[发明专利]一种两性多糖吸水材料的制备方法

说明书

本发明涉及高分子吸水材料领域，公开了一种两性多糖吸水材料的制备方法，包括以下步骤：将罗望子多糖用TEMPO‑NaBr‑NaClO体系催化氧化，引入羧基；将氧化后的罗望子多糖与季铵盐醚化，引入季铵盐基团，形成两性罗望子多糖；在两性罗望子多糖中加入戊二醛交联反应，得胶粘液；将胶粘液经离子沉淀制成微球，烘干即得。本发明的优点在于：采用纯天然且成本低廉的食品加工废弃物罗望子多糖为原料，克服了原料环保和成本方面遇到的瓶颈；采用植物多糖修饰方法，解决了制备单体或降解产物有毒有害的缺陷；在罗望子多糖分子结构上定点定量引入羧基、季铵盐基团，交联为网状结构，并制成微球，克服了其他高吸水材料吸水机能单一，吸水耐盐率差的缺陷。

技术领域

本发明属于高分子吸水材料领域，具体涉及一种两性多糖吸水材料的制备方法。

背景技术

高吸水材料最早于20世纪50年代由美国Goodrich公司和农业部北方研究所研发成功，其吸水倍率为自身重量的几十倍到数千倍。根据原料不同，主要分为合成树脂类和天然及其改性高分子类高吸水材料。合成树脂类主要包括聚丙烯酸盐系列，如聚丙烯酰胺、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物、聚丙烯腈水解产物等；聚乙烯醇系类，如交联聚乙烯醇、聚乙烯醇-酸酐交联共聚物、聚乙烯醇冻融凝胶等；聚氧乙烯系列，如聚醚类和氧化烯烃类。由于合成树脂类高吸水材料受到石化资源日益匮乏、生物降解性能差、降解产物及合成单体有毒等对生态环境的不利影响，天然及其改性高分子类高吸水材料，如淀粉系、纤维素系、蛋白质系，其他碳水化合物系，以其绿色环保、可生物降解、无毒无害、来源广泛、价格低廉等优势日趋受到人们的重视，被广泛应用于农林园艺，如抗旱保水、土壤改良、防风固沙、水土保持等；医疗卫生，如人工玻璃体、人工角膜、医疗缓释等；日用化工，如美容化妆、保水保湿、芳香吸附等。然而，现有基于淀粉、纤维素、蛋白质等的高吸水材料，沿用了合成树脂吸水剂的工艺，如淀粉或纤维素接枝丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸酯等，面临着成本高、改性不均一、吸水功能基团单一、接枝共聚单体有毒害、耐盐性差(纯水与盐水吸水倍率相差巨大)等缺陷与不足。

罗望子多糖是一种从食品加工废弃物罗望子(又称酸角)种子中提取得到的植物多糖，具有成本低廉、分子结构高度分支、易于生物降解等优点。尝试采用成本低廉的罗望子多糖原料，制取吸水材料。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供了一种以罗望子多糖为原料经过改性的两性多糖吸水材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的。

一种两性多糖吸水材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将罗望子多糖用TEMPO-NaBr-NaClO体系催化氧化，引入羧基；

2)将步骤1)氧化后的罗望子多糖与季铵盐醚化，引入季铵盐基团，形成两性罗望子多糖；

3)在步骤2)两性罗望子多糖中加入戊二醛交联反应，得胶粘液；

4)将步骤3)制得的得胶粘液经离子沉淀，烘干即得。

进一步地所述步骤1)中罗望子多糖、TEMPO、NaBr、NaClO、季铵盐、戊二醛的重量比为1000：10～12：50～60:400～550：200～250：50。

进一步地所述步骤1)将罗望子多糖溶于10倍重量的去离子水中，加入TEMPO和NaBr，搅拌下加入次氯酸钠，调节并保持溶液pH为9.5，反应1～2小时。由于TEMPO的空间位阻效应，仅选择性地将伯羟基氧化为羧基。

进一步地所述步骤1)反应完成后加入8～10倍TEMPO重量的异丙醇终止反应。消耗过量的次氯酸钠，避免继续氧化多糖。

进一步地所述步骤2)中在氧化后的罗望子多糖溶液中加入1/2罗望子多糖重量的氢氧化钠搅拌30～60分钟，再加入季铵盐，升温至60℃搅拌反应3～4小时。季铵盐基团受到空间位阻以及多糖分子上醇羟基的活性影响，一般认为在多糖支链的伯羟基上引入较多。