1/1甲殼素_殼聚糖的制備與應(yīng)用甲殼素/殼聚糖的制備與應(yīng)用

郭建民1,徐曉軍2,李林1

(1.寧波市環(huán)境保護科學研究設(shè)計院,浙江寧波315010;

2.青島建筑工程學院,山東青島266000)

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交聯(lián)產(chǎn)物。一般采用的交聯(lián)劑有戊二醛、甲醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)硫氯丙烷及二異氰酸酯等。交聯(lián)后的產(chǎn)物不溶于稀酸,吸附性能好,可再利用。

2.2接枝反應(yīng)

殼聚糖與含有乙烯基的單體可進行接枝共聚反應(yīng),從而使殼聚糖具有某些特殊性能。如采用硝酸鈰銨-乙二胺(CAN-EDTA)為引發(fā)劑,或以過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)體系,甲基丙稀酸(MMA)、丙稀酸乙酯(EA)等均可與殼聚糖進行接枝共聚反應(yīng)。

2.3酯化反應(yīng)

甲殼素/殼聚糖與脂肪族或芳香族酰氯或酸酐反應(yīng),所生成的?；a(chǎn)物具有許多新的用途。在堿性條件下,用氯乙酸對殼聚糖進行改性,可以合成有良好水溶性的羧甲基殼聚糖。此外,也可用無機含氧酸做酯化劑,與甲殼素/殼聚糖反應(yīng)生成有機酯類化合物,常見的有硫酸酯、黃原酸酯等。

2.4N-衍生化反應(yīng)

殼聚糖中的氨基可以與醛酮反應(yīng)生成Schiff堿化合物。該反應(yīng)可得到相應(yīng)的N取代多糖,對許多重金屬離子有很強的螯合力。常用的芳香醛或脂肪醛有水楊醛和芳香醛。馬金紅等用丙酮酸與殼聚糖發(fā)生Schiff反應(yīng),合成了高取代度的水溶性丙酮酸殼聚糖,并證明了它具有優(yōu)異的吸附性能。Schiff化合反應(yīng)的另一個用途是作為掩蔽劑,保護-NH2,待殼聚糖中O取代反應(yīng)完全后,用HCL脫掉醛基,得到N-烷基化殼聚糖。

殼聚糖上的-NH2還可以與酸酐生成N-?；a(chǎn)物。通過用乙酸酐和鄰苯二甲酸酐對殼聚糖進行?；磻?yīng),制成的殼聚糖的?；a(chǎn)物溶解性較高。

2.5醚化反應(yīng)

甲殼素/殼聚糖中的羥基與鹵代烴或醇反應(yīng),可生成醚,廣泛用于日化工業(yè)。此外,用低分子冠醚通過化學反應(yīng)接枝于高分子化合物分子上,可制備出具有高分子化合物和冠醚化合物雙重結(jié)構(gòu)特性的高分子冠醚。

3甲殼素的應(yīng)用

甲殼素資源取之不盡,用之不竭。功能化甲殼素/殼聚糖為其應(yīng)用開拓了一個具有潛力且頗為廣闊的前景。目前,全世界都十分重視對這一資源的開發(fā)與利用。甲殼素/殼聚糖已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于日用化工、環(huán)保、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等行業(yè)。3.1在環(huán)保中的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖類絮凝劑以其天然無毒、可生物降解、可再利用等優(yōu)越性能在水處理和污泥處理中得到廣泛應(yīng)用。甲殼素/殼聚糖在水處理中作為絮凝劑可大量使用,已部分實現(xiàn)了商品化。上世紀末,用于廢水處理的甲殼素/殼聚糖銷售額已達1400萬美元。

甲殼素/殼聚糖屬于弱陽離子型高分子,具有很強的螯合和吸附作用。經(jīng)過功能化的甲殼素/殼聚糖高分子螯合樹脂對重金屬離子、有機染料甚至一些非金屬物質(zhì)如蛋白質(zhì)、氨基酸等都有很好的吸附效果。目前,甲殼素/殼聚糖類絮凝劑方面的研究已取得了突破性進展,并廣泛應(yīng)用于廢水處理及污泥脫水中。胡運華等以殼聚糖為原料,制備了以殼聚糖為母體的負載型螯合樹脂,試驗表明該樹脂對貴金屬離子如Au+、Ni2+、Pd2+等有很好的吸附性和較高的吸附速率。陳鵬等研究了以殼聚糖為水處理劑采用固定床形式對鞣革廢水進行了處理,動態(tài)吸附量可達23.76mg/g,殼聚糖水處理劑可反復使用5次以上。大量研究表明,殼聚糖作為無機高分子絮凝劑具有沉降時間短,脫色效果好的優(yōu)點。

3.2在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖在醫(yī)藥領(lǐng)域最早被用作壓片助劑和膠囊劑。今年,又被成功用于緩釋劑和控制劑。此外用甲殼素制成的酮酸可用作手術(shù)縫合線,可以被人體自動吸收。甲殼素也可作為臨床用的醫(yī)用敷料,目前已成功地用殼聚糖醋酸溶液制成殼聚糖無紡布,敷于大面積燒傷處,透水性好,效果極佳。

3.3在日化產(chǎn)品中的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖是天然多糖中很少見的帶正電荷的高分子物質(zhì),它在日化產(chǎn)品中主要作為保濕劑,整理劑和固化劑。由殼聚糖制成的化妝品已經(jīng)被推向市場。估計在未來數(shù)年中甲殼素/殼聚糖及其衍生物在化妝品領(lǐng)域的比重將會大大增加。

3.4在化學工業(yè)的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖與金屬配合,作為氫化、氧化、異構(gòu)化等有機合成工業(yè)中作為催化劑有許多優(yōu)良性能。它穩(wěn)定性好、催化活性與選擇性高,易從反應(yīng)體系中分離。目前這方面的研究已經(jīng)開始。如張一烽等對殼聚糖負載稀土配合物與三異丁基鋁、ε-己內(nèi)酯催化甲基丙稀酸甲酯的聚合進行研究,證明了殼聚糖負載稀土催化劑具有高立體定向性。此外,殼聚糖-Cu螯合樹脂在四氯化碳存在下,可作烯類單體如甲基丙稀酸甲酯和丙稀腈的引發(fā)劑。

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增刊郭建民等.甲殼素/殼聚糖的制備與應(yīng)用

4展望

為充分發(fā)掘甲殼素/殼聚糖的市場潛力,使其早日成為新世紀中國化工的新型產(chǎn)業(yè)之一,對甲殼素/殼聚糖的科學研究就要以經(jīng)濟效益和環(huán)境效益為著眼點,從以下幾個方面深入研究:(1)充分利用豐富甲殼資源,研究甲殼素/殼聚糖的提取制備工藝,變廢為寶,開發(fā)從工農(nóng)業(yè)廢棄物中提取甲殼素的新技

術(shù);(2)降低功能化改性甲殼素/殼聚糖的成本,提高其功能性;(3)以廢治廢,用制取成本低廉的甲殼素及其產(chǎn)品處理廢水、污泥,充分挖掘甲殼素/殼聚糖作為環(huán)保資源的潛力;(4)對甲殼素/殼聚糖的物理化學及生物性質(zhì)進行深入研究,完善甲殼素/殼聚糖化學