羧甲基壳聚糖制备的反应条件对最优取代度的影响研究.pdf

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1、第44卷第6期化工技术与开发V01．44No．62015年6月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryJun．2016羧甲基壳聚糖制备的反应条件对最优取代度的影响研究郑丝柳，徐阳，周颖梅(徐州T程学院化学化工学院，江苏徐州221111)摘要：通过两步加碱法制备了羧甲基壳聚糖(CMC)，利用数学模型优化反应条件，获得较高取代度下羧甲基壳聚糖的最佳实验条件。以控制单因素变量实验为基础，以单因素对取代度反应的灵敏度作为权重，通过初等拟合确定取代度与单因素变化关系，并综合取代度为单因素取代度的加权求和。对模型求解可得，设计的两步加碱法实验中最大取代

2、度为1．24，原料用量比为：m(壳聚糖)：(氯乙酸)：(氢氧化钠)=1：4．8：4．8。通过计算证明得到的模型优度较高。关键词：羧甲基壳聚糖；两步加碱法；最优取代度；原料用量；优化模型中图分类号：TO281文献标识码：A文章编号：1670-9905(2015)06—0031—05壳聚糖(CTS)是自然界储量丰富的天然高分子化，得到的DS只有0．65以上。钟超等研究了两多糖，制备简单，来源丰富，价格便宜，易被分解为无步加碱法制备N，0一羧甲基壳聚糖反应条件对DS的毒小分子氨基葡萄糖⋯。CTS已经在废水处理、生物影响，从实验数据的角度分析了单一变量下CMC的工程、纺织印染、食品、农业

3、、日化和医学方面得到成变化情况，其不足是只从数据的角度分析，不同因素功应用[2-31o但CTS只溶于酸或酸性水溶液中，不溶之间相互关系或综合影响情况未知。于水，这在很大程度上限制了其应用。因此，对壳聚从上面的研究发现，不论是何种制备方法，DS糖进行化学改性以提高其在水溶液及有机溶剂中溶总是受到反应条件的影响，而通过实验的方法只能解性的研究具有重要意义。在众多化学改性中，对壳得到大致变化趋势，最大DS所对应的反应条件并聚糖的羧甲基化是研究较多的一种，最早由Hayes在不能准确地确定。本文就是研究在壳聚糖羧基化的1986年报道。羧甲基壳聚糖(CMC)既保留了CTS过程中，反应条件对最

4、优DS的影响，并确定在保证的许多优点，同时具有很好的水溶性、保湿性、成膜最优DS的情况下，各个反应条件原料的用量分配，性等，目前在日化、食品、造纸、医药方面应用广泛。当用于其它制备实验时，可以合理分配原料，对实验壳聚糖羧基化的主要衡量指标是取代度(DS)，设计和结果分析有较大意义。DS越大，溶液亲水性和稳定性越好，得到的产品也1实验越好。但是受到化学结构的影响取代反应中DS总小于3。很多学者为提高取代反应的DS设计了不1．1主要试剂与仪器同工艺的实验，也获得了不同的产物。韩晓晓等通壳聚糖(脱乙酰度大于90％)，异丙醇，氯乙酸，过壳聚糖的羟丙基化和羧甲基化两步反应制备了具氢氧化钠，

5、无水乙醇，其余试剂均为AR。实验用水有两性的壳聚糖衍生物，但是其使用原料多，反应复为自制蒸馏水。杂，获得的羧甲基DS并不高。吴友吉等利用非质DZF6020型真空干燥箱，FA1004型电子天子溶剂法，以二甲亚砜(DMSO—H，O)为溶剂，在碱性平，DF一10IS智能集热式恒温加热磁力搅拌器，环境下将壳聚糖(CTS)与氯乙酸反应，DS达到了PHSJ一3F实验室pH计，数显智能控温磁力搅拌器，1．93。但是其在分析反应条件时并没有综合所有的ALPHA型傅里叶变换红外光谱仪(FT—IR)。因素，反应条件综合状况没有最优。朱琨等研究1．2实验方法了3种羧甲基壳聚糖的制备，并利用联合制备法，

6、使反应充分取代，得到的产率有所提高。李万海等称取2．5g的壳聚糖粉末分散于异丙醇溶剂中，设计了一种改进的工艺路线，并对制备条件进行优在一定温度下使其充分溶胀，水浴加热并不断搅拌。通讯联系人：周颖梅(1975一)，女，江苏徐州人，实验师，主要研究方向为功能高分子材料合成。E—mail：hgzym2012@163．con收稿日期：2015．03．23化工技术与开发第44卷恒定温度下，在一定浓度的NaOH溶液中充分溶解。振动峰峰强度小于壳聚糖中伯羟基伸缩振动峰峰强滴加氯乙酸与异丙醇的混合液使其羧化，再以一定度，伯羟基和仲羟基峰强度减小的现象都说明了伯浓度的NaOH溶液滴加进行二次碱化。

7、采用二步加羟基和仲羟基位置上均发生了羧甲基化反应。碱法时，物料投放满足一定比例关系，最后精制产2．2反应条件对DS的影响品，在65℃的真空烘箱中充分干燥。按照第一部分实验，控制单一的反应条件，分别1．3DS的测定讨论实验中NaOH、氯乙酸、异丙醇、水、温度和反应采用电位滴定法来确定产物的DS。称取一定时间对DS的影响，并为下面获得最优的DS做铺垫。质量的产物溶解于0．1mol·L一的HC1溶液中，用2．2．1NaOH用量对产物DS影响0．1tool·LNaOH溶液滴定。并用pH计