Определение оптимальной концентрации щелочи
Деацетилирование 15% суспензии ХМК осуществляли при температуре 125°С в течение 2,5 ч при постоянном перемешивании, изменяя концентрацию щелочи от 30 до 55%. Влияние концентрации щелочи на выход ХзМК и его физико-химические свойства представлены в таблице 11.
Таблица 11.
Характеристика высокомолекулярного ХзМК в зависимости отконцентрации щелочи
|
NaOH, % |
Выход ХзМК, % |
СД, % |
Мп, кДа |
|
30 |
46 |
47 |
_ |
|
35 |
49 |
51 |
_ |
|
40 |
40 |
71 |
1143 |
|
45 |
44 |
87 |
43?. |
|
50 |
43 |
87 |
380 |
|
55 |
48 |
89 |
351 |
Как и следовало ожидать, при концентрации NaOH до 35 % происходило частичное деацетилирование полимера (СД lt;50%). Обычно считают, что полисахарид с СД менее 50% является хитином, а не хитозаном [221].
Полученные образцы при данных условиях не растворялись в водных растворах при рН 2-5, что затрудняло процесс определения вязкости и молекулярной массы. Возможно, данная концентрация NaOH недостаточна для разрушения водородных связей между карбонильными группами и азотом амидных групп смежных цепочек
80
хитина.
При увеличении концентрации щелочи от 35% до 50%, выход ХзМК немного снижался (5-7%), происходило увеличение СД в 2 раза (таблица 11). Полученные результаты можно объяснить тем, что при данной концентрации происходило деацетилирование не только аморфных, но и кристаллических участков полимера, за счет диффузии гидроксида натрия ближе к поверхности или внутрь макромолекулы, что напрямую зависит от концентрации щелочи [222-223]. Увеличение концентрации щелочи до 55% незначительно сказывалось на выходе, СД. Видимо, реакция деацетилирования при данных условиях достигала своего стехиометрического равновесия, и дальнейшее увеличение концентрации незначительно влияло на основные свойства хитозана.Побочной реакцией деацетилирования является деструкция хитозана, чем выше концентрация щелочи, тем больше деструкция. Увеличение концентрации щелочи с 40 до 45%) приводило к снижению молекулярной массы в 2,5 раза, а дальнейшее увеличение концентрации до 55 % незначительно влияло на данный параметр.
Таким образом, наиболее приемлемыми условиями процесса деацетилирования можно считать концентрацию щелочи 45-50%. Концентрация щелочи ниже 45% дает ХзМК с низкой СД (lt;70%), высокой вязкостью и молекулярной массой, что ограничивает их растворимость при рН 2-6 и подразумевает дополнительную обработку образца. В свою очередь концентрация выше 50% нецелесообразна из-за незначительного увеличения СД, но сильной деполимеризации полимера.