生物质资源的应用及制备技术问题

全世界通过光合作用产生的植物基生物质材料每年高达1万亿t，而且生物质资源属于再生材料，每年在不断产生，年复一年、日复一日，野火烧不尽、春风吹又生。遗憾的是生物质资源中89%未被人类利用，只有11%用作农作物产品、饲料、造纸和建筑原料，绝大部分的天然纤维素原料在自然环境中被各种微生物分解转化最终形成了CO₂和H₂O，导致了天然资源的巨大浪费。

生物质填充材料是近几年兴起的一类新型填料，又称为有机填料或生物基材料，因具有低碳排放性能、生物降解性能和循环再生性能，又称为环境友好填料。其具有的突出特点如下：

①低碳排放：因生物质材料在生长过程中可吸收大量二氧化碳气体，具有碳中和作用，因此只具有相当于石化基高分子材料50%左右的二氧化碳排放。例如，1t石化LDPE焚烧后释放3.14t二氧化碳，1t生物LDPE焚烧后释放1.8～2.0t二氧化碳。

②循环再生：生物质材料，年复一年自然生长，取之不尽用之不竭，是目前地球上唯一未被很好利用的丰富资源。

③生物降解：绝大部分生物高分子材料都具有良好的生物降解性能，其制品完成使用寿命后，可完全降解为环境友好的小分子材料。

此外，生物质填充材料还具有成本低廉、资源丰富、相对密度小、降低收缩率、提高尺寸稳定性及对加工设备磨损小等优点。但因其耐热性差、无塑化流动性，以前在热塑性塑料中应用很少，主要用于热固性塑料中。近年来，低碳材料的迅速崛起，有机填料的应用比例越来越大。特别是在热塑性塑料中，由于对有机填料表面处理技术的进步和加工技术的改进，用有机填料填充的热塑性塑料制品越来越多。发展最快的天然有机填料为木粉和淀粉，如常见的木粉填充PE和PVC等仿木制品，淀粉填充LDPE、PLA、PBAT和PP的生物塑料等。

生物质填充材料的具体品种包括：植物纤维如木粉、秸秆粉、竹粉等，植物纤维中含有的纤维素、半纤维素和木质素，植物果实中含有的淀粉，虾蟹壳中含有的甲壳素及其衍生物壳聚糖，动物或植物果实中含有的蛋白质、胶原蛋白等。

生物质填充材料自身不具有塑化特性，因此以生物质资源为原料直接制备生物质塑料，存在下述4个方面的关键技术问题。

因为生物物质在生长过程中，各种天然高分子除了形成不同的凝聚态结构外，还彼此交织形成了各种高级结构，如细胞结构、交联结构、宏观形状结构等。为了利用生物质资源，首先必须设法把这些生物物质的高级结构破坏，从中把高分子“剥离”出来，“剥离”的方法可以是机械研磨、粉碎、碱煮、酶分解、高温水解、蒸气爆破等。

由于天然高分子分子内、分子间都存在着强烈的氢键作用力，高分子受热后增加的热运动动能也不足以克服分子链间的相互作用力，往往受热还未达到熔点，聚合物就开始分解了。因此必须设法使这些含氢键高分子能熔融成为熔体，采取的方法可以是溶剂法、增塑剂法、对含氢键官能团进行化学改性等方法。当然对不同种类的天然高分子，使其溶解的最佳溶剂、最佳增塑剂及选取的化学改性方法都是不同的。

目前我们掌握的塑料加工技术和工艺，都是建立在对聚烯烃这类“光滑”高分子链的分子运动特点的认识基础上的，这类高分子分子链间相互作用力小，高分子受热、受剪切力后易于流动。而含氢键高分子分子间作用力强，其熔体受剪切力后高分子是彼此拖拽下“集体”运动，而难以对“单束”高分子进行梳理，因此它的熔体表现出“剪切变黏”现象。所以对这类聚合物进行熔融加工，还需要摸索其熔体的流变特性、采用适当的施力方式及设备，这也是其加工技术的关键问题。

