CN107876024A - N‑三甲基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种N‑三甲基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用，属于改性壳聚糖领域。该N‑三甲基壳聚糖微球的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖、碘化钠和N‑甲基‑2‑吡咯烷酮混合反应后加入氢氧化钠和碘甲烷反应，随后用乙醇沉淀、分离、冷冻干燥得到季铵化取代度为10～20％的N‑三甲基壳聚糖，随后将N‑三甲基壳聚糖制成溶液喷洒到多聚磷酸钠中交联反应后用水洗涤、过滤后加入到氢氧化钠溶液中搅拌，并添加环氧氯丙烷反应获得微球；将微球用水洗涤后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行淋洗、冷冻干燥。该制备方法制备得到的改性壳聚糖可降低矿物油的介损。

Description

N-三甲基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中 的应用

技术领域

本发明涉及改性壳聚糖领域，具体而言，涉及一种N-三甲基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用。

背景技术

变压器油是指从石油炼制得到的天然烃类混合物的矿物型绝缘油，作为充油高压电器主要的的绝缘与冷却介质，变压器油广泛应用于变压器类和断路器类设备。变压器油的规程简化检查包括以下项目：油外观、闪点、耐压、水溶性酸(pH值)、酸值、微水、色谱、油中含气量、介质损耗因数等，其中变压器油的不合格原因主要有： 1.油微水超标，严重时会造成油耐压达不到要求；2.油色谱化验结果表明油中含有C₂H₂或总的油中含气量偏离；3.油介损超标准(>4％)。前两项缺陷的形成原因较明显，也容易处理，可以通过真空滤油机加热循环有效消除安全隐患，而第3项油介损超标，就很难用常规滤油的处理方法来消除。研究表明，变压器油介质损耗因数(以下简称介损)能反映变压器油绝缘特性的好坏，反映变压器油在电场、氧化和高温等作用下的老化程度，以及油中极性杂质和带电胶体等污染的程度。在实际使用过程中，刘渤华等(清洁度对变压器油介损升高的影响及其处理方法。变压器第46卷第6期)发现变压器油介损超标的原因除了变压器自身内部污染外，还可能包括变压器油所受到的来自外部污染物的污染，污染物如酸性氧化产物、微生物、金属氧化物、胶体难溶物等污染物都对变压器油介损值的产生有很大影响；另一方面，王聪玲等(变压器油介损增大的原因分析与再生处理。高电压技术1997年第3期)研究表明运行中变压器油的介质损耗值增大，其主要原因是油的氧化和金属元素对油品氧化的催化作用，使油产生酸性氧化产物和油泥酸性氧化产物腐蚀金属，又使油中的金属含量增加，加速油的氧化。

壳聚糖是由甲壳素在碱性条件下通过脱乙酰基后形成的一种衍生物，其脱乙酰度一般在65％～90％之间，是自然界中唯一大量存在的碱性多糖。壳聚糖是一种天然的高分子化合物，根据原料和制备方法的不同，分子量在几十万到几百万之间不等。壳聚糖是由D-氨基葡萄糖和N-乙酰-D-氨基葡萄糖以糖苷键连接而成的，由于壳聚糖具有无毒、可生物降解、极强的絮凝作用、沉淀性好等优点，使其成为一种理想的环保吸附剂，能克服传统吸附剂难以无害化处理、易造成二次污染的缺点。壳聚糖的吸附机理主要有三个，分别是鳌合、电中和、吸附架桥三种作用，但是对于不同的胶体粒子和悬浮颗粒，以及不同的体系，壳聚糖的吸附作用并不是单一的，而是以一种机理为主，其他机理共同作用的结果。鳌合吸附作用是壳聚糖通过含有的游离氨基通过氢键，或者借用盐键形成类似网状结构的笼形分子，与金属粒子发生鳌合作用；电中和吸附作用是壳聚糖通过其带有的电荷吸附与其相反电性的胶体吸附，从而移除液体中的带电颗粒；架桥吸附作用是壳聚糖通过其本身的长链结构将胶体颗粒吸附在长链的不同部位，像架桥一样将这些胶体颗粒用长链连结起来，从而有效移除液体中的胶体颗粒；

