r>[0035] 殼聚糖_檸檬酸熱交聯(lián)粘結(jié)劑的制備：
[0036] 在加熱狀態(tài)下制備殼聚糖-檸檬酸粘結(jié)劑復(fù)合活性炭樣品。取lg殼聚糖，將其加 入50ml重量百分比為7%的檸檬酸水溶液中，攪拌至溶解。攪拌加入一定量的活性炭，控制 膠/炭比為1:1、2:1，將溶液放入120°C的干燥箱中，半小時(shí)后取出。將產(chǎn)物移至模具中，置 于空氣中室溫干燥。活性炭混合液中殼聚糖與檸檬酸在100-120°C下反應(yīng)半小時(shí)能實(shí)現(xiàn)交 聯(lián)，制得的復(fù)合活性炭樣品用水、3wt%HCl水溶液、10wt%Na0H水溶液進(jìn)行長效浸泡實(shí)驗(yàn)。研 究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖-檸檬酸粘結(jié)劑體系在水、酸、堿溶液中均無溶脹，能保持原有的顆粒形狀， 且能放置超過15天，不開膠、無破損，呈現(xiàn)良好的耐水、耐酸堿性、親水性能。
[0037] 取lg殼聚糖，將其加入50ml重量百分比為7%的檸檬酸水溶液中，攪拌至溶解。 將溶液放入120°C的干燥箱中，半小時(shí)后取出殼聚糖與檸檬酸的交聯(lián)產(chǎn)物。用無水乙醇將 未反應(yīng)的檸檬酸及其他小分子洗去后，進(jìn)行紅外光譜測試，結(jié)果圖1所示。結(jié)合殼聚糖和檸 檬酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特征吸收峰可知，3250CHT 1處的檸檬酸羧基中的0-H特征吸收譜帶消失， 在1700CHT1和1750CHT1附近的檸檬酸中兩個(gè)不同位置的C = 0特征吸收譜帶消失，而是在 1735CHT1附近出現(xiàn)C= 0特征吸收譜帶。結(jié)果表明，殼聚糖與檸檬酸在加熱狀態(tài)下發(fā)生交 聯(lián)，生成醋基。
[0038] 利用檸檬酸中含有三個(gè)羧基，能與羥基或氨基發(fā)生反應(yīng)。以檸檬酸替代常用的乙 酸，殼聚糖能溶于朽1檬酸溶液。由于殼聚糖中含有大量羥基，實(shí)驗(yàn)中，殼聚糖與多兀酸朽 1檬 酸加熱到100°c以上，能發(fā)生羥基和羧基的縮合反應(yīng)生成酯基，實(shí)現(xiàn)熱交聯(lián)。
[0039]實(shí)施例2 :
[0040]殼聚糖-檸檬酸_戊二醛粘結(jié)劑的實(shí)施：
[0041] 制備殼聚糖-檸檬酸-戊二醛粘結(jié)劑復(fù)合活性炭。將lg殼聚糖溶解于50ml7wt% 的檸檬酸水溶液后，攪拌下加入戊二醛（25wt%水溶液)，使殼聚糖與戊二醛的質(zhì)量比分別為 15:1、20:1，編號(hào)為I、11，攪拌溶液使交聯(lián)反應(yīng)lh，置于空氣中靜置2h后，去除泡沫。然后 向反應(yīng)系統(tǒng)中加入活性炭，控制膠/炭比為1:1、2:1，樣品編號(hào)為I -1、I -2、II -1、II -2， 反應(yīng)2小時(shí)后，將反應(yīng)溶液置于100°C的烘箱中15min,最后將反應(yīng)液倒入模具中，干燥。然 后將其用水、3wt%HCl水溶液、10wt%Na0H水溶液浸泡，進(jìn)行耐水、耐酸、耐堿性能測試。
[0042] 殼聚糖可通過雙官能團(tuán)的醛或酸酐等進(jìn)行交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性產(chǎn)物。甲 醛、已二醛和戊二醛均可與殼聚糖發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，通過醛基與殼聚糖 的氨基形成席夫堿結(jié)構(gòu)，反應(yīng)速率較快，既可在水溶液中進(jìn)行，也可在非均相介質(zhì)中，反應(yīng) 的pH范圍也很寬。反應(yīng)主要在分子間進(jìn)行，但也不排除有分子內(nèi)的交聯(lián)反應(yīng)。
[0043] 殼聚糖在室溫下易和戊二醛發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，且殼聚糖凝膠具有良好的耐水性，選 用殼聚糖和戊二醛反應(yīng)制備膠黏劑，再進(jìn)行熱處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與檸檬酸的熱交聯(lián)。當(dāng)膠黏劑 和活性炭粉末質(zhì)量比達(dá)到1:1以上時(shí)，粘接劑與粉末活性炭兩者能較好地潤濕。膠黏劑的 耐水耐酸堿性采用水、酸、堿溶液浸泡至其開膠的時(shí)間來表示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由表1 可知復(fù)合活性炭樣品在各溶液中均不破裂，崩塌，能保持原有的顆粒形狀，且能放置超過15 天，顯示出了良好的耐性。結(jié)果表明，檸檬酸可替代乙酸實(shí)現(xiàn)殼聚糖的溶解，同時(shí)作為熱交 聯(lián)劑，與交聯(lián)劑戊二醛一起與殼聚糖反應(yīng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使殼聚糖-檸檬酸-戊二醛粘 結(jié)劑復(fù)合活性炭具有較好的耐水和耐酸堿性能。
