl溶液滴定至无色，记录消耗HCl溶液体积的V_HCl。同时做蔗渣木聚糖空白试验。取代基丁二酸酐酯基含量按下式计算：