[发明专利]季铵化纤维素珠粒、制备方法和用途

说明书

一种季铵化纤维素珠粒、制备方法和用途，该珠粒的直径为0.5～6mm，含水率为90～99％，骨架密度为1.1～1.8g/cm³，孔度为90～99％。本发明通过均相改性方法制备季铵化纤维素珠粒，利用季铵基团的功能特点大大拓展了纤维素珠粒的应用领域，比如利用其正电性可以吸附带负电的物质，利用其亲和性用于蛋白质固定等。本发明制得的季铵化纤维素珠粒对带负电的染料、抗生素具有良好的吸附能力，可作为化工新材料应用于如生物载体，色谱分离，吸附等领域。

技术领域

本发明涉及一种季铵化纤维素珠粒、制备方法和用途，属于功能材料技术领域。

背景技术

纤维素是世界上最丰富的天然高分子，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量大于90％，为天然的最纯纤维素来源。纤维素及其衍生化产品已经广泛应用于纺织、造纸、化工、食品、生物和医学等诸多领域。进一步开发和利用纤维素资源对开发新能源、发展新型材料和改善生态环境等都具有重要意义。

纤维素珠粒作为惰性材料高分子珠粒，具有成本低廉、质地坚硬、球形结构良好、生物相容性高、可修饰性强、可再生降解以及独特的尺寸形态和可控精细结构等优点，在交叉学科和高端领域将有越来越深入的研究和应用。罗晓刚等(Journal of HazardousMaterials，2009，171，340-347)通过挤压滴落固化法成功地制备了毫米级的纤维素珠粒；此外，申请号CN201410667306.2的申请文件也公开了一种纤维素珠粒的制备方法，具体方案为将碱/尿素水溶液或碱/硫脲水溶液预冷至-12～-5℃，然后加入纤维素，搅拌溶解，脱泡、除杂制得纤维素溶液；将制得的纤维素溶液吸入到注射器中，采用注射挤压滴落法在固化液中进行固化，最后用蒸馏水反复洗涤得到纤维素珠粒；这些方案均制备的是纤维素珠粒这种物质，但是还没有对纤维素珠粒进行改性的报道。

但是如果能够对纤维素珠粒进行改性，既可提高纤维素珠粒的稳定性，如耐氧化性，抗酸碱性，抗生物降解性；也可以改善珠粒的表面活性，如活性基团，孔结构，以期满足现代新型材料的要求。纤维素珠粒的改性技术大致分为共混改性和化学改性；共混改性是将纤维素和其它一种或多种物质在一定条件下掺混，最终形成纤维素与其它物质的复合珠粒，如加入磁性离子可以赋予其磁靶向性并增强机械性能，加入其他多糖类高分子，提高其功能性，拓展其应用领域；化学改性是通过改变珠粒表面结构或化学成分来改善珠粒的性能，纤维素结构单元上的羟基能够参与醚化，酯化，氧化，接枝共聚等。纤维素珠粒表面通过修饰一些新基团或高分子链，能提高其界面性能，应用于生物载体，色谱分离，吸附等领域；而如何提供一种能用于生物载体，色谱分离，吸附等领域的改性纤维素珠粒成为行业亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术中提到的问题，提供一种界面性能得到提高，并被赋予了功能性，可以运用于生物载体，色谱分离，吸附等领域的季铵化纤维素珠粒、制备方法和用途。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种季铵化纤维素珠粒，其特征在于：该珠粒的直径为0.5～6mm，含水率为90～99％，骨架密度为1.1～1.8g/cm³，孔度为90～99％。

本发明还提供了一种上述季铵化纤维素珠粒的制备方法，其特征在于：制备过程包括：将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(化学式是C₆H₁₄ClNO)加入到纤维素溶液中，搅拌均匀，在一定温度环境中放置一段时间后，通过注射挤压滴落法在固化液中进行固化成球，获得的球经过蒸馏水洗涤除去杂质，即得到季铵化纤维素珠粒。

2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的结构式为

按上述方案，优选的，所述纤维素溶液为碱/尿素水溶液或碱/硫脲水溶液在-12.5～-5℃条件下溶解纤维素得到。