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甲壳素衍生物具有独特的结构和优越的物理、化学特征,在生命科学、生物化学、药物化学等领域具有重要的理论意义和潜在的应用价值。近年来,对甲壳素衍生物的应用在理论和实践上都取得了很大的进展,一些新的产品被合成出来。目前,应用甲壳素衍生物在废水处理和生产生物降解膜方面已经实现工业化,而关于用甲壳素衍生物成型为具有体型的、塑料状固体的研究,目前还未见文献报导。
本论文设计以羧甲基甲壳素和含Cu(Ⅱ)的化合物作为原料,进行体型材料成型方法的研究探索。首先设计采用羧甲基甲壳素溶液与硫酸铜溶液进行络合反应,经机械压滤和溶剂萃取除水后,采用塑料成型的方法,制得微观和宏观上均一质材的固体材料。再用羧甲基壳聚糖替代羧甲基甲壳素作为原料,与含Cu(Ⅱ)的化合物,按照上述方法进行实验,结果得到综合性能相当的固体材料。分别以含Al(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Ba(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)的化合物替代含Cu(Ⅱ)的化合物与羧甲基壳聚糖按上法进行实验,除Mg(Ⅱ)外,其他离子均能与羧甲基壳聚糖反应,得到目标产物。
TG-IR联用测试谱图的结果表明络合物的成型温度应控制在100℃以下,因为水分子在成型时起到骨架作用:同时,避免络合物因高温而分解。IR测试谱图的结果表明羧甲基、氨基和羟基均参与了络合反应,且羧甲基是主要的反应基团。DSC测试谱图的结果表明成型温度在70~90℃之间,不同的金属离子,成型最佳温度不同,综合性能也有差异。对固体产物的综合性能进行测试,包括密度、压缩强度、维卡软化点以及耐溶剂性能等。实验结果表明,产品具有密度小,高强度和耐中性溶剂的性质。对经压缩强度测试后的回收产品作重复成型实验,条件与原产品成型方法相同。实验结果表明,样品能重新成型,产物的外观形态、颜色和基本性能没有改变。由于羧甲基甲壳素和羧甲基壳聚糖无毒,无害,安全可靠,易于生物降解,不染环境,具有广泛的用途,因此它们与金属离子成型的体型材料是一类环保型可再生生物材料。
综合实验研究,提出了反应的络合机理和成型机理。络合反应时,羧甲基甲壳素和羧甲基壳聚糖主要以羧基作为活性基团,氨基和羟基也参与了络合反应;成型反应得到了具有高强度、高硬度和热可逆性、热粘流性的离子交联络合物。