[发明专利]一种溶解甲壳素的溶剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶解甲壳素的溶剂组合物，以及用它溶解甲壳素的方法，属于天然高分子领域，也属于农业工程领域。

背景技术

甲壳素是1,4-键接的2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，广泛存在于昆虫、甲壳纲动物及真菌细胞壁中。每年地球上由生物合成的甲壳素可达几百亿吨，是自然界中仅次于纤维素的第二大类可再生天然高分子。大量研究表明，甲壳素具有生物相容性、生物可降解性等性能，还有止血、镇痛、促进伤口愈合、抗菌、吸附重金属离子等性能。但是，由于甲壳素结晶度高，含有大量的分子内和分子间氢键，不溶于水和常用的有机溶剂，从而限制了甲壳素的应用。已知的甲壳素溶剂，如浓硫酸、浓盐酸、三氯乙酸/二氯甲烷混合溶剂、DMAc/LiCl、硫氰酸锂饱和水溶液、40%NaOH水溶液等，这些溶剂要么有强腐蚀性、毒性大，要么污染严重，甚至使甲壳素降解，价格昂贵导致生产成本太高。NMMO和离子液体在加热条件下也能溶解甲壳素，但它们对水和氧化杂质敏感，而且存在生产成本高，分离、纯化及回收困难等诸多问题。

申请号为200810046708.5的专利公开了组成范围在4~20%NaOH和2~30%尿素的水溶液，申请号为200810047671.8的专利公开了组成范围在6~12%NaOH和2~8%尿素的水溶液，它们作为溶剂，加入甲壳素粉末后经过冷冻和解冻循环过程可制得甲壳素溶液。我们已用11wt%NaOH/4wt%尿素水溶液作为甲壳素溶剂，成功制备出甲壳素膜和气凝胶（J.Mater.Chem.,2012,22,5801；J.Mater.Chem.A,2013,1,1867）。但是，NaOH/尿素水溶液作为溶剂，必须把甲壳素粉末与NaOH/尿素水溶液混合并经过冷冻－解冻循环过程才能溶解甲壳素，而且得到的甲壳素溶液很容易形成凝胶，因此限制其大规模应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有甲壳素溶剂的不足，提供一种适合工业化工艺的可快速溶解甲壳素的新溶剂，并且其安全无毒、成本低廉。

并进一步提供由此甲壳素溶液制备甲壳素成型品及其衍生物的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供的一种溶解甲壳素的新溶剂，采用的溶剂体系为KOH水溶液，还可以含有LiOH、NaOH、尿素或硫脲中的任意组合。

本发明的技术方案是：

一种溶解甲壳素的溶剂组合物，为一种水溶液，其中含有

2~50wt%KOH，

0～20wt%尿素，

0～6wt%硫脲，

0～10wt%LiOH，

0～20wt%NaOH，

余量为水。

作为一些优选方案，

KOH浓度为8～20wt%；

尿素浓度为2～10wt%；

硫脲为2～4wt%；

LiOH为2～6wt%；

NaOH为2～12wt%。

针对本发明溶剂组合物的一些特例和优选方案，对本发明的溶剂组合物进一步说明。

本发明的溶解甲壳素的溶剂组合物，首先可以为单溶质水溶液。

甲壳素溶液由甲壳素溶解在KOH水溶液中制得，其中KOH浓度为2～50wt%，优选为8～20wt%；余量为水。

其次，本发明的溶解甲壳素的溶剂组合物，可以为双溶质水溶液。

甲壳素溶液由甲壳素溶解在KOH/尿素水溶液中制得，其中KOH浓度为2～50wt%，尿素浓度为0.1～20wt%；优选KOH浓度为8～20wt%，尿素浓度为2～10wt%；余量为水。

甲壳素溶液由甲壳素溶解在KOH/硫脲水溶液中制得，其中KOH浓度为2～50wt%，硫脲浓度为0.1～6wt%；优选KOH为8～20wt%，硫脲为2～4wt%；余量为水。

甲壳素溶液由甲壳素溶解在KOH/LiOH水溶液中制得，其中KOH浓度为2～50wt%，LiOH浓度为0.1～10wt%；优选KOH为8～20wt%，LiOH为2～6wt%；余量为水。

甲壳素溶液由甲壳素溶解在KOH/NaOH水溶液中制得，其中KOH浓度为2～50wt%，NaOH浓度为0.1～20wt%；优选KOH为8～20wt%，NaOH为2～12wt%；余量为水。

再次，本发明的溶解甲壳素的溶剂组合物，可以为三溶质水溶液。