由于引起变压器油介损超标的主要因素之一是酸性物质的产生，这些杂质一般多呈胶体或悬浮状态，并且大多数都带有负电荷，壳聚糖本身就是一种阳离子高分子吸附剂。所以，当带有正电荷的壳聚糖靠近时，胶粒所带的负电荷被部分中和，降低了电位，使得胶体发生脱稳，结合后形成体积较大的絮状物而沉降。因此，壳聚糖在酸性液体处理中表现出良好的吸附性能。易怀昌等通过一系列研究表明，壳聚糖对酸性染料具有强烈的吸附作用，并且在酸性染料废液的处理中取得了较好的效果。

壳聚糖及其衍生物对废油进行吸附处理的研究从现有技术可以获知。硕士研究论文《壳聚糖及其改性产物对废润滑油脱酸效果的研究》(2016年，重庆工商大学)试验了壳聚糖及其两种改性产物对废润滑油脱酸效果，通过研究表明，壳聚糖及其改性产物对废润滑油都具有良好的脱酸效果，将壳聚糖及其改性产物用于处理废润滑油脱酸再生具有可行性。然而，上面引述的现有技术文献对壳聚糖吸附剂在变压器油再生应用方面表现出明显的不足，该技术文献利用壳聚糖与油品搅拌共混，导致絮状的壳聚糖分散于粘度不低的润滑油品当中，尽管会达到通过絮凝作用降低酸值的目的，但是悬浮态的吸附剂与油品的分离难度较大，不利于实际生产应用，另外壳聚糖自身的氢键作用力会团聚分子链，减小了与油品的实际接触面积，降低其鳌合、电中和和吸附架桥作用。

因此，需要一种结构稳定性强，比表面大、粒度均匀且吸附效果好的改性壳聚糖。

发明内容

本发明提供了一种N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，该方法工艺简单、操作方便，适合大规模的生产和制备N-三甲基壳聚糖微球。

本发明还提供了使用上述制备方法制备得到的N-三甲基壳聚糖微球，其具有粒径均匀、结构稳定、吸附效果好、无毒害、安全环保等优点。

本发明还提供了上述N-三甲基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用，该N-三甲基壳聚糖微球能够有效的降低矿物油的介损。

本发明是这样实现的：

一种N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，包括以下步骤：

将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮混合后避光反应得到反应液，向反应液中加入第一氢氧化钠溶液和碘甲烷避光反应得到溶液，随后将溶液用乙醇沉淀、分离、干燥，得到N-三甲基壳聚糖；其中N-三甲基壳聚糖的季铵化取代度为10～20％；

将N-三甲基壳聚糖溶于水后喷洒到多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应，得到初步交联的N-三甲基壳聚糖微球；

将N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后添加环氧氯丙烷反应获得二次交联的N-三甲基壳聚糖微球；

将二次交联的N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤后过滤沥干，然后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行梯度脱水淋洗，随后冷冻干燥。

在本发明较佳的实施例中，上述壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮按1～2：3～4：30～40的质量比混合反应。

在本发明较佳的实施例中，上述壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮混合后在50～70℃下避光反应0.5～2h得到反应液。

在本发明较佳的实施例中，上述向反应液中加入质量分数为5～ 20％的第一氢氧化钠溶液以及碘甲烷反应1～2h得到溶液，其中壳聚糖、第一氢氧化钠溶液和碘甲烷的用量比为1～2g：15～30ml：10～ 25ml。

在本发明较佳的实施例中，上述N-三甲基壳聚糖溶于水配置成质量浓度为0.5～3％的水溶液后喷洒到质量分数1～5％的多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应。

在本发明较佳的实施例中，上述将N-三甲基壳聚糖微球加入到质量分数为2～8％的第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后加入环氧氯丙烷反应2～5小时获得二次交联的N-三甲基壳聚糖微球，其中N-三甲基壳聚糖微球和环氧氯丙烷的用量比为1～2g：5～20ml。

在本发明较佳的实施例中，上述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮中的一种。

在本发明较佳的实施例中，上述壳聚糖的黏度为0.25～0.65Pa·s。

本发明还提供了一种N-三甲基壳聚糖微球，其是使用上述的N- 三甲基壳聚糖微球的制备方法制备得到。

本发明还提供了上述N-三甲基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用。

本发明的有益效果是：本发明提供的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮混合反应后加入氢氧化钠和碘甲烷反应，随后用乙醇沉淀、分离、干燥得到季铵化取代度为10～20％的N-三甲基壳聚糖，随后将N-三甲基壳聚糖喷洒到多聚磷酸钠中交联反应后用水洗涤、过滤后加入到氢氧化钠溶液中搅拌，并添加环氧氯丙烷反应获得微球；将微球用水洗涤后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行淋洗、冷冻干燥。该制备方法工艺简单、操作方便，能够大规模的制备N-三甲基壳聚糖微球。使用上述制备方法得到的N-三甲基壳聚糖微球具有结构稳定可靠，比表面积大，无污染危害，安全环保的优点。本发明还提供了上述N-三甲基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为吸附剂对矿物油进行吸附处理的流程示意图；

