專(zhuān)利名稱(chēng)：葡甘聚糖熱塑材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料及其制備方法，
屬于含葡甘聚糖材料的組合物技術(shù)領(lǐng)域。 背景技術(shù)：
全世界每年有1.5億噸石油、天然氣等有限的石化資源用于化學(xué) 合成"合成高分子"，為了減少?gòu)U棄合成高分子材料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響和有限資源的利用， 重新構(gòu)筑可持續(xù)發(fā)展的人類(lèi)社會(huì)已成為世界各國(guó)的共識(shí)。實(shí)現(xiàn)世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，國(guó) 內(nèi)外的相關(guān)研究前沿之一是利用清潔生產(chǎn)技術(shù)，將可再生的生物質(zhì)資源，改性、合成滿足使 用要求的環(huán)境友好高分子新材料，降低對(duì)有限資源的消耗，減少材料使用后對(duì)環(huán)境的污染， 為此國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究更注重尋找新的天然高分子塑料材料。 葡甘聚糖是一種從植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物細(xì)菌中提取的天然高分子多糖， 其分子中包含葡萄糖和甘露糖，以13 -1， 4-糖苷鍵連接，同時(shí)在甘露糖C-3位上還存在短支 鏈結(jié)構(gòu)，而在C-6位上還存在乙?；鶊F(tuán)(約每19個(gè)糖殘基上存在一個(gè)乙酰基)，這些乙酰 基的存在控制了分子水溶性的大小。葡甘聚糖具有親水性、凝膠性、成膜性、抗菌性、可食用 性、低熱值性等多種特性和一些特殊的生理功能，可廣泛應(yīng)用于環(huán)保、食品、醫(yī)藥、化工以及 生物領(lǐng)域。作為一種可再生天然資源來(lái)源充足、可生物降解、具有化學(xué)可修飾的官能團(tuán)，并 具有一定金屬離子絡(luò)合能力。作為可再生資源，它的改性和利用一方面可節(jié)省大量石油資 源，另一方面可以緩解大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，本發(fā)明選用各 種膨脹抑制劑通過(guò)脫乙?；夹g(shù)控制葡甘聚糖乙?；靠傻靡欢撘阴６鹊钠细示厶恰?將一定脫乙酰度的葡甘聚糖溶脹于水中，可制備葡甘聚糖分子鏈適度溶脹的低粘性高分子 溶液。以適度溶脹的低粘性葡甘聚糖溶液為原料，與單體接枝共聚，即得到高接枝率的熱 塑性共聚材料。葡甘聚糖經(jīng)脫乙?；男杂米鳠崴芴畛洳牧?、共混、共聚材料，葡甘聚糖熱 塑材料加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過(guò)程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學(xué)性 能，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝 和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種以天然葡甘聚糖為原料生產(chǎn)環(huán)境友好的葡 甘聚糖熱塑材料的方法及其產(chǎn)品，為可再生資源葡甘聚糖的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用服務(wù)。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是將葡甘聚糖溶脹于溶脹抑制劑和堿的混合溶劑 中，控溫25 5(TC，進(jìn)行脫乙酰基反應(yīng)0. 5 40小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的堿， 在溫度30 7(TC干燥12 24小時(shí)，獲得脫乙酰度10% 70%的葡甘聚糖；將脫乙酰度 10 % 70%的葡甘聚糖溶脹于水中，加入接枝單體和引發(fā)劑，控溫于20 8(TC反應(yīng)2 8 小時(shí)；過(guò)濾清洗，在溫度30 7(TC干燥12 24小時(shí)，即得到環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材 料。也可將反應(yīng)后的液體通過(guò)噴霧干燥即可獲得葡甘聚糖熱塑材料粉體，亦可再通過(guò)擠出 造?；驘釅撼尚?。環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料的組分及重量比為葡甘聚糖20 100份， 濃度為0. 5 50 %的葡甘聚糖溶脹抑制劑100 300份，水100 500份，堿0. 5 20份， 引發(fā)劑1 5份，接枝單體20 300份。
