[发明专利]超高分子量阴离子生物多糖接枝共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超高分子量生物多糖改性工艺技术领域，特别是一种超高分子量阴离子生物多糖接枝共聚物及其制备方法。

背景技术

生物多糖是一类由10个以上单糖分子聚合而成的高分子化合物，目前广泛制取于动物、植物、微生物和藻类地衣中。对生物多糖进行阴离子化改性，可以制备出阴离子型生物多糖，由于它对带有正电荷物质的静电吸引及具有较高的分子量、增稠性、润滑性与成膜性等优良性能，其研究和应用受到众多学者的广泛关注，目前阴离子化改性后的生物多糖材料可广泛应用于污水处理、油田钻井、造纸、纺织、印染、选矿等领域。生物多糖类阴离子化改性主要采用醚化和接枝共聚的方式，且研究和开发较多的多是醚化类，如羧甲基淀粉，而接枝共聚型材料大多停留在研发和推广阶段，其选用的阴离子单体主要为：烯基羧酸、烯基羧酸盐、烯基磺酸和烯基磺酸盐等。

公告号为CN103396515A的专利公开了淀粉与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二羟基苯磺酸、苯乙烯磺酸、N,N-二甲基丙烯酰胺等单体的接枝共聚物，可用作抗高温降滤失剂。公告号CN103225207A的专利中采用悬浮聚合的方式将壳聚糖与丙烯酸类单体共聚，制得可用于纺织工业的浆纱。公告号CN103467657A的专利中，以合成或源自天然的糖类材料与磺酸盐形成磺化接枝共聚物，可用于水处理系统中的阻垢剂和分散剂，其中利用的多糖为淀粉、纤维素、瓜尔胶、果胶、藻酸盐，其产物的分子量小于25000。

有上述可以看出，诸多研究中所用的糖类材料大多取自于天然材料的人工提炼，虽然可生物降解，但单独使用时其在分子量及结构性能上仍然难以满足实际的需要，导致其应用较难推广。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明提供了一种超高分子量阴离子生物多糖接枝共聚物及其制备方法，采用人工合成且已规模化生产的具有200万-3000万超高分子量的生物多糖为基材，通过与一系列含有不饱和双键的单体发生接枝共聚反应，获得一种具有超高分子量且性能优异的接枝共聚型阴离子生物多糖功能材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超高分子量阴离子生物多糖接枝共聚物，以现有的分子量为200万-3000万非离子型生物多糖的溶液为原料，以含不饱和双键的烯基酰胺或烯基羧酸(盐)或烯基磺酸(盐)为单体，采用水溶液自由基聚合的方式制得，产物分子量为300万-5000万。

优选的，所述的非离子型生物多糖的单元结构为：

所述非离子型生物多糖的分子量为200万-3000万，溶液质量浓度为4-40％。

其优选制备方法为专利公告号CN101392280A中所述的一种制备多糖生物絮凝剂的酶学方法，其具体制备方法如下：

所述多糖生物絮凝剂的优选的动力粘度分别为4500cPs、11250cPs和65000cPs，包括如下制作步骤：

(1)根据上述多糖生物絮凝剂动力粘度的要求，分别对应地配制浓度为0.80mol/L、0.73mol/L和0.44mol/L的蔗糖溶液1000毫升、5000毫升和1000升；

(2)在上述蔗糖溶液中分别加入氯化钙溶液，其中浓度为0.80mol/L和0.73mol/L的溶液中分别加入0.5％的氯化钙溶液10毫升和50毫升；浓度为0.58mol/L和0.44mol/L的溶液中分别加入5％的氯化钙溶液100毫升和1000毫升；

(3)用30％醋酸缓冲溶液调节上述蔗糖溶液的pH值在5.2～5.4范围；

(4)向上述蔗糖溶液中分别加入葡聚糖蔗糖酶溶液17.5毫升、109.6毫升、2500毫升和29.2升，酶的活性分别为456IU/ml、456IU/ml和480IU/ml，混匀后，用10％醋酸调节pH值在5.2～5.4范围；

(5)将上述溶液置于恒温水浴中，调节搅拌，充分反应直至溶液达到所要求的动力粘度，上述0.80mol/L、0.73mol/L和0.44mol/L四种不同浓度的溶液对应的恒温水浴温度分别为20～22℃、22～24℃、24～26℃；

(6)对反应产物进行加热灭菌，过滤除杂，纯化浓缩后即得所述非离子型多糖生物絮凝剂。