用于制备羧烷基化多糖的方法和使用其制备可生物降解超吸收性聚合物的方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求于2022年12月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0183169号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本公开内容涉及用于制备羧烷基化多糖的方法和使用其制备可生物降解超吸收性聚合物的方法。

背景技术：

1、近来，随着因环境问题而对生物质材料的兴趣增加，对可生物降解材料例如多糖、聚天冬氨酸和聚谷氨酸的兴趣增加。

2、特别地，多糖作为植物和动物的组分广泛地存在于自然界中，并且由于其成本效益和易于使用而作为重要的可生物降解材料而出现。然而，为了在各种工业领域中使用，需要用另外的官能团取代多糖中存在的羟基(-oh)，并且已经在考虑用于生产经各种取代基取代的改性多糖的方法。

3、在这些改性多糖中，端基中引入有羧基的羧烷基化多糖可以应用于需要包含酸性基团的各种应用。特别地，羧烷基化多糖可以用作可生物降解超吸收性聚合物的主要原材料。超吸收性聚合物(super absorbent polymer，sap)是一种能够吸收其自身重量的500倍至1000倍水分的合成聚合物材料，并且除了卫生产品例如儿童用纸尿裤之外，还广泛用于园艺用保水性土壤产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂、泥敷剂用材料、或电绝缘。因此，需要研究在引起最小环境影响的同时大量工业化生产羧烷基化多糖的方法。

4、然而，多糖的常规羧烷基化反应由于在羧烷基化反应期间使用的基于醇的有机溶剂而在经济可行性方面面临挑战，并且对于大规模生产存在工艺问题。此外，当使用大量的基于醇的有机溶剂时，还需要昂贵的溶剂回收设备来回收和再利用反应之后的溶剂。

5、因此，仍然需要用于生产可生物降解超吸收性聚合物的羧烷基化多糖的经济可行且大规模的制备方法。作为对该方法的研究结果，确定了当在使用特定含量的水作为唯一溶剂的同时在由糊化引起的高扭矩和温度条件下进行多糖的羧烷基化时，可以满足这些要求，从而完成了本发明。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开内容涉及用于制备羧烷基化多糖的方法和使用其制备可生物降解超吸收性聚合物的方法。更具体地，本公开内容涉及通过在使用特定含量的水的同时，在由糊化引起的高扭矩下进行羧烷基化反应来制备具有高取代效率的羧烷基化多糖的方法。此外，本公开内容涉及通过使由所述方法制备的羧烷基化多糖自交联来制备能够生产具有高保水容量的超吸收性聚合物的可生物降解超吸收性聚合物的方法。

3、技术方案

4、为了解决以上问题，提供了用于制备羧烷基化多糖的方法，该方法包括以下步骤：将多糖、氢氧化物、卤代烷基羧酸的金属盐和水在反应器中混合，并进行多糖的糊化和羧烷基化，其中水以多糖的重量的0.35倍至1.0倍的量使用，以及在多糖的糊化之后，反应器中的扭矩保持在7nm至18nm。

5、此外，还提供了用于制备可生物降解超吸收性聚合物的方法，该方法包括以下步骤：

6、将按照所述制备方法制备的羧烷基化多糖溶解在其重量的5倍至15倍水中(步骤1)；以及

7、使步骤1的产物在ph 6至8下干燥的同时自交联(步骤2)。

8、有益效果

9、上述用于制备羧烷基化多糖的方法具有在羧烷基化反应期间仅使用少量水作为溶剂的同时提高羧烷基的取代效率的优点。此外，以上制备方法不使用基于醇的有机溶剂作为反应溶剂，因此其是环境友好且经济的，并且适合于羧烷基化多糖的大规模生产。

10、此外，当使通过以上制备方法制备的羧烷基化多糖自交联时，可以生产具有高保水容量的可生物降解超吸收性聚合物。

技术特征：

1.一种用于制备羧烷基化多糖的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，

3.根据权利要求1所述的方法，

4.根据权利要求1所述的方法，

5.根据权利要求1所述的方法，

6.根据权利要求1所述的方法，

7.根据权利要求1所述的方法，

8.根据权利要求1所述的方法，

9.根据权利要求1所述的方法，

10.根据权利要求1所述的方法，

11.根据权利要求1所述的方法，

12.根据权利要求11所述的方法，

13.根据权利要求1所述的方法，

14.根据权利要求1所述的方法，

15.根据权利要求1所述的方法，

16.根据权利要求1所述的方法，

17.根据权利要求1所述的方法，

18.根据权利要求17所述的方法，

19.一种用于制备可生物降解超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：

20.根据权利要求19所述的方法，

21.根据权利要求19所述的方法，

22.根据权利要求19所述的方法，

23.根据权利要求19所述的方法，

技术总结
本公开内容涉及用于制备羧烷基化多糖的方法和使用其制备可生物降解超吸收性聚合物的方法。更具体地，本公开内容涉及通过在使用特定含量的水的同时，在由糊化引起的高扭矩下进行羧烷基化反应来制备具有高取代效率的羧烷基化多糖的方法。此外，本公开内容涉及通过使由所述方法制备的羧烷基化多糖自交联来制备能够生产具有高保水容量的超吸收性聚合物的可生物降解超吸收性聚合物的方法。

技术研发人员：金起弘,尹海成,李东焕,诸和献
受保护的技术使用者：株式会社LG化学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4