所述的葡甘聚糖是從植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物細(xì)菌中提取的葡甘聚糖，平均 粒徑為1 200um ;所述的濃度為0. 5 50%的葡甘聚糖溶脹抑制劑為乙醇、丙三醇、丁 醇、四硼酸鈉中的一種或兩種以上的任意組合，以重量比與水配制成0. 5 50%的溶液； 所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉中的一種或兩種以上 的任意組合；所述的引發(fā)劑為高錳酸鉀，鈰鹽，過(guò)硫酸鹽，亞硫酸鹽，過(guò)氧化氫、Fe2+， Cu+， Na2S203中的一種或兩種以上的任意組合；所述的接枝單體為乙烯酸乙酯，丙烯酸甲脂，甲 基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上的任意組合。 按重量份配比將葡甘聚糖20 100份，溶脹于溶有0. 5 20份堿的0. 5 50% 的葡甘聚糖溶脹抑制劑混合溶液100 300份中，控溫25 50°C ，進(jìn)行脫乙?；? 40小 時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的堿，在溫度30 7(TC干燥12 24小時(shí)，獲得脫乙酰度 10 % 70 %的葡甘聚糖；將20 100份脫乙酰度10 % 70 %的葡甘聚糖溶脹于100 500 份水中，控溫40 80°C ，加入1 5引發(fā)劑和20 300份單體，接枝共聚反應(yīng)2 8小時(shí)； 過(guò)濾清洗，在溫度30 7(TC干燥12 24小時(shí)，即得到環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料。也 可將反應(yīng)后的液體通過(guò)噴霧干燥即可獲得葡甘聚糖熱塑材料粉體，亦可再通過(guò)擠出造?；?熱壓成型。 3、有益效果葡甘聚糖作為一種可再生天然資源，來(lái)源充足以及可生物降解。對(duì)其 進(jìn)行脫乙酰基改性，可得到一定脫乙酰度葡甘聚糖；一定脫乙酰度葡甘聚糖在水溶液具有 適度溶脹性，可與單體發(fā)生高效接枝共聚反應(yīng)，合成一種以葡甘聚糖為基質(zhì)的可熱塑加工 成型的新材料。作為可再生資源，可再生資源葡甘聚糖的改性和利用一方面可部分替代有 限的石化資源，另一方面可以緩解大量合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，葡甘聚糖 及其改性材料廢棄后可以在自然環(huán)境中實(shí)現(xiàn)生物量的循環(huán)。環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料 加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過(guò)程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學(xué)性能，其 制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保 等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中所述原料份數(shù)除特殊說(shuō)明外， 均為重量份數(shù)。 實(shí)施例1 :將葡甘聚糖100份，溶脹于溶有20份氫氧化鈉的0. 5%的乙醇和水混合 溶液300份中，控溫2(TC，進(jìn)行脫乙?；?. 5小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的堿，在溫 度3(TC干燥24小時(shí)，獲得脫乙酰度10%的葡甘聚糖；將5份脫乙酰度10%的葡甘聚糖溶 脹于500份水中，控溫2(TC，加入過(guò)硫酸鉀5份和丙烯酸甲酯200份，反應(yīng)2小時(shí)；過(guò)濾清 洗，在溫度3(TC干燥24小時(shí)，即得到環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料。 實(shí)施例2 :將葡甘聚糖20份，溶脹于溶有0. 5份氫氧化鉀的50 %的乙醇和水混合 溶液100份中，控溫5(TC，進(jìn)行脫乙酰基40小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的堿，在溫 度7(TC干燥12小時(shí)，獲得脫乙酰度70%的葡甘聚糖；將脫乙酰度70%的葡甘聚糖溶脹于 100份水中，控溫80°C ，加入硝酸鈰1份和乙烯酸乙酯20份，反應(yīng)8小時(shí)；過(guò)濾清洗，在溫度 7(TC干燥12小時(shí)，即得到環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料。 實(shí)施例3 :將葡甘聚糖50份，溶脹于溶有5份氫氧化鈉的20%的乙醇、10%丙三醇和水混合溶液250份中，控溫40°C ，進(jìn)行脫乙?；?0小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的 堿，在溫度5(TC干燥18小時(shí)，獲得脫乙酰度40%的葡甘聚糖；將脫乙酰度40%的葡甘聚糖 溶脹于250份水中，控溫6(TC，加入高錳酸鉀1份、過(guò)氧化氫2份和丙烯酸甲酯10份、乙烯 酸乙酯10份，反應(yīng)4小時(shí)；過(guò)濾清洗，在溫度5(TC干燥14小時(shí)，即得到環(huán)境友好的葡甘聚 糖熱塑材料。 實(shí)施例4 :將葡甘聚糖80份，溶脹于溶有1份氫氧化鈉、10份碳酸氫鈉的30%的 丁醇和水混合溶液300份中，控溫45°C ，進(jìn)行脫乙?