[发明专利]一种均质聚多糖溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种均质聚多糖溶液及其制备方法，属于天然高分子领域。

背景技术

壳聚糖是由自然界中广泛存在的甲壳素脱乙酰得到，具有很好的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能。纤维素是地球上最广泛的天然高分子，在纺织，造纸等方面有很好地应用。近年来，随着石油储量的日渐减少，寻求可再生资源成为了世界上研究的焦点所在。

纤维素和壳聚糖结构相似，都难溶于水，难以加工。它们的差别在于壳聚糖结构上有氨基官能团，因此赋予了壳聚糖很好地生物活性。现在壳聚糖的加工方法普遍都是先将壳聚糖溶解在稀酸溶液中，再通过改性、再生得到壳聚糖基材料。但由于酸溶解壳聚糖破坏了其中大量的氢键，导致得到的壳聚糖材料强度差，很难有较大的提高。纤维素作为一种支撑材料可以很好地改善壳聚糖强度差这个缺点，因此找到一种能共同溶解纤维素和壳聚糖的溶剂体系是其中的难点。国内外已经有不少有关纤维素和壳聚糖溶解的报道。（Polymer Chemistry 2017, 8, 2913-2921）提出将纤维素和壳聚糖分别溶解在各种可以溶解的碱体系当中，然后通过搅拌混合，最后再生得到复合水凝胶。该方法的缺点在于纤维素和壳聚糖为分别溶解后混合，不能保证得到的溶液完全均匀混合，溶液不稳定容易凝胶，而再生过程中有可能导致纤维素和壳聚糖分相，影响材料性能。（CN201210403294）提出了一种将在离子液体中，先加入壳聚糖使其溶胀后再加入纤维素溶胀，最后混合均匀真空加热溶解，得到均匀的纤维素/壳聚糖均相纺丝原液。该方法虽然能使纤维素和壳聚糖溶解，但存在明显的缺点。在溶解过程中需真空条件，温度高，且反应时间很长，能耗大。用离子液体来作为纤维素和壳聚糖的溶剂体系对环境污染严重，且价格高昂，不利于大规模的工业生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种溶液稳定且成本较低的一种均质聚多糖溶液及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题提供的技术方案是：一种均质聚多糖溶液及其制备方法，具体为：将纤维素分散在一定量LiOH/尿素/水溶液，-10~-30℃下快速搅拌均匀，使纤维素充分溶胀。随后往溶胀的纤维素分散液中加入一定量预冷的KOH溶液，得到最终溶剂体系为2~6wt%LiOH/5~10wt%KOH/10~16wt%尿素水溶液，最后加入0.5~4wt%壳聚糖，充分搅拌，然后降低混合液温度在-20~-40℃下通过冷冻解冻法得到透明的均质聚多糖溶液。

作为一种优选：

所述的均质聚多糖溶液的最终溶剂体系为3.5~5.5wt%LiOH/ 6~8wt%KOH/ 10~15wt%尿素水溶液。

所述纤维素和壳聚糖的质量比为3.5:0.5~0.5:3.5，优选为1:1~3:1。

所述的纤维素分子量为4.5~13万，壳聚糖的脱乙酰度为85~99%。

与已有技术相比，本发明的优点和有益效益在于：

纤维素和壳聚糖的分子结构相似但又有所不同，当用碱体系进行溶解时，由于两者对碱金属阳离子的结合力不同，且对溶液中碱浓度（PH值）的敏感度不同，目前制备纤维素/壳聚糖混合溶液主要通过分别溶解然后物理混合的过程制备，然而物理混合溶液中两种分子间相互作用较差，在溶液凝固-再生过程中容易发生相分离，材料的力学性能较差；本发明通过创新设计使纤维素和壳聚糖在分子水平发生共溶解，相互缠结，在再生过程中不会出现相分离现象，孔径均匀，得到的材料力学性能优异。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案进一步地说明。

实施例1

取4.5gLiOH和12g尿素混合，加蒸馏水至70g，加入1g聚合度为500的纤维素棉浆粕，在-30℃下以500rpm的转速搅拌5分钟，使纤维素溶胀。随后取预冷到-5℃含7gKOH，含23g蒸馏水的溶液，迅速加入到上述溶胀的纤维素分散液中，再加入3g脱乙酰度为95%，分子量为5x10⁴的壳聚糖，同样以500rpm的转速搅拌5分钟。最后在-40℃下冷冻8小时，室温解冻后离心得到透明溶液。制备得到的均值聚多糖水溶液中纤维素和壳聚糖呈分子水平共混，纤维素和壳聚糖的质量比为.1:3。

通过凝固再生得到的纤维素/壳聚糖复合膜的拉伸强度达到180 MPa。

实施例2