專利名稱：一種水溶性磺化-季銨化殼聚糖及其制備方法
技術領域：
本發明涉及磺化-季銨化殼聚糖的制備，具體地說是殼聚糖與磺酸鹽通過接枝反應合成磺化殼聚糖，接著與季銨鹽反應生成一種水溶性磺化-季銨化殼聚糖。
背景技術：
水是人類生產生活賴以生存的資源，在工業用水和廢水處理中，尤其是工業循環冷卻水系統和油田、石油化工等行業，經常會使用到絮凝劑、緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等水處理藥劑。近年來，包括發達國家在內，無磷、易生物降解和環境友好是水處理化學品發展的共同趨勢。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基得到的產物，是天然的陽離子堿性多糖，具有很好的生 物相容性，其分子量巨大，不溶于水，只溶于少數酸，因此對其進行降解或改性是很有必要的。殼聚糖及其衍生物具有一定的抗菌活性、成膜性等性質，能夠作為食品中較好的抗菌劑、果蔬保鮮劑、食品添加劑和澄清劑等；根據殼聚糖及其衍生物的生物相容性和可降解性，在醫藥領域同樣有著相當廣泛的應用。題為“Synthetic methods and applicationsof chitosan containing pyridylmethyl moiety and its quaternized derivatives:Areview”(Warayuth Sajomsang, Carbohydrate Polymers, 2010, 80 (3) : 631-647)文獻中，詳細介紹了殼聚糖季銨鹽的一些制備方法及其在生物醫藥方面的殺菌性能。但是，殼聚糖及其衍生物在水處理方面殺菌性能的研究鮮有報道。殼聚糖及其衍生物具有一定的螯合能力，它能吸附并螯合工業污水處理中的金屬離子，維持生態平衡。題為“羧甲基殼聚糖的微波合成與阻垢性能研究”(張惠欣等，工業水處理，2008，28 (12) : 39 42)的文獻中，對殼聚糖進行羧甲基化，利用羧基、羥基、氨基的螯合吸附性能，將其應用到工業水處理中，研究表明，羧甲基殼聚糖具有良好的阻垢性能，對鈣離子有一定的容忍度，是很有發展前景的綠色阻垢劑。由于其性能比較單一，必須和其他藥劑同時使用才能達到使用目的，無形中使得工藝復雜化，能耗也隨之增加。總之，殼聚糖及其衍生物幾乎沒有毒性，可生物降解，作用效果接近傳統水處理齊U，具有很高的研究和應用價值，如能將其螯合能力和殺菌性能得以充分利用與發揮，可以有效解決并控制工業用水中的結垢和微生物滋生帶來的危害，對解決水資源危機很有意義。

發明內容
本發明的主要目的是制備一種既含有磺酸基同時又包含季銨基團的兩性殼聚糖衍生物，使得改性產物在工業水處理中起到阻垢殺菌的作用，視為多功能水處理劑，充分發揮一體多能的作用。通過對殼聚糖的磺化季銨化改性，使殼聚糖在工業用水及廢水處理方面的應用性能得到很大的提升。本發明的技術方案為
一種水溶性磺化-季銨化殼聚糖，其結構式為
權利要求
1.一種水溶性磺化-季銨化殼聚糖，其特征為該物質的結構式如下
2.如權利要求1所述的水溶性磺化-季銨化殼聚糖的制備方法，其特征為包括以下步驟 第一步，將殼聚糖加入到反應器中，然后用質量濃度為1%的乙酸溶液攪拌下溶解；第二步，在氮氣保護下再加入過硫酸銨，攪拌使其溶解；其物料配比為每O. 40g殼聚糖加O. 02g O. 05g過硫酸銨； 第三步，再將2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)在水中溶解，移入恒壓滴液漏斗中，氮氣保護下，逐滴加入到上步的反應液中，保持40°C 80°C ;其配比為每O. 40g殼聚糖加AMPS1. 02g"2. 56g ； 第四步，全部滴完后繼續攪拌3tT6h ； 第五步，反應物冷卻至室溫，用5%氫氧化鈉調節溶液至中性，使用混合溶劑沉淀，真空干燥，得到磺化殼聚糖； 第六步，將上面得到的磺化殼聚糖溶于水，然后水浴加熱至60°C 85°C ； 第七步，再將環氧丙基三甲基氯化銨加入其中，反應6tTl2h ;其配比為每O. 40g磺化殼聚糖加O. 38g^l. 14g環氧丙基三甲基氯化銨； 第八步，反應完后產物用丙酮沉淀，洗滌，真空干燥，最后得到所述的磺化-季銨化殼聚糖。
3.如權利要求2所述的水溶性磺化-季銨化殼聚糖的制備方法，其特征為所述的第一步的乙酸溶液加入量為每O. 40g殼聚糖加20mL乙酸溶液。
4.如權利要求2所述的水溶性磺化-季銨化殼聚糖的制備方法，其特征為所述的第五步的混合溶劑為體積比丙酮乙醇=1 1的混合溶液。
5.如權利要求1所述的水溶性磺化-季銨化殼聚糖的應用，其特征為用于工業用水及其廢水的阻垢、絮凝、緩蝕或殺菌。
全文摘要
本發明為一種水溶性磺化-季銨化殼聚糖，其結構式如下。本發明的水溶性磺化-季銨化殼聚糖是同時包含陰離子磺酸基和陽離子季銨基團的多功能水處理劑，相比于殼聚糖原料，其功能增多，可以應用于工業用水及廢水處理中，同時解決結垢和微生物滋生的問題，阻垢和殺菌的作用效果也提高50%～60%左右。其中，n為平均聚合度，且10≤n≤200。
文檔編號C02F1/50GK103012619SQ20131001024
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者張惠欣, 朱玉超, 王楓, 孫冬雪, 楊婷茹 申請人:河北工業大學