羟丙基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用技术

本发明专利技术提供了一种羟丙基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用，属于壳聚糖改性领域。该羟丙基壳聚糖微球的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖、异丙醇、第一氢氧化钠溶液混合，加入四甲基氢氧化铵后滴入环氧丙烷反应，冷却并使用盐酸调节pH至7后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，用无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖，将羟丙基壳聚糖制成溶液喷洒到多聚磷酸钠中交联反应后用水洗涤、过滤后加入到氢氧化钠溶液中搅拌，并添加环氧氯丙烷反应获得微球；将微球用水洗涤后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行淋洗、冷冻干燥。该制备方法得到的改性壳聚糖可降低矿物油的介损。

Hydroxypropyl chitosan microspheres and their preparation methods and their application in reducing the dielectric loss of mineral oil

The invention provides a hydroxypropyl chitosan microsphere, a preparation method and an application in reducing the dielectric loss of mineral oil, which belongs to the field of chitosan modification. The preparation method of hydroxypropyl chitosan microspheres comprises the following steps: chitosan, isopropanol, mixed with four sodium hydroxide solution first, methyl ammonium hydroxide after instillation of epoxy propane reaction, cooling and using hydrochloric acid to adjust pH to 7 and then dispersed in acetone or mixing in the water after filtration, obtained hydroxypropyl chitosan with anhydrous ethanol washing, vacuum drying, hydroxypropyl chitosan to prepare solution sprayed into the poly sodium phosphate in water after crosslinking reaction after washing and filtering added to the mixing solution of sodium hydroxide, and add the reaction of epichlorohydrin obtained microspheres; micro ball after water washing followed by the volume fraction of 10 ~ 20%, 30 ~ 40% organic solvents 70 ~ 80%, 90 ~ 95% of leaching and freeze drying. The modified chitosan obtained by the preparation method can reduce the dielectric loss of mineral oil.

