CN105625095A - 羟基离子液体改性壳聚糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于造纸助剂领域，涉及壳聚糖，尤其涉及一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法。按照重量份数包括以下成份：壳聚糖25份~60份；含有羟基的离子液体2份~12份；玉米淀粉30份~100份；丙烯酸30份~50份；水50份~500份；与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于,本发明通过改变传统的配方以及操作方法，利用含有羟基的离子液体在碱性条件下改性壳聚糖，使改性后的产品既适用于酸性抄纸也适用于碱性抄纸，同时，利用含有羟基的离子液体改性壳聚糖，能够使改性后的产品在室温下不易凝胶，且成膜性更好、成膜强度高。

Description

羟基离子液体改性壳聚糖的方法
技术领域
本发明属于造纸助剂领域，涉及壳聚糖，尤其涉及一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法。
背景技术
甲壳质是由虾、蟹昆虫的外壳以及菌类、藻类的细胞壁中提炼出来的一种天然生物高聚物，壳聚糖便是以甲壳质为原料，经处理脱去乙酰基的产物。甲壳素是仅次于纤维素的第二大天然有机高分子物质，每年地球上甲壳素自然生成量高达百亿吨，其产量与纤维素相当，储量巨大。壳聚糖具有许多独特的性质如可生物降解、无毒性、生物相容性以及抗菌性等，在生物医学领域被广泛用作药物释放载体、组织工程支架、伤口敷料等。同时，天然高分子甲壳素、壳聚糖及其衍生物具有与作为造纸原料的植物纤维素的结构相近的特性，与纤维素有极好的相容性，可用作造纸的增强剂、助留剂等，而且效果也很明显。但壳聚糖作为造纸助剂应用还存在一个很大的问题——价格昂贵，且使用受到pH值的限制。
国内外对壳聚糖改性运用于造纸系统很多。例如安郁琴等人利用壳聚糖与阳离子淀粉在酸性条件下接枝工具，制备得到的C-C助剂能提高纸的物理强度。张光华等研究了壳聚糖与丙烯酰胺接枝共聚的制备、结构表征及对纸张的助留、增强效果。曹丽云等人用丙烯酸、丙烯酰胺接枝共聚壳聚糖作为纸张增强剂。Abduel等以过硫酸钾作为引发剂，在均相条件下成功将AMPS接枝在壳聚糖上，应用于造纸系统张提高成纸强度。
上述方法虽然成品的降低了壳聚糖的使用成本，但其改性方法操作较为复杂，且主要依赖于微粒的大小及表面性质，同时，改性产物只适用于酸性抄纸，对于碱性抄纸效果不明显。
发明内容
本发明针对上述的传统改性方法操作复杂、改性壳聚糖只适用于酸性抄纸等技术问题，提出一种方法合理、操作方便且既能够适用于酸性抄纸也能适用于碱性抄纸的羟基离子液体改性壳聚糖的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为,本发明提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法，按照重量份数包括以下成份：
壳聚糖25份~60份；
含有羟基的离子液体2份~12份；
玉米淀粉30份~100份；
丙烯酸30份~50份；
水50份~500份；
并采用下述方法制备：
a、将上述份数的水加入反应釜中搅拌，然后加入含有羟基的离子液体，并升温至30～40℃；
b、待温度达到30～40℃后，加入丙烯酸，继续搅拌，搅拌10～15分钟后，加入壳聚糖，并搅拌升温至60～70℃，保温30～35分钟；
c、待保温结束后，调整pH值在6～10后，加入玉米淀粉，加热升温至90～100℃，保温30～35分钟后，降温至室温，即得到乳白色离子液体改性壳聚糖。
作为优选，所述含有羟基的离子液体为1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-（4′-羟基）丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或两者的复配物。
作为优选，壳聚糖为三甲基壳聚糖。
作为优选，所述a步骤中，加入含有羟基的离子液体后，并升温至35～40℃。
作为优选，所述b步骤中，加入壳聚糖后，并搅拌升温至60～65℃。
作为优选，所述c步骤中，待保温结束后，调整pH值至6～9。
作为优选，所述c步骤中，加入玉米淀粉后，加热升温至95～98℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于,
1、本发明通过改变传统的配方以及操作方法，利用含有羟基的离子液体在碱性条件下改性壳聚糖，使改性后的产品既适用于酸性抄纸也适用于碱性抄纸，同时，利用含有羟基的离子液体改性壳聚糖，能够使改性后的产品在室温下不易凝胶，且成膜性更好、成膜强度高。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法：
本方法所需原料，按照重量份数包括以下成份：壳聚糖25份；含有羟基的离子液体2份；玉米淀粉30份；丙烯酸30份；水50份；首先将50份的水加入反应釜中，打开搅拌，然后想水中加入2份1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，升温到30℃。待温度达到30℃后，加入30份丙烯酸，并搅拌10～15分钟后，然后再向反应釜内加入25份壳聚糖，搅拌升温到60℃，保温35分钟，待保温结束后，调整反应釜内pH值到6后，加入30份玉米淀粉，加热升温到90℃，保温30分钟后降温至室温，即得到乳白色羟基离子液体改性壳聚糖乳液。
实施例2，本实施例提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法：
本方法所需原料，按照重量份数包括以下成份：壳聚糖60份；含有羟基的离子液体12份；玉米淀粉100份；丙烯酸50份；水500份；首先将500份的水加入反应釜中，打开搅拌，然后想水中加入12份1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-（4′-羟基）丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐共混物（质量比为2:1），升温到40℃。待温度达到40℃后，加入50份丙烯酸，并搅拌10～15分钟后，然后再向反应釜内加入60份壳聚糖，搅拌升温到70℃，保温35分钟，待保温结束后，调整反应釜内pH值到10后，加入100份玉米淀粉，加热升温到100℃，保温30分钟后降温至室温，即得到乳白色羟基离子液体改性壳聚糖乳液。
