[发明专利]一种高分子阴离子型壳聚糖表面活性剂及制备方法

说明书

一种高分子阴离子型壳聚糖表面活性剂的结构式如下：其中n=100～3000。本发明具有生产成本低，纯度高，无污染，溶解性好的优点。

技术领域

本发明涉及一种高分子阴离子型壳聚糖表面活性剂及制备方法。

背景技术

高分子表面活性剂作为表面活性剂家族的一员，是指摩尔质量在数千以上(一般为10³～10⁶g/mol)并具有一定表面活性的化合物，由亲水部分和疏水部分组成。与低分子表面活性剂相比，它的优点是溶液粘度高、成膜性好，缺点是降低溶液表面张力的能力较差，但可在固液、液液界面上起重要作用,如分散、乳化、凝聚、稳泡、保护胶体、增溶等。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，是天然的生物再生性资源，具有良好的生物活性和许多特殊功能，被誉为“人体第六生命要素”。但壳聚糖不能溶于水，其酸性溶液也几乎没有表面活性。为了弥补壳聚糖自身的难溶性以及低表面活性，研究人员在对壳聚糖改性合成方面做了大量工作。如烷基化、酰基化、醚化、酯化、季铵化、磷酸化等。近几十年来，国内外对壳聚糖改性得到的表面活性剂有阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型等。但以上产品降低水的表面张力的能力低，从而大大限制了其应用范围。而采用本方法合成出的产物具有较好的降低表面张力的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高分子阴离子型壳聚糖表面活性剂和它的合成方法

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：以壳聚糖、月桂醛和硼氢化钠为原料合成了N,N-双十二烷基壳聚糖中间体，以气体SO₃作为磺化剂,在二甲基甲酰胺溶剂中与上述中间体反应生成一种易溶于水的高分子阴离子型表面活性剂。根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：

其中n＝100～3000。

本发明的高分子阴离子型壳聚糖表面活性剂结构式如下：

其中n＝100～3000。

本发明的高分子阴离子型壳聚糖表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将浓度为1～5wt％的醋酸水溶液和无水乙醇按1：(0.2～1)体积比配制混合溶液，随后将壳聚糖加入上述混合溶液中，其中壳聚糖的浓度为混合溶液的1～5wt％，于室温下溶胀形成淡黄色粘稠液体并升温至50～100℃，在搅拌的条件下缓慢滴加20～80wt％的月桂醛无水乙醇溶液，滴加完毕继续搅拌12～48h，之后缓慢滴加8～15wt％的还原剂水溶液并控制在1h内滴加完毕继续搅拌反应12～48h；再次在搅拌的条件下缓慢滴加20～80wt％的月桂醛无水乙醇溶液，滴加完毕继续搅拌12～48h，之后缓慢滴加8～15wt％的还原剂水溶液并控制在1h内滴加完毕继续搅拌反应12～48h；反应完成后加入的碱液调节体系的pH至7～10，经抽滤得到淡黄色固体，该固体用乙醇索氏提取4～8h，得到烷基化壳聚糖，以壳聚糖中的-NH₂计，壳聚糖和月桂醛的摩尔比为1：2～6，壳聚糖和还原剂的摩尔比为：1：2～6；

(2)按二甲基甲酰胺与烷基化壳聚糖比例为20～100mL：1g，在10～80℃下，将上述烷基化壳聚糖加入装有二甲基甲酰胺的反应器中充分溶解，将气体三氧化硫与露点低于-60℃干燥空气混合，使三氧化硫所占体积比为2～10％，将混合气体加热至50～140℃后通入反应器中进行硫酸化反应，控制气体三氧化硫加入量是以壳聚糖中的-NH₂计，壳聚糖与通入的三氧化硫的摩尔比为1:1～10，并控制反应温度在15～80℃下反应；反应结束后，老化30～60min，然后用碱液对产物进行中和至pH为7～9、无水乙醇醇析出产物、产物复溶于水、装入透析袋透析24h、旋转蒸发除去水、真空干燥得到最终产物。

如上所述步骤(1)中，醋酸水溶液的浓度最好为2.5～4wt％。