[发明专利]一种甲壳素溶致液晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然高分子材料，尤其是涉及一种甲壳素溶致液晶的制备方法。

背景技术

现有的合成高分子化合物主要以石油资源为基础，但随着石油资源被大量开采，其将在几十年内日益枯竭。因此，高分子科学家不得不为高分子材料寻找新的资源，取之不尽、用之不竭的可再生天然高分子成了首选目标，这些可再生的天然高分子总量达(107～184)×10¹²t/y。在可再生的天然高分子中，受到各国科技工作者高度重视的主要有纤维素、淀粉、甲壳素、蛋白质等。其中甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-D-葡萄糖以β-1，4糖苷键形式连接而成的多糖。甲壳素每年的生物合成量达100亿吨，是自然界中含量仅次于纤维素的第二大天然高分子材料，被誉为人体健康所必需的第六生命要素，极具开发价值和应用前景。但目前甲壳素的利用率很低，因此如何充分利用该资源，将是今后化学工作者的主要任务之一。

造成甲壳素利用率低的原因有很多，其中一个主要原因就是甲壳素分子内与分子间的强氢键作用，因此无论在酸性条件还是碱性条件下，甲壳素不溶于水，也不溶于大部分常用有机溶剂，只溶于浓盐酸、硫酸、78％～97％磷酸、无水甲酸等，在这些酸中，甲壳素都会发生降解，如甲壳素溶于浓盐酸，加热8分钟就完全溶解了，但分子量也同时大幅度地下降，并很快降解为氨基葡萄糖。因此，尽管对甲壳素研究了一百多年，它的溶液性质的研究还是近几十年来的事，1975年Capozzo(德国专利GE 2505305)报道了六氟异丙醇和六氟丙酮的1.5水合物可以做甲壳素的溶剂，并用2.0％和1.4％的甲壳素溶液分别制备了膜。1975年Austin(美国专利US 3892731)发现氯代醇与无机酸的水溶液或某些有机酸的混合液是甲壳素的有效溶剂，无论是天然的甲壳素还是强烈粉碎的甲壳素，或是结晶型的，都能溶解，可用的氯代醇包括氯乙醇、氯异丙醇、α-氯丙醇和3-氯-1，2-丙二醇。由上述溶剂配置的甲壳素溶液，黏度相对来说较低，在室温或者缓慢升温时溶解较快，水解相对来说也较慢，但是由于酸的存在，不可避免存在降解的问题。1977年Austin(美国专利US 4059457)报道了酰胺与氯化锂组成的复合溶剂，一般是有N，N-二甲基乙酰胺(DMA)或N-甲基-2-吡咯烷酮(MP)与氯化锂组成的，常用的7％LiCl-MP溶剂是将35.0g干燥的LiCl溶解于500.0ml的MP中，5％LiCl-DMA是将25.0g干燥的LiCl溶解于DMA中，溶解较慢，要在室温下搅拌过夜，瓶口要采取密封措施，所用的MP或DMA事先都要用2cm×50cm维格(Vigreux)蒸馏柱减压蒸馏一次，MP在贮存时会渐渐变成黄色，甚至在惰性气体中也是这样，使用前必需进行减压蒸馏，且所有溶剂均不能回收。

“离子液体”是由带正电的离子和带负电的离子构成，它在-100℃至+200℃之间均呈液体状态稳定存在，与典型的有机溶剂不一样，在离子液体里没有电中性的分子，100％是阴离子和阳离子，因而离子液体一般不会成为蒸汽，在应用过程中不会造成有害气体的污染，且可反复多次使用，是近年研究的热点。离子液体以其良好的溶解性能和低黏度等优异的理化特性成为天然高分子的新型溶剂。离子液体与传统的天然高分子溶剂相比，还具有低挥发性、无毒、可回收利用等优点，避免了有机溶剂所造成的污染。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种以离子液体为溶剂溶解甲壳素，具有光学各向异性，可作为纺丝原液应用于制备液晶纺丝或液晶薄膜的甲壳素溶致液晶的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)在无水的条件下将熔融的离子液体与促溶剂混合，搅拌至完全溶解，得混合溶液，促溶剂的加入量为离子液体质量分数的5％～9％；

2)取离子液体质量分数的3％～20％的甲壳素，加入步骤1)所得的混合溶液中，掺和均匀后加热至完全溶解，得到半透明粘稠液体的甲壳素溶致液晶。

所述的离子液体的阳离子选自咪唑类，其结构式为：

其中R₁为烷基或烯基，R₂为H或-CH₃，R₃为-CH₃。