图2为本发明实施例3制备得到的N-三甲基壳聚糖微球的电镜照片；

图3为本发明对照组1制备得到的N-三甲基壳聚糖微球的电镜照片；

图4为本发明对照组2制备得到的N-三甲基壳聚糖微球的电镜照片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例进行具体说明。

本实施例提供了一种N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，包括以下步骤：

S1、将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮混合后避光反应得到反应液，向反应液中加入第一氢氧化钠溶液和碘甲烷避光反应得到溶液，随后将溶液用乙醇沉淀、分离、干燥，得到N-三甲基壳聚糖；其中N-三甲基壳聚糖的季铵化取代度为10～20％；其中，壳聚糖的黏度优选为0.25～0.65Pa·s；优选的，壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2- 吡咯烷酮按1～2：3～4：30～40的质量比混合并在50～70℃下避光反应0.5～2h得到反应液。进一步优选的，向反应液中加入质量分数为5～20％的第一氢氧化钠溶液以及碘甲烷反应1～2h得到溶液，其中壳聚糖、第一氢氧化钠溶液和碘甲烷的用量比为1～2g：15～30ml： 10～25ml。

S2、将N-三甲基壳聚糖溶于水后喷洒到多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应，得到初步交联的N-三甲基壳聚糖微球；优选的，N-三甲基壳聚糖溶于水配置成质量浓度为0.5～3％的水溶液后喷洒到质量分数1～5％的多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应；进一步的优选使用静电纺丝机的喷嘴将N-三甲基壳聚糖水溶液喷洒到多聚磷酸钠水溶液中。

S3、将N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后添加环氧氯丙烷反应获得二次交联的N- 三甲基壳聚糖微球；优选将N-三甲基壳聚糖微球加入到质量分数为 2～8％的第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后加入环氧氯丙烷反应2～5 小时获得二次交联的N-三甲基壳聚糖微球，其中N-三甲基壳聚糖微球和环氧氯丙烷的用量比为1～2g：5～20ml。

S4、将二次交联的N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤后过滤沥干，然后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行梯度脱水淋洗，随后冷冻干燥；有机溶剂优选包括甲醇、乙醇、丙酮中的一种。

本发明实施例提供的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其是将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮按1～2：3～4：30～40的质量比混合并在50～70℃下避光反应0.5～2h得到反应液，随后再向反应液中加入15～30ml质量分数为5～20％的第一氢氧化钠溶液以及 10～25ml碘甲烷反应1～2h得到棕色液体，最后用乙醇沉淀、分离，将产物溶于去离子水中透析，干燥，得到白色海绵状的固体N-三甲基壳聚糖，且将其季铵化取代度控制在10～20％。其中，选用黏度为 0.25～0.65Pa·s的壳聚糖作为原料，可以使形成的N-三甲基壳聚糖微球具有适当的粒径以形成稳定结构，若采用的壳聚糖分子量太大，将易于堵塞喷嘴，难以完成交联作业；若采用的壳聚糖分子量太小，则会导致最终形成的微球机械强度不够；此外，10～20％的季铵化取代度能够保证N-三甲基壳聚糖具有一定的结构稳定性，避免N-三甲基壳聚糖的水溶性过大难以在多聚磷酸钠水溶液中交联成型。

随后将N-三甲基壳聚糖配置成质量浓度0.5～3％的水溶液后使用静电纺丝机的喷嘴喷洒到质量分数1～5％的多聚磷酸钠水溶液中进行初步交联反应，采用静电纺丝机的喷嘴系统进行喷洒作业，不仅单位时间内制备的微球数量远大于常见的手动针头滴落法，而且制备得到的微球的大小可以通过变化喷嘴的针孔尺寸进行控制；将初步交联反应N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到质量分数为2～8％的第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后按每1gN-三甲基壳聚糖微球添加5～20ml环氧氯丙烷反应2～5小时获得二次交联的N-三甲基壳聚糖微球，采用分步交联法，有利于N-三甲基壳聚糖微球的成型、固化，依次采用10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂对N-三甲基壳聚糖微球进行梯度脱水淋洗，使N-三甲基壳聚糖微球脱水过程按比例逐步进行，避免了微球在脱水过程中的溶胀破裂现象出现，最后采用冷冻干燥法干燥，避免了热干燥导致的微球内缩、孔洞塌陷等情况，从而得到粒径均匀、结构完整、比表面积大、吸附效果好的N-三甲基壳聚糖微球。

