[发明专利]一种羧甲基甲壳素的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种羧甲基甲壳素的制备方法。 

背景技术

甲壳素，又名几丁质、甲壳质、壳多糖、聚乙酰氨基葡糖，广泛存在于甲壳纲动物虾、蟹的甲壳，昆虫的甲壳，真菌的细胞壁和植物的细胞壁中，是地球上蕴藏最丰富的有机物之一。但甲壳素分子内及分子间存在强烈的氢键，使其难溶于一般溶剂，仅溶于浓酸、浓碱及部分有机溶剂，这极大的限制了甲壳素这种再生资源的广泛应用，一直以来对这种天然资源的利用大都局限在其脱乙酰产物——壳聚糖的研究开发，而对甲壳素的直接利用相对较少。 

羧甲基甲壳素是一种分子结构中有羧基的水溶性阴离子聚合物，具有金属离子敏感性、良好的生物相容性、生物降解性、吸附絮凝性、吸湿保湿性、成膜性等优点，广泛应用于医药、化妆品、农业、食品加工、纺织、环境保护等领域。通常羧甲基甲壳素的合成采用非均相合成方法，利用高浓度的碱（40%-60%）进行碱化，反应温度为60℃以上，同时利用有机溶剂为分散相，通过与氯乙酸反应制得，制备的产品分子量降解严重，环境污染大。 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种羧甲基甲壳素的制备方法，该制备方法采用均相反应体系、反应温和、产率高、不使用有机溶剂同时大大降低所需碱的浓度，反应在较低的温度进行，不需加热且环境友好。 

本发明涉及的羧甲基甲壳素，其结构式为： 

其中，0.192<X<0.653。 

本发明的羧甲基甲壳素的制备方法，包括如下步骤： 

1）将甲壳素加入到含6～12wt%NaOH和2～8wt%CO(NH₂)₂的混合溶液中，通过冰冻-解冻过程得到质量百分比浓度0.5～10%的甲壳素溶液； 

2）将氯乙酸钠加入到步骤1）所制得的甲壳素溶液中，于0～20℃下搅拌72～120小时，并用盐酸调节甲壳素溶液的pH值至中性，其中，甲壳素单体与氯乙酸钠的摩尔比为1:4～20； 

3）对步骤2）所得的中性甲壳素溶液进行透析，至其中的氯化钠完全去除，干燥透析后得到的液体，即得到海绵状羧甲基甲壳素。 

上述步骤1）具体为： 

将甲壳素加入到NaOH和CO(NH₂)₂的混合溶液中，并于-40～-18℃下冷冻4～24小时，室温解冻后，通过机械搅拌，得到均一溶液，质量百分比浓度为0.5～10%的甲壳素溶液。 

更优选方案为：将甲壳素加入到NaOH和CO(NH₂)₂的混合溶液中，并于-40～-30℃下冷冻4～10小时，室温解冻后，通过机械搅拌，得到均一溶液，质量百分比浓度为4～10%的甲壳素溶液。 

上述步骤3）中，采用冷冻干燥法干燥透析后得到的液体。 

本发明方法涉及的主要化学反应式如下： 

与现有技术相比，本发明方法具有以下优点和有益效果： 

1、本发明方法反应温和，对甲壳素分子的破坏小，产品的取代度高，所得的羧甲基甲壳素具有离子敏感性。 

2、本发明方法简单易操作、产率高、环境友好，适用于工业化生产。 

3、本发明的带羧基和酰胺基的羧甲基甲壳素可直接完全溶于水，可广泛应用于医药、化妆品、农业、食品加工、纺织、环境保护等领域。 

附图说明

图1为甲壳素和实施例2所得羧甲基甲壳素的红外光谱对比图，其中，（a）为甲壳素的红外光谱图，（b）为实施例2所得羧甲基甲壳素的红外光谱图。 

图2为实施例2所得羧甲基甲壳素的氢核磁共振谱¹H NMR图。 

具体实施方式

下面将结合实施例进一步说明本发明。 

实施例1.