[发明专利]一种DMDAAC接枝羟乙基壳聚糖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种DMDAAC接枝羟乙基壳聚糖及其制备方法，该壳聚糖的阳离子度为63‑97％，并且通过将DMDAAC通过自由基聚合反应，制得DMDAAC接枝羟乙基壳聚糖；其具体制备过程包括通过石蜡和复配乳化剂的混合物，然后再将羟乙基壳聚糖与二甲基二烯丙基氯化铵进行接枝共聚反应，然后进行破乳工序，再使用乙醇进行洗涤，然后通过索式提取，并且真空干燥至恒重，得到本发明的产物。该壳聚糖阳离子度高，且具有优良的水溶性，絮凝、杀菌性能好。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域；涉及一种DMDAAC(羟乙基壳聚糖与二甲基二烯丙基氯化铵)接枝羟乙基壳聚糖；还涉及上述壳聚糖的制备方法。

背景技术

壳聚糖的羟基化是在壳聚糖的羟基或者氨基上引入羟烷基的一类重要改性方法。通过羟基化改性得到的羟基化壳聚糖是壳聚糖重要的衍生物，在工业上有广泛应用，如塑料的增塑剂、乳胶稳定剂及医用材料等。经过羟基化改性的壳聚糖在水溶性方面得到大幅度提升，拓宽了壳聚糖在水处理方面的应用范围。

但是，经过羟基化改性后的壳聚糖分子量明显下降，同时壳聚糖主链氨基只有在酸性条件下才能质子化带正电荷，这限制了羟基化壳聚糖作为絮凝剂应用于水处理过程。而壳聚糖的季铵化改性是一类重要的壳聚糖改性方法，它是在壳聚糖的氨基上引入季铵基团，或者把一个低分子季铵盐接到壳聚糖主链上而得到的一类壳聚糖衍生物。由于季铵基团的引入，使得壳聚糖主链带有大量正电荷，提高了壳聚糖在絮凝过程中的电荷中和能力。改性得到的壳聚糖季铵盐不但具有典型的季铵盐的性质，如具有较高的电荷密度、杀菌抑菌性，而且保持了壳聚糖原有良好的成膜性、絮凝性、生物相容性和生物降解等性能，使其在功能高分子材料、工业水处理、纺织品加工等领域有潜在的应用价值。另外，壳聚糖季铵盐也可作为载体用于药物、助剂、生物材料的负载等方面。但是壳聚糖溶解性差，如果直接将壳聚糖进行季铵化改性阳离子度低，反应条件要求较高。并且壳聚糖进行季铵化改性后仅含有阳离子基团，在应用时其水溶性改善较小，限制了其应用性能。通过羟基化反应对壳聚糖进行改性得到羟乙基壳聚糖，其有良好的水溶性并具有独特的性能，在医药、材料、日化、水处理等领域均有应用。将羟乙基壳聚糖进一步进行季铵化改性可以获得具有阳离子聚电解质特性的的水溶性壳聚糖，从而使其应用的范围更加宽泛并提高其应用性能。将改性后得到的羟乙基壳聚糖季铵盐作为阳离子絮凝剂应用于工业水处理及生活污水处理过程中预期有良好效果。

《生物质化学工程》2013第二期第15-18页，朱贝贝等发表的文章公开了：以壳聚糖和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料，硝酸铈铵为引发剂，Span-20为乳化剂，通过反相乳液聚合技术，合成了壳聚糖-DMC接枝共聚物。将得到的壳聚糖接枝共聚物用作絮凝剂处理高岭土悬浮液，结果表明其絮凝性能优于壳聚糖和聚丙烯酰胺(PAM)，在pH值6.0、投加量为2.0mg/L时有较好的絮凝效果。

刘剑锋《化学工程与装备》2015第12期第62-64页，刘剑锋发表的文章公开了：以壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵、二烯丙基胺为原料，乙二胺四乙酸二钠为螯合剂，过硫酸铵为引发剂，在水相介质中进行聚合反应，合成了一种季铵盐改性壳聚糖絮凝剂。将其应用于印染废水处理中，其具有优良的脱色絮凝效果，当投加量为100mg/L，废水温度为45℃，p H＝4时，处理效果最好，CODcr去除率为78.1％，SS去除率为82.8％，色度去除率达80.2％。

《工业水处理》2013第08期第63-65页以及第79页，张聪璐发表的文章公开了：采用一步合成法制备了离子液体甘氨酸盐酸盐，以其水溶液为反应介质，壳聚糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵进行季铵化反应，得到壳聚糖季铵盐。将其用于中药废水的絮凝处理中，结果表明壳聚糖季铵盐能够有效去除中药废水的浊度和COD。在最佳絮凝条件下，CS/EPTAC对中药废水的COD去除率达到60.3％，浊度去除率达到95％。