本发明还提供了一种N-三甲基壳聚糖微球，其是使用上述的N- 三甲基壳聚糖微球的制备方法制备得到，N-三甲基壳聚糖微球的直径为5～15μm，该N-三甲基壳聚糖微球的粒径均匀、可控且具有结构稳定、吸附效果好、无毒害、安全环保等特点。

本发明还提供了上述N-三甲基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用，该N-三甲基壳聚糖微球能够有效降低油品中的介损，吸附处理后的废油介损达到国家标准，其吸附效果明显优于活性炭、活性白土等工业吸附材料。

以下结合实施例对本发明方法的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种N-三甲基壳聚糖微球，其具体制备方法如下：

S101、配制质量分数为0.5％的N-三甲基壳聚糖溶液(季铵化取代度14.6％)；将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮按2：4：40 的质量比混合并在60℃下避光反应1h得到反应液，向反应液中加入 20ml质量分数为10％的第一氢氧化钠溶液以及20ml碘甲烷反应1～2h得到溶液，随后将溶液用乙醇沉淀、分离、干燥，得到N-三甲基壳聚糖，将N-三甲基壳聚糖溶于水配制成质量分数为0.5％的N-三甲基壳聚糖溶液；其中壳聚糖的黏度为0.48Pa·s；

S102、将质量分数为0.5％的N-三甲基壳聚糖溶液利用静电纺丝机的喷嘴系统分散于质量分数为1％的多聚磷酸钠水溶液中，在25℃下反应2h进行初步交联反应，将初步交联后的N-三甲基壳聚糖微球用蒸馏水洗涤后过滤沥干，加入到质量浓度为5％的氢氧化钠溶液中搅拌，并按每1gN-三甲基壳聚糖微球添加15ml环氧氯丙烷作为交联剂，在25℃下进行2h的二次交联反应，得到二次交联的N-三甲基壳聚糖微球；

S103、将二次交联的N-三甲基壳聚糖微球用蒸馏水洗涤过滤，然后依次用体积浓度10％、30％、70％、95％的乙醇水溶液进行梯度脱水淋洗，沥干后冷冻，再用冷冻干燥机处理24h，即得到干燥的 N-三甲基壳聚糖微球。

将制备的N-三甲基壳聚糖微球装入布袋，封口后，将布袋固定于专利申请号为201420078137.4的变压器绝缘油再生多层吸附罐的吸附滤板中间，如图1所示，启动加热器、真空滤油机等装置，使矿物绝缘油在55℃下经过吸附滤板连续过滤，其中N-三甲基壳聚糖微球和矿物绝缘油的质量比为5：1000，在不同时间段取样检测介质损耗因素，测试标准依照GB/T5654-2007。

实施例2

本实施例提供了一种N-三甲基壳聚糖微球，其具体制备方法如下：

S201、配制质量分数为2％的N-三甲基壳聚糖溶液(季铵化取代度14.6％)；将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮按2：4：40的质量比混合并在60℃下避光反应1h得到反应液，向反应液中加入 20ml质量分数为10％的第一氢氧化钠溶液以及20ml碘甲烷反应1～2h得到溶液，随后将溶液用乙醇沉淀、分离、干燥，得到N-三甲基壳聚糖，将N-三甲基壳聚糖溶于水配制成质量分数为2％的N-三甲基壳聚糖溶液；其中壳聚糖的黏度为0.54Pa·s；

S202、将质量分数为2％的N-三甲基壳聚糖水溶液利用静电纺丝机的喷嘴系统分散于质量分数为3％的多聚磷酸钠水溶液中，在25℃下反应3h进行初步交联反应，将初步交联后的N-三甲基壳聚糖微球用蒸馏水洗涤后过滤沥干，加入到质量浓度为7％的氢氧化钠溶液中搅拌，并按每1gN-三甲基壳聚糖微球添加10ml环氧氯丙烷作为交联剂，在25℃下进行4h的二次交联反应，得到二次交联的N-三甲基壳聚糖微球；