【技术实现步骤摘要】
羟丙基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用
本专利技术涉及壳聚糖改性领域，具体而言，涉及一种羟丙基壳聚糖微球、其制备方法及其在降低矿物油介损中的应用。
技术介绍
变压器油是指从石油炼制得到的天然烃类混合物的矿物型绝缘油，作为充油高压电器主要的的绝缘与冷却介质，变压器油广泛应用于变压器类和断路器类设备。变压器油的规程简化检查包括以下项目：油外观、闪点、耐压、水溶性酸(pH值)、酸值、微水、色谱、油中含气量、介质损耗因数等，其中变压器油的不合格原因主要有：1.油微水超标，严重时会造成油耐压达不到要求；2.油色谱化验结果表明油中含有C2H2或总的油中含气量偏离；3.油介损超标准(>4％)。前两项缺陷的形成原因较明显，也容易处理，可以通过真空滤油机加热循环有效消除安全隐患，而第3项油介损超标，就很难用常规滤油的处理方法来消除。研究表明，变压器油介质损耗因数(以下简称介损)能反映变压器油绝缘特性的好坏，反映变压器油在电场、氧化和高温等作用下的老化程度，以及油中极性杂质和带电胶体等污染的程度。在实际使用过程中，刘渤华等(清洁度对变压器介损升高的影响及其处理方法。变压器第46卷第6期)发现变压器油介损超标的原因除了变压器自身内部污染外，还可能包括变压器油所受到的来自外部污染物的污染，污染物如酸性氧化产物、微生物、金属氧化物、胶体难溶物等污染物都对变压器油介损值的产生有很大影响；另一方面，王聪玲等(变压器油介损增大的原因分析与再生处理。高电压技术1997年第3期)研究表明运行中变压器油的介质损耗值增大，其主要原因是油的氧化和金属元素对油品氧化的催化作用，使油产生酸性氧化产物和油泥酸性氧化产物腐蚀金属，又使油中的金属含量增加，加速油的氧化。壳聚糖是由甲壳素在碱性条件下通过脱乙酰基后形成的一种衍生物，其脱乙酰度一般在65％～90％之间，是自然界中唯一大量存在的碱性多糖。壳聚糖是一种天然的高分子化合物，根据原料和制备方法的不同，分子量在几十万到几百万之间不等。壳聚糖是由D-氨基葡萄糖和N-乙酰-D-氨基葡萄糖以糖苷键连接而成的，由于壳聚糖具有无毒、可生物降解、极强的絮凝作用、沉淀性好等优点，使其成为一种理想的环保吸附剂，能克服传统吸附剂难以无害化处理、易造成二次污染的缺点。壳聚糖的吸附机理主要有三个，分别是鳌合、电中和、吸附架桥三种作用，但是对于不同的胶体粒子和悬浮颗粒，以及不同的体系，壳聚糖的吸附作用并不是单一的，而是以一种机理为主，其他机理共同作用的结果。鳌合吸附作用是壳聚糖通过含有的游离氨基通过氢键，或者借用盐键形成类似网状结构的笼形分子，与金属粒子发生鳌合作用；电中和吸附作用是壳聚糖通过其带有的电荷吸附与其相反电性的胶体吸附，从而移除液体中的带电颗粒；架桥吸附作用是壳聚糖通过其本身的长链结构将胶体颗粒吸附在长链的不同部位，像架桥一样将这些胶体颗粒用长链连结起来，从而有效移除液体中的胶体颗粒。由于引起变压器油介损超标的主要因素之一是酸性物质的产生，这些杂质一般多呈胶体或悬浮状态，并且大多数都带有负电荷，壳聚糖本身就是一种阳离子高分子吸附剂。所以，当带有正电荷的壳聚糖靠近时，胶粒所带的负电荷被部分中和，降低了电位，使得胶体发生脱稳，结合后形成体积较大的絮状物而沉降。因此，壳聚糖在酸性液体处理中表现出良好的吸附性能。易怀昌等通过一系列研究表明，壳聚糖对酸性染料具有强烈的吸附作用，并且在酸性染料废液的处理中取得了较好的效果；壳聚糖及其衍生物对废油进行吸附处理的研究从现有技术可以获知。硕士研究论文《壳聚糖及其改性产物对废润滑油脱酸效果的研究》(2016年，重庆工商大学)试验了壳聚糖及其两种改性产物对废润滑油脱酸效果，通过研究表明，壳聚糖及其改性产物对废润滑油都具有良好的脱酸效果，将壳聚糖及其改性产物用于处理废润滑油脱酸再生具有可行性。然而，上面引述的现有技术文献对壳聚糖吸附剂在变压器油再生应用方面表现出明显的不足，该技术文献利用壳聚糖与油品搅拌共混，导致絮状的壳聚糖分散于粘度不低的润滑油品当中，尽管会达到通过絮凝作用降低酸值的目的，但是悬浮态的吸附剂与油品的分离难度较大，不利于实际生产应用，另外壳聚糖自身的氢键作用力会团聚分子链，减小了与油品的实际接触面积，降低其鳌合、电中和和吸附架桥作用。因此，需要一种结构稳定性强，比表面大、粒度均匀且吸附效果好的改性壳聚糖。
技术实现思路
本专利技术提供了一种羟丙基壳聚糖微球的制备方法，该方法工艺简单、操作方便，适合大规模的生产和制备羟丙基壳聚糖微球。本专利技术还提供了使用上述制备方法制备得到的羟丙基壳聚糖微球，其具有粒径均匀、结构稳定、吸附效果好、无毒害、安全环保等优点。本专利技术还提供了上述羟丙基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用，该羟丙基壳聚糖微球能够有效的降低矿物油的介损。本专利技术是这样实现的：一种羟丙基壳聚糖微球的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖和异丙醇投入到第一氢氧化钠溶液中混合搅拌均匀得到溶液，向所述溶液中加入四甲基氢氧化铵后滴入环氧丙烷反应得到反应液，将所述反应液冷却后使用盐酸调节pH至7后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，随后用无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖；将所述羟丙基壳聚糖溶于水后喷洒到多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应，得到初步交联的羟丙基壳聚糖微球；将所述羟丙基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后添加环氧氯丙烷反应获得二次交联的羟丙基壳聚糖微球；将所述二次交联的羟丙基壳聚糖微球用水洗涤后过滤沥干，然后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行梯度脱水淋洗，随后冷冻干燥。在本专利技术较佳的实施例中，上述所述第一氢氧化钠溶液的质量浓度为10～20％，所述壳聚糖、所述异丙醇和所述环氧丙烷的质量比为1～2：10～25：10～20。在本专利技术较佳的实施例中，上述所述壳聚糖和所述异丙醇投入到所述第一氢氧化钠溶液中在25～35℃下混合搅拌0.5～1.5h。在本专利技术较佳的实施例中，上述向所述溶液中滴入所述环氧丙烷后于55～65℃下搅拌反应4～6h得到所述反应液。在本专利技术较佳的实施例中，上述所述羟丙基壳聚糖溶于水配置成质量浓度为0.5～3％的水溶液后喷洒到质量分数1～5％的多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应。在本专利技术较佳的实施例中，上述将所述羟丙基壳聚糖微球加入到质量分数为2～8％的第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后加入环氧氯丙烷反应2～5小时获得所述二次交联的羟丙基壳聚糖微球，其中所述壳聚糖和所述环氧氯丙烷的用量比为1～2g：5～20ml。在本专利技术较佳的实施例中，上述所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮中的一种。在本专利技术较佳的实施例中，上述所述壳聚糖的黏度为0.25～0.65Pa·s。本专利技术还提供了一种羟丙基壳聚糖微球，其是使用上述的羟丙基壳聚糖微球的制备方法制备得到。本专利技术还提供了上述羟丙基壳聚糖微球在降低矿物油介损中的应用。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的羟丙基壳聚糖微球的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖、异丙醇、第一氢氧化钠溶液混合，加入四甲基氢氧化铵后滴入环氧丙烷反应，冷却并使用盐酸调节pH至7后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，用无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖，将羟丙基壳聚糖制成溶液喷洒到多聚磷酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟丙基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将壳聚糖和异丙醇投入到第一氢氧化钠溶液中混合搅拌均匀得到溶液，向所述溶液中加入四甲基氢氧化铵后滴入环氧丙烷反应得到反应液，将所述反应液冷却后使用盐酸调节pH至7后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，随后用无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖；将所述羟丙基壳聚糖溶于水后喷洒到多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应，得到初步交联的羟丙基壳聚糖微球；将所述羟丙基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后添加环氧氯丙烷反应获得二次交联的羟丙基壳聚糖微球；将所述二次交联的羟丙基壳聚糖微球用水洗涤后过滤沥干，然后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行梯度脱水淋洗，随后冷冻干燥。