[0044] 觀察固化的殼聚糖-檸檬酸-戊二醛粘結(jié)劑發(fā)現(xiàn)，該粘結(jié)劑體系較韌，而以常用乙 酸為溶劑的殼聚糖粘結(jié)劑較脆。用檸檬酸溶解殼聚糖后，再與戊二醛進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)制備粘 結(jié)劑復(fù)合活性炭的耐水性更好，固化時(shí)間也相對(duì)較短。綜合殼聚糖_檸檬酸-戊二醛粘結(jié) 劑固化現(xiàn)象和耐性實(shí)驗(yàn)，可知由于檸檬酸參與了反應(yīng)，使交聯(lián)后的粘結(jié)劑結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化， 導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)和性能與以乙酸為溶劑制備的粘結(jié)劑有明顯差異。
[0045] 表1殼聚糖-檸檬酸-戊二醛粘結(jié)劑復(fù)合活性炭耐水耐酸堿性能測試結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，包括以下步驟： 步驟1):加水配置一定濃度的酸的水溶液，稱取適量殼聚糖溶解于酸的水溶液，獲得殼 聚糖溶液，所述酸為檸檬酸； 步驟2):攪拌下將交聯(lián)劑加入殼聚糖溶液中，控制殼聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比； 步驟3):向反應(yīng)體系中加入適量的活性炭，控制體系和活性炭的配料比； 步驟4):控制反應(yīng)體系溫度20-60°C，混合液在攪拌下交聯(lián)反應(yīng)l_2h，置于空氣中靜置 2h后,去除泡沫； 步驟5):將步驟4)所得反應(yīng)液置于100-120°C的烘箱中15-30min，最后將反應(yīng)液倒入 模具中，干燥。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所 述檸檬酸的水溶液的濃度為5-15wt%。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所 述殼聚糖用量占酸水溶液重量的l_2wt%。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所 述交聯(lián)劑主要有戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、聚丁二酰亞胺、乙二醇二縮水甘油醚、多聚磷酸鈉。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，殼 聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比為15-25 :1。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，所 述步驟3)中，加入活性炭時(shí)，控制體系與活性炭的質(zhì)量比為1-2 :1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及功能材料領(lǐng)域，特別是涉及一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法。本發(fā)明提供一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，包括以下步驟：加水配置酸的水溶液，稱取殼聚糖溶解于酸的水溶液，獲得殼聚糖溶液；攪拌下將交聯(lián)劑加入殼聚糖溶液中；向反應(yīng)體系中加入適量的活性炭；控制反應(yīng)體系溫度20-60℃，混合液在攪拌下交聯(lián)反應(yīng)1-2h，置于空氣中靜置2h后，去除泡沫；將所得反應(yīng)液置于100-120℃的烘箱中15-30min，最后將反應(yīng)液倒入模具中，干燥。本發(fā)明工藝簡單，操作方便，采用的粘結(jié)劑為親水性粘結(jié)劑，制得的成型活性炭在一定程度上保留了殼聚糖粘結(jié)劑的耐水、耐酸堿、親水性優(yōu)勢性能。
【IPC分類】C09J105-08, C08J3-24
【公開號(hào)】CN104789159
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410022175
【發(fā)明人】馮芳, 趙斌元, 周潔, 甘琦, 賴奕堅(jiān), 胡筱君, 杜翠玲
【申請(qǐng)人】曲阜天博晶碳科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年1月17日