[發明專利]一種魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱塑材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010177363.4
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101831001A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 林曉艷;吳強;羅學剛
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C08B37/02
• 分類號: C08B37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于葡甘聚糖衍生物的制備方法，涉及一種魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱塑材料的制備方法，是一種新材料中的生態環境材料的制備方法。本發明方法制備的魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱塑材料具有良好的熱塑性，可作為熱塑填充材料、共混材料，可用傳統的擠塑、注塑、吹塑方法加工成型，進行規模化加工和生產；其制品使用后完全降解且環境友好，可廣泛用于化工、食品、醫藥、農業、包裝和環保等領域。

背景技術

以石油、天然氣為原料的合成高分子材料正面臨原料日益枯竭和使用廢棄后帶來嚴重的環境污染兩大難題。解決這兩大難題的有效辦法是尋找一種資源豐富，可再生、可降解的天然高分子材料，對其進行物理化學等改性，生產能滿足使用要求的環境友好的高分子新材料，降低對有限資源的消耗，減少材料使用后對環境的污染。魔芋葡甘聚糖是一種來源豐富、可再生、可降解的天然高分子，以此為原料可制備出具有廣泛應用前景的降解塑料制品，但魔芋葡甘聚糖分子鏈上存在大量的羥基，分子間及分子內具有很強的氫鍵作用，分子鏈段之間很難運動，從而導致了魔芋葡甘聚糖的玻璃化轉變溫度和加熱熔融的溫度遠高于其分解溫度，使其不具有熱塑性，不能直接用傳統塑料加工設備進行塑化加工，或需用特殊加工設備，這將導致加工成本增高。也不能像淀粉一樣簡單的加入增塑劑或其它高分子進行熔融共混獲得具有特殊功能的塑料合金。因此，需要對魔芋葡甘聚糖進行熱塑性改性，提高其加工性能，便于用傳統熱塑加工，進行規?；庸ず蜕a，拓寬其應用范圍。

多糖是自然界最為豐富的天然高分子，具有來源廣，可再生，可降解等優點，將多糖應用于高分子材料領域，以解決目前合成高分子材料領域面臨的兩大難題：石油資源短缺和合成高分子使用廢棄后帶來的“白色污染”，因此開發利用天然高分子多糖，對于節約石油資源、減少白色污染、實現可持續發展等具有重要意義。

淀粉多糖的熱塑性改性已有大量的研究，并且已有淀粉基熱塑改性材料投入使用的例子，魔芋葡甘聚糖是繼纖維素和淀粉之后，又一種來源豐富的可再生天然高分子多糖，具有可生物降解性、分子量高等優點，在食品、醫藥、化工、紡織、印染、造紙、石油、地質等各個生產領域有著廣泛的用途，已成為我國中西部地區調整農業結構、農民脫貧致富、出口創匯和增加地方財政的重要支柱產業之一。但魔芋葡甘聚糖的熱塑改性研究較少，僅有接枝共聚熱塑改性，與高分子共混熱塑改性、醚化熱塑改性和酯化熱塑改性鮮見報道。魔芋是我國的特產資源，作為魔芋中重要成份的魔芋葡甘聚糖是一種天然高分子多糖，因此，對魔芋葡甘聚糖進行物理化學熱塑改性研究，便于用傳統熱塑加工設備及方法加工生產，將有著十分重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的旨在克服上述現有技術中的不足，提供一種環境友好的魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱塑材料的制備方法，從而為可再生資源魔芋葡甘聚糖的規?；_發利用提供一條有效途徑。

本發明的內容是：一種魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱塑材料的制備方法，其特征是包括下列步驟：

a、魔芋葡甘聚糖溶脹：將1～30重量份的純化魔芋葡甘聚糖加入到50～300重量份的溶脹控制劑中，在25～80℃的溫度下、攪拌溶脹1～10小時后過濾，得溶脹的魔芋葡甘聚糖；

所述純化魔芋葡甘聚糖是從植物魔芋中提取的葡甘聚糖，(可以再經乙醇溶液提純、平均粒徑為1～100um)，其中葡甘聚糖的重量百分含量≥50～80％；

所述溶脹控制劑是體積百分比濃度為10～80％的甲醇、乙醇、或丙酮的水(為溶劑)溶液中的一種；

b、制備魔芋葡甘聚糖醋酸酯：將溶脹的魔芋葡甘聚糖與100～300重量份的分散劑混合攪拌10～50分鐘，再加入50～300重量份的醋酸酐、0.001～0.1重量份的催化劑，在30～95℃的溫度下反應0.1～5小時，獲得魔芋葡甘聚糖酯化反應后的溶液；

所述分散劑是冰醋酸；

所述催化劑是甲基磺酸(即甲烷磺酸)；

c、將魔芋葡甘聚糖酯化反應后的溶液冷卻(至室溫)、加入3～10倍所述溶液體積的水、析出(白色)沉淀，過濾，固體物每次用3～10倍體積的水共洗滌1-3次后，于30～90℃干燥5～30小時，即制得白色疏松絮狀疏水性的魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱塑材料。

本發明的內容中：所述分散劑還可以替換為丙酮、二甲基亞砜中的一種。

本發明的內容中：所述催化劑還可以替換為甲基吡啶、重量百分含量為98％的濃硫酸、過氯酸、甲磺酸、甲基二磺酸、十二烷基苯磺酸、或氯化鐵等無機或有機酸中的一種。

本發明制備方法的反應機理：