[发明专利]壳聚糖接枝超支化聚合物聚酰胺胺、其制备方法和应用

说明书

本发明涉及壳聚糖接枝超支化聚合物聚酰胺胺、其制备方法和应用，本发明的壳聚糖接枝聚酰胺胺不但具有壳聚糖的良好抗菌作用，同时也发挥出PAMAM的优异絮凝阻垢作用，具有双重功效；属于改性天然高分子衍生物，合成过程中没有重金属离子的加入，易于生物降解，属于环境友好型水处理精细化学品，环保性能明显。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种抗菌阻垢剂壳聚糖接枝超支化聚合物聚酰胺胺、其制备方法和应用。

背景技术

我国的水资源量少并且污染严重，严重缺水会造成环境问题和社会问题。节约和治理污水十分重要，而大力创新水处理化学品对于污水处理起着重要的作用。阻垢剂作为一种水质稳定剂而被广泛应用于工业循环冷却水系统中。它的研究一直是水处理的一个热点，其沉降效果的稳定性、环境安全性及抑菌等新特性也越来越受到重视。带有新特性的树枝状聚合物阻垢剂更是当前水处理研究的新方向。

树枝状聚合物聚酰胺-胺(PAMAM)作为一类新型的聚合物越来越引起人们的注意，在水处理技术方面的应用也愈加显现出来，尤其是对于胶体二氧化硅垢方面的效能得到了普遍的证实。

中国发明专利申请CN103254228A公开一种树枝状聚合物乙二胺核聚酰胺胺八亚甲基膦酸的制备及其应用，其将乙二胺核0代聚酰胺-胺的端胺基进行亚甲基膦酸化改性，获得了低聚物型的亚甲基膦酸盐阻垢剂——乙二胺核聚酰胺-胺八亚甲基膦酸。

该专利申请的阻垢剂结构中含有磷酸基团，在阻垢过程中，容易造成磷污染，并且反应产物为0代聚酰胺胺，导致最终产物相对分子量较低，阻垢效率下降，使用成本增加。

发明内容

为了克服现有技术阻垢剂造成磷污染、阻垢效率低的问题，本发明第一个目的是提供一种壳聚糖接枝超支化聚合物聚酰胺胺，该产品用于阻垢剂，不含有磷酸基团，避免了磷污染；产物为1代聚酰胺胺，产物相对分子量高，阻垢效率高，而且还具有抗菌功能。

一种壳聚糖接枝超支化聚合物聚酰胺胺，其结构式为：

本发明的接枝超支化聚合物为的质子化铵具有正电性，使细菌细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均，干扰细胞壁的合成，打破了在自然状态下的细胞壁合成与溶解平衡，使细胞壁趋向于溶解，细胞膜因不能承受渗透压而变形破裂，细胞的内容物如水、蛋白质等渗出，发生细菌溶解而死亡；接枝超支化聚合物分子链中含有多个极性基团能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间形成较大的絮凝物。

本发明的壳聚糖接枝聚酰胺胺不但具有壳聚糖的良好抗菌作用，同时也发挥出PAMAM的优异絮凝阻垢作用，具有双重功效；属于改性天然高分子衍生物，合成过程中没有重金属离子的加入，易于生物降解，属于环境友好型水处理精细化学品，环保性能明显。

本发明的第二个目的是提供制备上述壳聚糖接枝超支化聚合物聚酰胺胺的方法，采用羧乙基壳聚糖与1.0代聚酰胺胺进行酰基化反应；反应方程式为：

羧乙基壳聚糖的取代度对整个反应的影响很大，取代度的高低对最终产物的合成效果有着至关重要的作用。取代度越大，产率越大。

羧乙基壳聚糖的取代度(DS)采用灰分法测定，方法如下：

首先对产品进行精制提纯，将羧乙基壳聚糖溶于重蒸蒸馏水中，加入无水乙醇，析出羧乙基壳聚糖，过滤，85％乙醇洗涤至滤液无Cl^-为止(AgNO₃溶液检验)，再用无水乙醇洗涤1次，抽滤至干，60℃干燥至恒重，密封备用。

然后精确称取0.2g样品放入镍坩埚中，用马弗炉升温400℃后保温5min，然后升温到700℃后保温5min，冷却至25℃，将灰分移入到锥形瓶中，加入蒸馏水冲洗镍坩埚，并加入到锥形瓶中。