[发明专利]一种乳酸熔融制备热塑性壳聚糖的方法

说明书

本发明公开一种乳酸熔融制备热塑性壳聚糖的方法，所述方法以壳聚糖，少量乳酸或乳酸和盐酸结合成的混酸溶液为原料，按照一定质量比混合，然后在加工设备如密炼机中混炼即可。本发明方法制备过程简单，工艺条件可控性强，材料结构和性能容易控制；本发明所制备的材料是一种固相的热塑性材料，可以在不需要干燥等处理的条件下直接二次成型。本发明可以为壳聚糖材料的制备提供一种大量且连续化生产的加工方法。

技术领域

本发明涉及一种新型的对壳聚糖进行热塑性加工及其复合材料熔融加工制备的方法。

背景技术

甲壳素是自然界中资源丰富的高分子材料，用强碱或酶处理可脱去甲壳素长链上的一部分的乙酰基，从而获得一种多糖-壳聚糖。壳聚糖含有大量的羟基，氨基以及部分的乙酰基等电负性的基团，在分子内及分子间存在大量的氢键，从而使得壳聚糖长链间形成一系列非共价结合的聚集体,亲水但不溶于水，另外壳聚糖的熔点要高于其热分解温度，所以纯的壳聚糖不具有热塑加工性能，壳聚糖自身也难溶于普通溶剂。

目前在国内对壳聚糖进行加工所使用的方法大部分都是将壳聚糖溶于稀酸溶液中，但是此方法会使得壳聚糖的性能受到限制，影响的壳聚糖材料的进一步应用。

大规模的生产壳聚糖材料一般使用的方法是熔融加工。在增塑剂的条件下通过施加热能和机械性能来破坏壳聚糖分子之间的氢键，从而形成无序化连续相的具有热塑性的壳聚糖分子，目前大多数文献所使用的都是以多元醇分子为增塑剂，稀酸为溶剂，将二者与壳聚糖均匀混合后再进行熔融加工。但是由此方法制得热塑性壳聚糖中固含量较少，不容易进行二次成型，不利于壳聚糖的加工生产。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本专利发明了一种制备熔融热塑性壳聚糖的方法，使得壳聚糖可以更便利的在传统的加工机器中进行改性加工。为了使得所得的产品可以直接在其他成型的设备上进行二次加工，所以在实验过程中加入少量的溶剂，得到的产品仍然是固体形态。

本发明的技术方案可以通过以下技术措施来实现：

一种乳酸熔融制备热塑性壳聚糖的方法，将壳聚糖与酸溶液均匀混合后置于密炼机中混炼，得到可以直接二次成型加工的热塑性壳聚糖，其中，所述壳聚糖与酸溶液中酸的质量比为1：(0.15～0.45)，所述酸溶液为乳酸水溶液或乳酸与盐酸的混合酸水溶液。

优选地，当所述酸溶液为乳酸水溶液时，所述乳酸的浓度为10～30％，当所述酸溶液为乳酸与盐酸的混合酸水溶液时，所述混合酸溶液中，盐酸的浓度小于 10％，乳酸的浓度不超过30％。

优选地，当所述酸溶液为乳酸与盐酸的混合酸水溶液时，壳聚糖与酸溶液中盐酸的质量比为1：(0.015～0.15)。

优选地，所述密炼温度为60～100℃，密炼时间为5～15min。

优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度范围为大于85％。

优选地，所述壳聚糖的重均分子量为5～20万。

本发明还提供了一种热塑性壳聚糖材料，采用上述的方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

当乳酸和壳聚糖混合后，乳酸中的H⁺可以破坏壳聚糖自身分子链的相互作用，降低壳聚糖的熔点，使得其在分解温度前可以熔融。乳酸是弱酸，并且乳酸阴离子的体积较大，与壳聚糖复合后，阴离子的存在增大了壳聚糖分子链之间的距离，减小了壳聚糖分子链之间的相互作用，增加了壳聚糖分子链的运动性，得到的热塑性壳聚糖材料的柔韧性较高；在乳酸的基础上，同时加入一定量的盐酸配成混酸溶液可以进一步对壳聚糖的力学性能进行调控。盐酸是强酸，并且其阴离子体积较小，壳聚糖分子链的距离较低，相互作用较强，运动性受限，因此材料的强度较高；两重酸复合使用可以改善各自在力学性能上的不足。

具体实施方式