S203、将二次交联的N-三甲基壳聚糖微球用蒸馏水洗涤过滤，然后依次用体积浓度15％、35％、75％、90％的甲醇水溶液进行梯度脱水淋洗，沥干后冷冻，再用冷冻干燥机处理24h，即得到干燥的 N-三甲基壳聚糖微球。

将制备的N-三甲基壳聚糖微球装入布袋，封口后，将布袋固定于专利申请号为201420078137.4的变压器绝缘油再生多层吸附罐的吸附滤板中间，如图1所示，启动加热器、真空滤油机等装置，使矿物绝缘油在60℃下经过吸附滤板连续过滤，其中N-三甲基壳聚糖微球和矿物绝缘油的质量比为5：1000，在不同时间段取样检测介质损耗因素，测试标准依照GB/T5654-2007。

实施例3

本实施例提供了一种N-三甲基壳聚糖微球，其具体制备方法如下：

S301、配制质量分数为3％的N-三甲基壳聚糖溶液(季铵化取代度12.8％)；将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮按2：3.5：40 的质量比混合并在55℃下避光反应2h得到反应液，向反应液中加入 30ml质量分数为12％的第一氢氧化钠溶液以及20ml碘甲烷反应2h得到溶液，随后将溶液用乙醇沉淀、分离、干燥，得到N-三甲基壳聚糖，将N-三甲基壳聚糖溶于水配制成质量分数为3％的N-三甲基壳聚糖溶液；其中壳聚糖的黏度为0.65Pa·s；

S302、将质量分数为3％的N-三甲基壳聚糖水溶液利用静电纺丝机的喷嘴系统分散于质量分数为5％的多聚磷酸钠水溶液中，在25℃下反应5h进行初步交联反应，将初步交联后的N-三甲基壳聚糖微球用蒸馏水洗涤后过滤沥干，加入到质量浓度为3％的氢氧化钠溶液中搅拌，并按每1gN-三甲基壳聚糖微球添加6ml环氧氯丙烷作为交联剂，在25℃下进行5h的二次交联反应，得到二次交联的N-三甲基壳聚糖微球；

S303、将二次交联的N-三甲基壳聚糖微球用蒸馏水洗涤过滤，然后依次用体积浓度20％、40％、80％、95％的丙酮水溶液进行梯度脱水淋洗，沥干后冷冻，再用冷冻干燥机处理24h，即得到干燥的 N-三甲基壳聚糖微球。

将制备的N-三甲基壳聚糖微球装入布袋，封口后，将布袋固定于专利申请号为201420078137.4的变压器绝缘油再生多层吸附罐的吸附滤板中间，如图1所示，启动加热器、真空滤油机等装置，使矿物绝缘油在65℃下经过吸附滤板连续过滤，其中N-三甲基壳聚糖微球和矿物绝缘油的质量比为5：1000，在不同时间段取样检测介质损耗因素，测试标准依照GB/T5654-2007。

对照组1

对照组1使用的N-三甲基壳聚糖微球制备方法与实施例3中方法类似，但对照组1不采用梯度脱水淋洗过程，将二次交联的N-三甲基壳聚糖微球直接沥干后冷冻，再用冷冻干燥机处理24h得到干燥的N-三甲基壳聚糖微球。

对照组2

对照组2使用的N-三甲基壳聚糖微球制备方法与实施例3中方法类似，但对照组2将二次交联处理的N-三甲基壳聚糖微球采用梯度脱水淋洗、沥干后采用热干燥法代替冷冻干燥法处理得到干燥的 N-三甲基壳聚糖微球。

对照组3

以活性炭作为对照组3。

对照组4

以活性白土作为对照组4。

使用上述实施例1制备得到的N-三甲基壳聚糖微球在55℃下对变压器矿物绝缘油进行处理，使用上述实施例2制备得到的N-三甲基壳聚糖微球在60℃下对变压器矿物绝缘油进行处理，使用上述实施例3制备得到的N-三甲基壳聚糖微球在65℃下对变压器矿物绝缘油进行处理，分别检测处理前后和不同处理时间下的变压器矿物绝缘油的介质损耗因素，结果如表1所示。

表1本实施例N-三甲基壳聚糖处理矿物绝缘油的介损变化

由表1可以看出，使用本发明实施例1、实施例2、实施例3提供的N-三甲基壳聚糖微球处理过的变压器矿物绝缘油的介质损耗显著下降，且处理时间越长，介质损耗下降越多，表明本实施例提供的 N-三甲基壳聚糖微球能够有效的降低变压器矿物油的介损。

