[发明专利]一种磁改性天然多糖的制备方法有效
申请号: | 202011176002.8 | 申请日: | 2020-10-29 |
公开(公告)号: | CN112175197B | 公开(公告)日: | 2022-08-30 |
发明(设计)人: | 徐进;杨孟楠;袁久刚;范雪荣;高卫东 | 申请(专利权)人: | 河北泰达包装材料有限公司 |
主分类号: | C08G83/00 | 分类号: | C08G83/00;C08L3/08;C08L87/00;C08J5/18 |
代理公司: | 深圳宏创有为知识产权代理事务所(普通合伙) 44837 | 代理人: | 张海基 |
地址: | 071800 *** | 国省代码: | 河北;13 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 改性 天然 多糖 制备 方法 | ||
本发明公开了一种磁改性天然多糖的制备方法,属于高分子技术领域。所述方法包括:首先是对天然多糖进行改性,通过还原胺化法向天然多糖末端引入炔基;其次是构建磁体纳米粒子,将四氧化三铁粒子分散包覆在硅烷中,并对复合磁体粒子进行叠氮官能团化;最后,两个产物通过点击化学反应得到磁改性天然多糖。本发明在磁场诱导下得到的磁变性多糖复合膜的断裂强度在平行于磁场方向比对应多糖复合膜提升76.2%,断裂拉伸强度降低22.5%。此外,磁变性多糖复合膜具有力学性能的各向异性,平行于磁场方向的力学性能比垂直于磁场方向的断裂强度高94.7%,断裂伸长率增加34.8%。
技术领域
本发明涉及一种磁改性天然多糖的制备方法,属于高分子技术领域。
背景技术
石油基塑料包装材料的广泛使用,给人们的生活提供了极大便利的同时,由于过量使用,回收处理不到位等原因,也造成了严重的能源资源浪费和环境污染。特别是塑料包装袋容易破损,大多被随意丢弃,成为“白色污染”的主要来源。而随着塑料袋使用量的增大,越来越多的问题也出现了,使用后的塑料袋不易回收、不易降解,这些问题极大的困扰了人们。寻找一种可降解、减少环境污染的塑料袋成为人们研究的热点。
天然高分子多糖是自然界最丰富的生物质资源之一,是人类宝贵的天然可再生资源。可生物降解性、良好的生物相容性及绿色安全等优点,使天然高分子多糖在不可再生资源日益短缺、环境污染严重的现况下,成为蕴藏巨大经济开发价值和重要工业应用价值的绿色资源。
然而,天然多糖高分子膜材料的机械性能较差,极大程度上限制其广泛应用。因此,提高其机械性能是多糖基膜材料迫切需要解决的问题之一。目前的研究中主要通过共混、改性、交联和添加物等方式改善膜材料的力学性能。有研究结合纳米材料的特殊性能,将淀粉与纳米纤维素复合制备得到淀粉基复合材料的水蒸气阻隔性能,力学性能明显提升。但是高聚物相互之间的往往会出现相容性不足的问题,因此,膜材料出现粗糙度增大和应力集中的问题。纤维素中的自由羟基对纤维素的性质具有决定性的影响,它能够使纤维素分子间和分子内部形成大量羟基,这些羟基能够进行官能团反应,生成酯类和醚类等纤维素衍生物。纤维素类包装膜在食品保鲜方面的研究已经进行了很多,目前正进入试验阶段,将羧甲基纤维钠、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素或甲基纤维素与水或者水醇溶液混合并加热来制备的纤维素膜,经测试,纤维素膜具有较高的强度、良好的阻抗性、较高的柔韧度和透明度。此方法所制备的纤维素膜易溶于水,因此使用范围比较局限。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种磁改性淀粉薄膜,首先通过在淀粉还原性末端接上炔基锚点后采用成熟的叠氮-炔点击反应,连接经设计的叠氮化磁性基团获得还原末端带磁的淀粉分子链;然后将磁变性淀粉与未变性的淀粉共混,在外磁场作用下获得取向淀粉膜。简言之就是在浇筑干燥成膜的过程中并在磁场作用下,磁变性淀粉如钢筋一样取向排列,而非变性淀粉就如混凝土一样填充。本发明提供一种从分子层面诱导取向,提高分子链规整程度,改善天然高分子材料(例如纤维素、壳聚糖等)力学性能的方法。
本发明的第一个目的是提供一种制备磁改性多糖的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)制备叠氮化磁体粒子(azido-MNPs):通过化学方法合成化三铁磁体粒子(MNPs),对MNPs进行α-卤代烷基三甲氧基硅烷包覆,向硅烷包覆后的磁体粒子(SiO2@MNPs)上引入叠氮基团,制备得到叠氮化磁体粒子;
(2)制备磁改性多糖:对天然多糖进行羧甲基化得到羧甲基天然多糖(CMP);通过还原胺化法在CMP的还原性端引入炔基;再利用叠氮-炔基Husigen环加成点击化学反应引入步骤(1)制备得到的叠氮化磁体粒子,制备磁变性天然多糖(MDP)。
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