生物质高分子分子链多是“螺旋弹簧”状结构，其螺旋弹簧的“直径”和“螺距”都会因温度、溶剂等环境因素影响而产生可逆性变化，变化形成的每种“螺旋弹簧”结构都是亚稳态构象结构，其中应有一个最稳态结构。因此对天然高分子进行熔融加工时，工艺上应避免天然高分子链形成“最稳态的螺旋弹簧”构象结构，因为一旦形成“最稳态的螺旋弹簧”构象，天然高分子将形成凝胶，构象变化将不再有可逆性，因而难以再进行热塑和再加工。淀粉“糊化”和鸡蛋煮熟，就是淀粉、蛋白质形成了凝胶，这个过程是不可逆的，形成的凝胶不能再塑化，这也是生物质塑料加工中所不希望出现的现象。

生物质填充材料目前的利用方式：

一是天然生物质材料被微生物发酵后生成小分子单体，然后用其反应聚合成聚合物，具体如PLA；二是天然生物质材料直接发酵形成聚合物，如直接发酵成为PHB、P34HB、PHBHV等生物塑料。

化学方法改性为用其他化合物与生物质材料进行酯化、醚化、酸化等反应，将生物质高分子材料上的羟基进行封端处理，降低氢键的作用，使其具有塑化性能。

物理方法改性为利用含有羟基的化合物隔离生物质材料，降低分子间产生氢键的概率，具体材料如二元醇如乙二醇、三元醇如甘油、植物油如桐油或棕榈油等增塑剂类物质。

经过上述方法改性处理的生物质材料具有塑化加工性能，如热塑性淀粉就可以单独加工成塑料制品。

①生物质/石化质材料复合：将生物质高分子填充于合成高分子之中而制成的材料，如改性淀粉/PBAT复合材料、淀粉/聚烯烃材料、木粉/塑料复合材料等。这类材料的优点是利用了部分天然高分子资源，而不足之处是在这类材料中天然高分子仅是填充料，其高分子链未能塑化，因而其潜在的力学性能没有贡献出来。

②生物质/生物质材料复合：由生物质材料与其他生物质材料或合成生物质材料进行复合，复合材料既具有了塑化加工性能，又保住了生物降解性能。具体品种如PLA/淀粉、PHA/淀粉复合材料，淀粉/纤维素、淀粉/木质素复合材料等。这类材料的优点是既利用了天然高分子资源的价廉、环保的长处，也使其生物质高分子链充分塑化，因此发挥出了生物质高分子链潜在的力学性能。

下面详细介绍各类生物质材料的特性及其在高分子复合材料中的应用效果。

（一）植物纤维

植物纤维为天然植物不加以提炼而直接利用的一类纤维，具体包括植物的根、茎、果等原料粉碎的产物如各类木粉、麻纤维、纸粉、竹粉、玉米秆、麦秆、稻草、稻壳、麻类、棉花籽、棉花秆、核桃壳、棉花壳、花生壳、椰壳及甘蔗渣等。这些植物纤维由纤维素、半纤维素及木质素等有机物质组成，并以纤维素为主要成分。植物纤维的最大优点为补强作用大，虽不及无机纤维和有机合成纤维作用强，但远远超过普通无机填料。另外植物纤维因含有木质素，加工性能好；因含有角质，可提高填充制品的光泽度。在各类植物纤维中，以木粉、稻壳粉最常用，是塑木复合材料的主要原材料。几种常见天然麻纤维的化学组成见表3-10，天然麻纤维与无机纤维性能的具体比较见表3-11所示。