使用上述实施例1、实施例2、实施例3、对照组1、对照组2 提供的N-三甲基壳聚糖微球和对照组3提供的活性炭、对照组4提供的活性白土对变压器矿物绝缘油进行48小时的处理后，根据 GB/T5530-2005测定处理前后变压器矿物绝缘油的酸值；根据 GB/T5654-2007测试标准测试处理前后变压器矿物绝缘油的介质损耗因素；采用电感藕合等离子体发射光谱法进行变压器矿物绝缘油中金属元素含量的测定，以铁铜铝三种金属元素含量作为对比值；利用颗粒度计数器测量测定变压器矿物绝缘油中的颗粒度数量及分布，结果如表2所示。

表2 N-三甲基壳聚糖微球、活性炭、活性白土处理矿物油的结果

由表2可以看出，使用本发明实施例1、实施例2、实施例3提供的N-三甲基壳聚糖微球处理过的变压器矿物绝缘油的酸值、金属元素含量、颗粒度数量和均介质损耗显著下降，且实施例1、实施例 2、实施例3提供的N-三甲基壳聚糖微球的吸附效果明显好于对照组 1、对照组2提供的N-三甲基壳聚糖微球以及对照组3提供的活性炭、对照组4提供的活性白土。

对实施例3、对照组1和对照组2提供的N-三甲基壳聚糖微球进行电镜扫描，结果如图2、图3和图4所示。如图2所示，采用本发明方法制备的N-三甲基壳聚糖微球微观结构完整、粒度均匀；如图3 所示，采用对照组1的制备方法，未经过梯度脱水淋洗工艺获得的 N-三甲基壳聚糖微球球体出现破裂，且球体多表现出不规则的形状，这是由于水分子与壳聚糖的氢键作用，在微球的冷冻干燥过程中，水分子由微孔中逸出时会破坏微球的完整性，导致球体出现破裂，降低了壳聚糖的结构强度和吸附效果；如图4所示，采用对照组2的制备方法，未经过冷冻干燥工艺而是采用热干燥法获得的N-三甲基壳聚糖微球球体出现塌陷和缩小，导致油分子在微球中的扩散变得困难，减小了壳聚糖与油品的实际接触面积，降低了吸附效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将壳聚糖、碘化钠和N-甲基-2-吡咯烷酮混合后避光反应得到反应液，向所述反应液中加入第一氢氧化钠溶液和碘甲烷避光反应得到溶液，随后将所述溶液用乙醇沉淀、分离、干燥，得到N-三甲基壳聚糖；其中所述N-三甲基壳聚糖的季铵化取代度为10～20％；

将所述N-三甲基壳聚糖溶于水后喷洒到多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应，得到初步交联的N-三甲基壳聚糖微球；

将所述N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后添加环氧氯丙烷反应获得二次交联的N-三甲基壳聚糖微球；

将所述二次交联的N-三甲基壳聚糖微球用水洗涤后过滤沥干，然后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行梯度脱水淋洗，随后冷冻干燥。

2.根据权利要求1所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖、所述碘化钠和所述N-甲基-2-吡咯烷酮按1～2：3～4：30～40的质量比混合反应。

3.根据权利要求2所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖、所述碘化钠和所述N-甲基-2-吡咯烷酮混合后在50～70℃下避光反应0.5～2h得到所述反应液。

4.根据权利要求1所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，向所述反应液中加入质量分数为5～20％的第一氢氧化钠溶液以及碘甲烷反应1～2h得到所述溶液，其中所述壳聚糖、所述第一氢氧化钠溶液和所述碘甲烷的用量比为1～2g：15～30ml：10～25ml。

5.根据权利要求1所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述N-三甲基壳聚糖溶于水配置成质量浓度为0.5～3％的水溶液后喷洒到质量分数1～5％的多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应。

6.根据权利要求1所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，将所述N-三甲基壳聚糖微球加入到质量分数为2～8％的第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后加入环氧氯丙烷反应2～5小时获得所述二次交联的N-三甲基壳聚糖微球，其中所述N-三甲基壳聚糖微球和所述环氧氯丙烷的用量比为1～2g：5～20ml。

7.根据权利要求1所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮中的一种。

8.根据权利要求1所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的黏度为0.25～0.65Pa·s。

9.一种N-三甲基壳聚糖微球，其特征在于，其是使用权利要求1-8中任一项所述的N-三甲基壳聚糖微球的制备方法制备得到。

10.如权利要求9所述的N-三甲基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用。