【技术特征摘要】
1.一种羟丙基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将壳聚糖和异丙醇投入到第一氢氧化钠溶液中混合搅拌均匀得到溶液，向所述溶液中加入四甲基氢氧化铵后滴入环氧丙烷反应得到反应液，将所述反应液冷却后使用盐酸调节pH至7后分散于丙酮或水中搅拌后抽滤，随后用无水乙醇洗涤、真空干燥得到羟丙基壳聚糖；将所述羟丙基壳聚糖溶于水后喷洒到多聚磷酸钠水溶液中进行交联反应，得到初步交联的羟丙基壳聚糖微球；将所述羟丙基壳聚糖微球用水洗涤、过滤沥干后加入到第二氢氧化钠溶液中搅拌，随后添加环氧氯丙烷反应获得二次交联的羟丙基壳聚糖微球；将所述二次交联的羟丙基壳聚糖微球用水洗涤后过滤沥干，然后依次通过体积分数为10～20％、30～40％、70～80％、90～95％的有机溶剂进行梯度脱水淋洗，随后冷冻干燥。2.根据权利要求1所述的羟丙基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述第一氢氧化钠溶液的质量浓度为10～20％，所述壳聚糖、所述异丙醇和所述环氧丙烷的质量比为1～2：10～25：10～20。3.根据权利要求1所述的羟丙基壳聚糖微球的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖和所述异丙醇投入到所述第一氢氧化钠溶液中在25～35℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，郑科旺，黄超凡，罗彪，陈阳，王振宇，郭海，张贤，覃彩芹，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42