；?0小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò) 量的堿，在溫度5(TC干燥14小時(shí)，獲得脫乙酰度40%的葡甘聚糖；將脫乙酰度40%的葡甘 聚糖溶脹于400份水中，控溫6(TC，加入亞硫酸鐵1份、Na2S203 2份和丙烯酸甲酯10份、 甲基丙烯酸甲酯10份，反應(yīng)6小時(shí)；將反應(yīng)后的液體通過(guò)噴霧干燥即可獲得葡甘聚糖熱塑 材料粉體。 實(shí)施例5 :將葡甘聚糖60份，溶脹于溶有10份氫氧化鈣、10份碳酸氫鈉的10%的 四硼酸鈉和水混合溶液100份中，控溫4(TC，進(jìn)行脫乙?；?8小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑 和過(guò)量的堿，在溫度4(TC干燥16小時(shí)，獲得脫乙酰度30%的葡甘聚糖；將脫乙酰度30%的 葡甘聚糖溶脹于300份水中，控溫5(TC，加入過(guò)硫酸銨2份、過(guò)氧化氫3份和乙烯酸乙酯10 份、甲基丙烯酸甲酯10份，反應(yīng)7小時(shí)；過(guò)濾清洗，在溫度5(TC干燥16小時(shí)，可再通過(guò)擠出 造?；驘釅撼尚蜑槠细示厶菬崴懿牧?。
權(quán)利要求
一種環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料，其特征在于，它的各組分的重量份配比為葡甘聚糖20～100份，濃度為0.5～50％的葡甘聚糖溶脹抑制劑20～100份，堿0.5～20份，水100～500份，引發(fā)劑1～5份，接枝單體20～300份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料，其特征是，所述的葡甘聚糖 是從植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物細(xì)菌中提取的葡甘聚糖，平均粒徑為1 200um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料，其特征是，所述的濃度為 0. 5 50%的葡甘聚糖溶脹抑制劑為乙醇、丙三醇、丁醇、四硼酸鈉中的一種或兩種以上的 任意組合，以重量比與水配制成0. 5 50%的溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料，其特征是，所述的堿為氫氧 化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉中的一種或兩種以上的任意組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料，其特征是，所述的引發(fā)劑為 高錳酸鉀，鈰鹽，過(guò)硫酸鹽，亞硫酸鹽，過(guò)氧化氫、Fe2、 Cu+， Na2S203中的一種或兩種以上的任 意組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料，其特征是，所述的接枝單體 為乙烯酸乙酯，丙烯酸甲脂，甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上的任意組合。
7. —種制備權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料的方法，其步驟依次是A、 將葡甘聚糖20 100份，溶脹于溶有0. 5 20份堿的0. 5 50%的葡甘聚糖溶脹 抑制劑混合溶液100 300份中，控溫25 5(TC，進(jìn)行脫乙?；?. 5 40小時(shí)；B、 過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的堿，在溫度30 7(TC干燥12 24小時(shí)，獲得脫乙酰 度10% 70%的葡甘聚糖；C、 將20 100份脫乙酰度10 % 70 %的葡甘聚糖溶脹于100 500份水中，控溫40 8(TC，加入1 5份引發(fā)劑和20 300份接枝單體，接枝共聚反應(yīng)2 8小時(shí)；D、 過(guò)濾清洗，在溫度30 7(TC干燥12 24小時(shí)即得到環(huán)境友好的葡甘聚糖熱塑材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及葡甘聚糖熱塑材料及其制備方法，屬含葡甘聚糖材料的組合物技術(shù)領(lǐng)域。它各組分重量份為葡甘聚糖20～100，濃度為0.5～50％的葡甘聚糖溶脹抑制劑100～300，堿0.5～20，水100～500，引發(fā)劑1～5，接枝單體20～300；其制備方法包括四個(gè)步驟，將葡甘聚糖溶脹于溶脹抑制劑的堿性混合溶劑中，控溫25～50℃，進(jìn)行脫乙?；磻?yīng)0.5～40小時(shí)；過(guò)濾、洗去溶脹抑制劑和過(guò)量的堿，在溫度30～70℃干燥12～24小時(shí)，獲得脫乙酰度10％～70％的葡甘聚糖；將脫乙酰度10％～70％的葡甘聚糖溶脹于水中，加入接枝單體和引發(fā)劑，控溫20～80℃，反應(yīng)2～8小時(shí)；過(guò)濾清洗，在溫度30～70℃干燥12～24小時(shí)即得產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08F251/00GK101781388SQ20091005821
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者劉鋒, 徐東, 羅學(xué)剛 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)