实施例3，本实施例提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法：
本方法所需原料，按照重量份数包括以下成份：壳聚糖25份；含有羟基的离子液体2份；玉米淀粉30份；丙烯酸30份；水50份；首先将50份的水加入反应釜中，打开搅拌，然后想水中加入2份1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，升温到35℃。待温度达到35℃后，加入30份丙烯酸，并搅拌10～15分钟后，然后再向反应釜内加入25份壳聚糖，搅拌升温到65℃，保温35分钟，待保温结束后，调整反应釜内pH值到8后，加入30份玉米淀粉，加热升温到95℃，保温30分钟后降温至室温，即得到乳白色羟基离子液体改性壳聚糖乳液。
实施例4，本实施例提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法：
本方法所需原料，按照重量份数包括以下成份：壳聚糖60份；含有羟基的离子液体12份；玉米淀粉100份；丙烯酸50份；水500份；首先将500份的水加入反应釜中，打开搅拌，然后想水中加入12份1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-（4′-羟基）丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐共混物（质量比为2:1），升温到35℃。待温度达到35℃后，加入50份丙烯酸，并搅拌10～15分钟后，然后再向反应釜内加入60份壳聚糖，搅拌升温到65℃，保温35分钟，待保温结束后，调整反应釜内pH值到10后，加入100份玉米淀粉，加热升温到98℃，保温30分钟后降温至室温，即得到乳白色羟基离子液体改性壳聚糖乳液。
实施例5，本实施例提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法：
本方法所需原料，按照重量份数包括以下成份：壳聚糖40份；含有羟基的离子液体8份；玉米淀粉80份；丙烯酸40份；水300份；首先将300份的水加入反应釜中，打开搅拌，然后想水中加入8份1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，升温到38℃。待温度达到38℃后，加入40份丙烯酸，并搅拌10～15分钟后，然后再向反应釜内加入40份壳聚糖，搅拌升温到60℃，保温35分钟，待保温结束后，调整反应釜内pH值到7后，加入80份玉米淀粉，加热升温到96℃，保温30分钟后降温至室温，即得到乳白色羟基离子液体改性壳聚糖乳液。
实施例6，本实施例提供一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法：
本方法所需原料，按照重量份数包括以下成份：壳聚糖36份；含有羟基的离子液体12份；玉米淀粉85份；丙烯酸35份；水300份；首先将300份的水加入反应釜中，打开搅拌，然后想水中加入12份1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，升温到36℃。待温度达到36℃后，加入35份丙烯酸，并搅拌10～15分钟后，然后再向反应釜内加入36份壳聚糖，搅拌升温到63℃，保温35分钟，待保温结束后，调整反应釜内pH值到9后，加入85份玉米淀粉，加热升温到97℃，保温30分钟后降温至室温，即得到乳白色羟基离子液体改性壳聚糖乳液。
试验案例：
将羟基离子液体改性壳聚糖及对照样（在乳液的制备过程中不加入离子液，其它工艺与羟基离子液体改性壳聚糖的制备方法相同）加入瓦楞纸施胶液（pH为7.6）中，加入量为2Kg/吨纸，施胶温度控制在25～35℃，单面施胶量为3～4g/m2。经测试，改改性壳聚糖对瓦楞纸施胶以后的参数如下：
通过上述数据不难看出，经过离子液体改性后的壳聚糖在碱性施胶条件下可明显提高成纸的指标，且离子液体用量比例越大越明显，同时，通过比例实施例1至实施例6，加入原料时的温度和PH值也是决定成纸的指标的重要因素。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,按照重量份数包括以下成份：
壳聚糖25份~60份；
含有羟基的离子液体2份~12份；
玉米淀粉30份~100份；
丙烯酸30份~50份；
水50份~500份；
并采用下述方法制备：
a、将上述份数的水加入反应釜中搅拌，然后加入含有羟基的离子液体，并升温至30～40℃；
b、待温度达到30～40℃后，加入丙烯酸，继续搅拌，搅拌10～15分钟后，加入壳聚糖，并搅拌升温至60～70℃，保温30～35分钟；
c、待保温结束后，调整pH值在6～10后，加入玉米淀粉，加热升温至90～100℃，保温30～35分钟后，降温至室温，即得到乳白色离子液体改性壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,所述含有羟基的离子液体为1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-（4′-羟基）丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或两者的复配物。
3.根据权利要求1所述的羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,壳聚糖为三甲基壳聚糖。
4.根据权利要求1所述的羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,所述a步骤中，加入含有羟基的离子液体后，并升温至35～40℃。
5.根据权利要求1所述的羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,所述b步骤中，加入壳聚糖后，并搅拌升温至60～65℃。
6.根据权利要求1所述的羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,所述c步骤中，待保温结束后，调整pH值至6～9。
7.根据权利要求1所述的羟基离子液体改性壳聚糖的方法，其特征在于,所述c步骤中，加入玉米淀粉后，加热升温至95～98℃。
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