基本信息
- 项目名称：
- 以离子液体为溶剂的壳聚糖、甲壳素功能材料的制备方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 以离子液体为溶剂的壳聚糖、甲壳素功能材料的制备方法
- 详细介绍：
- 以离子液体为溶剂的壳聚糖、甲壳素功能材料的制备方法
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品意在合成新型的粘度低，溶解能力强的功能化离子液体，研究不同阴阳离子结构的离子液体对壳聚糖、甲壳素溶解性能的影响，提出新溶剂体系下离子液体溶解壳聚糖、甲壳素反应机理，为新型离子液体的设计、合成提供思路和方向。本作品创新之处在于设计和合成新型的离子液体，选用绿色溶剂离子液体为溶剂来制备壳聚糖、甲壳素功能材料。在功能材料的其制备过程中关键是制备壳聚糖、甲壳素溶液，通常采用稀酸作为溶剂，但存在着易挥发、不易回收、污染严重等缺点，而本作品选用易回收、无污染的离子液体为溶剂，为壳聚糖、甲壳素膜和纤维的制备提供一条新的绿色工艺路线。
科学性、先进性
- 本作品通过设计阴阳离子中含有易形成氢键官能团的功能性离子液体，考察结构不同的离子液体对壳聚糖、甲壳素的溶解性能的影响，探讨离子液体溶解壳聚糖、甲壳素的机理，将为未来新型离子液体的合成提供新的思路和方向，势必可以获得溶解能力强、稳定性好、易回收、环境友好的离子液体溶剂，正好可以解决现有采用粘胶法制备壳聚糖、甲壳素纤维和膜过程中存在的问题，绿色工艺路线提供充分的理论依据。 [1] Xie H, Zhang S, Li S. Chitin and chitosan dissolved in ionic liquids as reversible sorbents of CO2 [J]. Green Chemistry. 2006, 8(7): 630-633. [2] 梁升. 在离子液体条件下壳聚糖溶解及成膜拉丝性能研究 [硕士]:青岛科技大学; 2009。
获奖情况及鉴定结果
- 本发明已提出申请专利，尚在审核中
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 普通许可
作品可展示的形式
- 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品提供一种以离子液体或者离子液体的水溶液为溶剂的壳聚糖、甲壳素功能材料的制备方法，本发明采用离子液体或者离子液体的水溶液溶解壳聚糖、甲壳素，离子液体的水溶液溶解的时间与以往的采用纯离子液体溶解壳聚糖，甲壳素相比，溶解的时间较短，并且耗费的离子液体少，减少成本，另外本发明还采用噻唑类的离子液体来溶解壳聚糖、甲壳素，这又为壳聚糖、甲壳素的溶解拓宽了溶剂的选择，本发明方法中壳聚糖、甲壳素的溶解凝胶化，纺丝，成膜都是物理变化，未发生化学变化。同时壳聚糖、甲壳素纤维和膜具有抗菌、吸附作用，还有很好的生物相容性，易降解，对环境无污染。本发明的方法效率高，绿色环保，可以满足生产要求。因此壳聚糖、甲壳素作为一种优良膜、纤维材料,在食品、医药、纺织、化工、造纸等工业领域可得到广泛的应用。该工艺的实施可实现壳聚糖、纤维素的资源化利用，实现社会的可持续发展。
同类课题研究水平概述
- 近年来随着膜分离技术迅速发展，及医用纤维的短缺，甲壳素、壳聚糖膜及纤维成为当前研究和开发的一个热点。 离子液体以其低熔点、高稳定性、低蒸汽压、溶解性能可调节等优异的理化性能已被证实为纤维素的有效溶剂,被广泛用于纤维素的溶解、再生及应用研究.然而采用离子液体作为溶剂溶解壳聚糖的报道比较少，但从结构上甲壳素、壳聚糖与纤维素相似，既然离子液体可以很好的溶解纤维素，同理采用离子液体溶解甲壳素、壳聚糖也是可行的。壳聚糖、甲壳素膜及纤维由于其优异的性能得到了普遍的关注，在其制备过程中关键是制备壳聚糖溶液，通常采用稀酸作为溶剂，但存在着易挥发、不易回收、污染严重等缺点。因此寻找能有效溶解壳聚糖、甲壳素的绿色溶剂，已成为目前壳聚糖、甲壳素膜及纤维绿色制备过程中亟待解决的问题。离子液体被公认为是绿色溶剂。 为解决上述问题，本作品提供的溶剂离子液体或者离子液体水溶液，克服了传统溶剂易挥发，不易回收、污染严重，腐蚀设备严重的的缺点，与传统的有机溶剂相比，是一种比较环保的绿色溶剂。本作品所用的离子液体无污染，还可以重复利用，降低生产成本，符合现代循环经济的理念。 离子液体为甲壳素和壳聚糖的应用提供了一个加工的平台。目前，有关壳聚糖、甲壳素纤维和膜的研究不多，并且主要采用粘胶工艺制备，但粘胶法工艺复杂、产率低, 产生大量的硫化氢、二硫化碳有毒气体和废水，污染极其严重。目前其发展规模日渐萎缩，世界各国都在试图寻找一种直接、环保的生产方法。溶剂法纺制壳聚糖、甲壳素纤维和膜的研究还鲜有报道。溶剂法克服了现有粘胶法严重污染环境的缺陷，并且具有工艺简单、产品性能好、能实现可持续发展等优点。但目前所用的这些离子液体存在粘度较大，热稳定性不好，容易腐蚀设备等缺点，限制了其工业化应用。基于离子液体的可设计性，根据目前壳聚糖甲壳素溶剂的特点将离子液体设计为具有较强溶解能力、更低的熔点和粘度等，离子液体的多样性为合成最佳溶剂提供了更大的选择空间。因此，离子液体作为高分子的溶剂具有很大的潜力和广泛的应用前景。本作品提供的功能材料的制备是环境友好型的绿色制备过程。
