[发明专利]一种银/壳聚糖复合抗菌剂的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种银/壳聚糖复合抗菌剂的制备工艺。

背景技术

根据现已掌握的科技知识，壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰后的产物，在自然界中的储量非常丰富，广泛存在于虾、蟹和昆虫的外壳及藻类、菌类的细胞壁之中，是年产量仅次于纤维素的第二大天然高分子。壳聚糖是由β-(1，4)-2-氨基-D-葡萄糖单元与β-(1，4)-2-乙酰胺基-D-葡萄糖单元组成的共聚物。

壳聚糖本身具有很好的抗菌性，但其抗菌性不如银。虽然银系抗菌剂具有优异的抗菌性能，但由于银离子化学性质活泼，在光照、热等作用下容易变色，使银系抗菌剂从白色变成棕色或黑色。变了色的抗菌剂不仅不能在浅色制品中使用，而且抗菌性能也明显降低。因此银系抗菌剂的变色问题严重制约了其在更大范围的应用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种银/壳聚糖复合抗菌剂的制备工艺。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种银/壳聚糖复合抗菌剂的制备工艺，包括以下步骤：

①通过氯乙酸、氢氧化钠与壳聚糖反应制成羧甲基壳聚糖；

②将上述反应所得的羧甲基壳聚糖与银离子进行复合得到银/壳聚糖复合抗菌剂。

为了提高壳聚糖的抗菌剂，按照本发明的处理方法，将壳聚糖与银复合，不仅可以解决银容易变色的问题，同时也可以大大提高壳聚糖的抗菌性。

附图说明

图1是NaOH用量对羧甲基壳聚糖取代度的影响；

图2氯乙酸用量对羧甲基壳聚糖取代度的影响；

图3是反应温度对羧甲基壳聚糖取代度的影响；

图4是反应时间对羧甲基壳聚糖取代度的影响。

具体实施方式

一种银/壳聚糖复合抗菌剂的制备工艺，包括步骤：①通过氯乙酸、氢氧化钠与壳聚糖反应制成羧甲基壳聚糖；②将上述反应所得的羧甲基壳聚糖与银离子进行复合得到银/壳聚糖复合抗菌剂。该方法通过对壳聚糖羧甲基化，引入亲水基团，在保留壳聚糖原有活性的基础上，提高其水溶性，再与银离子复合得到复合抗菌剂。该制备工艺制备得到的银/壳聚糖复合抗菌剂，不仅可以解决银系抗菌剂容易变色的问题，同时也大大提高了壳聚糖的抗菌性。

所述步骤①中壳聚糖与NaOH、氯乙酸的质量比为1∶2～4∶2～4，反应温度为30～70℃，反应时间为6～12h。

优选所述步骤①中壳聚糖与NaOH、氯乙酸的质量比为1∶4∶4，反应温度为60℃，反应时间为10h。

本发明通过大量实验研究得到上述最优的工艺技术参数，具体如图1、2、3、4所示：

氢氧化钠对取代度的影响，结合图1可知，羧甲基壳聚糖(CM-CTS)的取代度随NaOH质量的增加而变高，当壳聚糖(CTS)与NaOH的质量比为1∶4时取代度最高；当质量比大于1∶4时，随着NaOH质量的增加，羧甲基壳聚糖(CM-CTS)的取代度逐渐降低。这是由于当CTS/NaOH低于1∶4时，反应体系呈酸性，而羧甲基化反应需在碱性条件下进行，这使大部分壳聚糖都没有反应；当CTS/NaOH高于1∶4时，导致NaOH量太多，会增加副反应，使得氯乙酸与NaOH反应，导致壳聚糖反应不充分。反应结果如图1所示CTS/NaOH最佳反应比为1∶4。

氯乙酸用量对取代度的影响：CM-CTS的取代度随氯乙酸质量的增加而变高；当CTS与氯乙酸的质量比为1∶4时取代度最高；当质量比大于1∶4时，随着氯乙酸质量的增加，CM-CTS的取代度逐渐降低。这是因为当氯乙酸用量过大时，也会加剧副反应的发生，从而使羧甲基化反应不能很好的进行。羧甲基化反应是一个放热反应，如果操作过程中将氯乙酸一次性加入，反应十分剧烈，很难控制其反应温度，而且氯乙酸的利用率降低。为此采用边搅拌边加入的方法，可有效提高反应效率。由此可由图2可知，CTS与氯乙酸的最佳质量比为1∶4。

反应时间对取代度的影响：由图3可知，随着反应时间的增加，CM-CTS的取代度越高；当反应时间为10h时，取代度最高；超过10h后，随着时间的增加，CM-CTS的取代度有所降低。这是因为反应时间过短，不能完全进行羧甲基化，得到的产物反应不充分；反应时间过长，分子链会随时间的延长而降解，影响产物的取代度。由此得羧甲基化的最佳反应时间为10h。