[发明专利]一种壳聚糖在弱碱性水溶液中的溶解方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖在弱碱性水溶液中的溶解方法。将壳聚糖加入到碳酸氢盐的水溶液中，直接搅拌溶解壳聚糖；或者将壳聚糖先用稀酸溶解后再用碱中和后，无需分离，继续加入碳酸氢盐，搅拌溶解壳聚糖；将壳聚糖加入到碱液或碳酸盐的水溶液中，通入二氧化碳，生成碳酸氢盐来溶解壳聚糖；将甲壳素和碱液混合后，加热进行脱乙酰化反应生成壳聚糖，将混合物的碱液调整到一定浓度后，通入二氧化碳，生成碳酸氢盐来溶解壳聚糖。加入尿素、硫脲等稳定剂有助于提高弱碱性水溶液的溶解能力。利用本发明公开的溶剂组合和溶解方法可以高效、节能的得到弱碱性的壳聚糖溶液。有利于拓展壳聚糖的应用范围。

技术领域

本发明属于天然高分子领域，具体涉及一种溶解壳聚糖的方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，当甲壳素的脱乙酰度在55％以上时，甲壳素转变为可以溶解在酸性水溶液中的壳聚糖。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够促进伤口的愈合，具有止血作用。将壳聚糖溶解后得到壳聚糖溶液可以制备壳聚糖纤维、壳聚糖膜、壳聚糖水凝胶、壳聚糖气凝胶、壳聚糖微球等新材料，在分离吸附、生物医用材料、柔性电子器件、隔热材料等领域有良好的应用前景。

壳聚糖的分子内和分子间存在大量的氢键，因此难以溶解在水和常见的有机溶剂中。传统的方法是使用低浓度的醋酸或盐酸水溶液溶解壳聚糖，但是壳聚糖在酸性水溶液中容易发生壳聚糖分子链的降解。最近，研究者们开发出一些溶解壳聚糖的碱性水溶剂。目前用于溶解壳聚糖的碱性水溶剂包括氢氧化锂-氢氧化钠-尿素的组合(专利201110099176.3)，氢氧化锂-氢氧化钾-尿素的组合(专利201310405191.5)，氢氧化钠-尿素的组合(Zhang W,Xia W.Dissolution and stability of chitosan in a sodiumhydroxide/urea aqueous solution[J].Journal of Applied Polymer Science,2014,131(3):1082-1090.)和氢氧化锂-尿素的组合(Li C,Han Q,Guan Y,et al.Michaelreaction of chitosan with acrylamides in an aqueous alkali–urea solution[J].Polymer Bulletin,2015,72(8):2075-2087.)。具体的溶解方法是先将壳聚糖加入到这些碱性水溶剂中浸泡，再将混合物冷冻结冰，最后在室温下解冻和搅拌，经过一次或多次冷冻-解冻以后，壳聚糖完全溶解。冷冻-解冻过程消耗大量的能源，这对于工业化应用十分不利，因此，制备壳聚糖碱性水溶液的效率有待提高。

目前还没有壳聚糖在弱碱性水溶剂中溶解的报道。相较于强碱性水溶剂和酸性水溶剂，壳聚糖在弱碱性的水溶液中更加稳定，不易发生壳聚糖分子链的降解。此外，弱碱性的水溶剂对设备没有腐蚀性，更加安全环保，这对于工业化应用十分有价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种新的溶剂组合和溶解方法高效、节能的得到壳聚糖溶液。

本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，提供一种壳聚糖在弱碱性水溶液中的溶解方法，包括以下步骤：

(1)配制弱碱性水溶液，所述弱碱性水溶液由碳酸氢盐、稳定剂和水组成；其中，碳酸氢盐的终浓度为：0.2～1.5mol·kg^-1，所述稳定剂的终浓度为0.3～5.0mol·kg^-1尿素或0.3～1.2mol·kg^-1硫脲或两种的混合物，余量为水；

(2)将壳聚糖加入到步骤(1)的弱碱性水溶液中，在冰点到35℃的条件下连续搅拌30分钟以上，壳聚糖溶解，脱泡后得到透明的壳聚糖溶液。