[发明专利]环氧壳聚糖季铵盐及其制备方法

说明书

本发明公开了环氧壳聚糖季铵盐及其制备方法。本发明环氧壳聚糖季铵盐是指壳聚糖季铵盐中的全部或部分羟基与环氧氯丙烷结合后再进行闭环反应形成的含有多个环氧基的壳聚糖季铵盐。本发明以壳聚糖季铵盐为原料，溶解后，加入环氧氯丙烷，反应一段时间后，再加入碱进行闭环反应，反应物经过纯化、干燥，得到环氧壳聚糖季铵盐。本发明环氧壳聚糖季铵盐分子中，既含有化学活泼性较强的环氧基，又含有季铵盐基团，是新一代功能型生物交联剂。

技术领域

本发明涉及环氧壳聚糖季铵盐及其制备方法，应用于生物医用材料与皮革工业。

背景技术

壳聚糖是自然界中唯一的阳离子多糖，可经甲壳素脱乙酰化得到，具有良好的生物可降解性、生物相容性、低细胞毒性等特点，常被称作人体第六生命要素，已广泛应用于医药、食品工业、日用化工、农业、生物技术和污水处理等领域。壳聚糖分子间和分子内存在很强的氢键作用，结晶度高，不溶于水和普通的有机溶剂，限制了其应用（赵世鹏，冯宗财，袁爽，等.岭南师范学院学报.2016,37（6）:71-76）。

为了克服其溶解性能不足以及增加其功能，人们将季铵基团引入到壳聚糖分子中，制备出壳聚糖季铵盐。壳聚糖季铵盐具有良好的溶解性能（在生理条件下也能很好地溶解），同时增加了正电荷，具有良好的生物相容性、生物活性、抗氧化性、抗菌抑菌功能、吸湿保湿性以及絮凝效果，已应用于生物医学、环保、食品、农业和轻工业等领域（钟婧，洪艳，陈勇.壳聚糖季铵盐的最新研究进展.2008，12（6）：1115-1118；黎剑辉，庄少玲，刘长坤，等.壳聚糖及壳聚糖季铵盐的应用研究进展.中国食品添加剂.2015，6：167-172）。

壳聚糖季铵盐的性能优良，可以采用物理混合方式加入到其它材料中，从而赋予材料以新性能。共混后，壳聚糖季铵盐可能与其它成分之间产生离子键、氢键等作用，促进其混合稳定性。但由于共混组分间作用力弱，仍可能导致分相、迁移、流失等缺陷，持久性差。可见，由于壳聚糖季铵盐中缺少具有化学反应活性的基团，难以与改性材料之间形成牢固的共价键结合，不能将其结构有效引入被改性材料之中，容易从地致迁移流失，从而无法赋予材料持久的吸湿保湿、抗菌抑菌等性能。

为了增加壳聚糖季铵盐的化学反应活性，但年华等人采用高碘酸钠选择性氧化壳聚糖季铵盐制备出氧化壳聚糖季铵盐（但年华，但卫华，陈一宁.氧化壳聚糖季铵盐及其制备方法.CN201610529318.8）。由于在壳聚糖季铵盐分子中引入了化学反应活性较强的醛基，因而能够与许多材料分子中的活性基团（如氨基、羧基等）产生共价结合，从而克服共混产生的缺陷。

本发明以壳聚糖季铵盐为原料，在分子中引入环氧基，从而制备出环氧壳聚糖季铵盐。与氧化壳聚糖季铵盐不同的是，环氧壳聚糖季铵盐分子中的化学活性基团是环氧基而不是醛基。由于环氧基具有优良的反应活性，能与含有活泼氢（如氨基、羧基、羟基等）的物质反应，因而环氧壳聚糖季铵盐能与许多材料形成共价键结合，同时将壳聚糖季铵盐结构引入到材料中，从而赋予材料以新性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供环氧壳聚糖季铵盐及其制备方法，它是由以下技术措施来实现的：

环氧壳聚糖季铵盐是指壳聚糖季铵盐分子中的羟基接枝上环氧基后所形成的物质；该分子中既含有化学反应活性较强的环氧基，又含有季铵盐基团；其结构如下式所示：

环氧壳聚糖季铵盐的结构

其中：n表示壳聚糖的聚合度，R₁、R₂ = H或，R₃、R₄、R₅、R₆为烃基，X为卤素。

一种制备权利要求1所述环氧壳聚糖季铵盐的方法，包括以下步骤：

（1）配制混合溶剂：将水与1，4-二氧六环按重量比5:95～95:5混合，得到混合溶剂；