表3-10 几种常见天然麻纤维的化学组成 单位：%

表3-11 几种常见天然麻纤维与传统纤维性能比较

（1）植物纤维优点

与合成纤维和玻璃纤维相比，天然有机纤维具有如下优点：

①相对密度比玻璃纤维小，但模量和强度却与其接近。

②因本身硬度很多，加工能耗低，可反复加工，对设备磨损小。

③资源丰富，可以循环再生，价格低廉。

④具有生物降解、中和二氧化碳等绿色环保优点。

（2）植物纤维缺点

与合成纤维和玻璃纤维相比，天然有机纤维的缺点：

①高温下易降解，加工温度不宜高于230℃，只适用与低熔点树脂复合。

②与基体树脂的相容性差，影响加工流动性。

植物纤维与塑料的复合材料称为塑木材料，塑木材料与通用塑料和木材的性能比较见表3-12所示。

表3-12 仿木塑料（塑木）与木材和通用塑料性能比较

（二）淀粉

淀粉是一类典型的多糖类化合物，是一类分子结构中含有多羟基的刚性天然高分子材料。淀粉来源广泛，它广泛存在于植物的种子、果实、块茎及根中，玉米、土豆、地瓜、木薯及甜菜等植物中均含有大量淀粉。淀粉在各种环境中具有完全生物降解能力，降解产物为二氧化碳和水，不会对土壤和空气产生任何危害。淀粉在植物生长过程中吸收大量二氧化碳，具有典型的碳中和特性，属于优异的低碳类材料。淀粉原料可循环再生，资源十分丰富。因此以淀粉为主要原料的复合塑料受到人们的高度重视，是目前天然降解材料的研究热点。天然淀粉的缺点为耐水性差、湿强度低、塑化性差、尺寸稳定性差、不同淀粉的物性差别大等。

天然淀粉以15～100μm的小颗粒形式存在，颗粒内存在有结晶结构。由于天然淀粉的大分子链中含有大量氢键，分子间作用力很大，加热时无熔融过程，在300℃以上分解，不具有热塑加工性能，不能直接用之于降解材料，而需要进行塑化改性或与其他材料共混后才可塑化加工。

淀粉中含有直链淀粉和支链淀粉两类，两者的结构和性能都大不相同，具体介绍如下。

直链淀粉是脱水葡萄糖单体间经α-1，4糖苷键连接而成的链状结构聚合物，又称可溶性淀粉，溶于热水后不溶解但可变成胶体溶液，容易被人体消化。直链淀粉的聚合度在100～6000范围内，相对分子质量为3万～16万。直链淀粉的结晶性高，属于热塑性高分子材料，也称为热塑性淀粉，加热可熔融塑化，可用热塑性方法加工。但由于其脆性大，需加入增塑剂进行改性，常用的增塑剂有甘油、乙二醇、乙二醇/甘油、甘油三乙酸酯、桐油、棕榈油及水等。

直链淀粉具有近似纤维的性能，用直链淀粉制成的薄膜，具有好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性，可应用于密封材料、包装材料和耐水耐压材料的生产。

支链淀粉是脱水葡萄糖单位间经α-1，4糖苷键连接而成主链、经α-1，6糖苷键连接而成支链的枝状聚合物，相对分子质量为100万～400万。支链淀粉不溶于温水，属于热固性高分子材料，不可以用热塑性方法加工。

直链淀粉和支链淀粉因结构不同而具有不同的性能，具体对比如表3-13所示。

表3-13 直链淀粉与支链淀粉的性质比较

直链淀粉与支链淀粉的性质有较大的差别，主要的区别在于支链淀粉有较好黏着性能，但成膜性差。而直链淀粉黏着性很差，而且易结成半固体的凝胶体，但其乙酰衍生物制成的薄膜坚韧而有弹性。

我们常用的天然淀粉为直链淀粉和支链淀粉的混合物，普通淀粉中直链淀粉的含量为22%～27%，高直链淀粉中直链淀粉的含量为55%～85%。目前直链淀粉的获得途径有两个：

①培养：直接培养高直链淀粉含量的淀粉，美国已培养出直链淀粉含量为50%和70%～80%的两类植物果实，目前我国还未见报道。

②分离：从普通淀粉中分离直链淀粉有两种分离方法。溶解度差异分离法有温水抽提法、配合剂分离法、盐类分离法和控制结晶分离法，分子结构不同分离法有色谱分离法和纤维素吸附法，用分离法获得的直链淀粉成本较高。

在天然淀粉中，直链淀粉含量高的品种更适用于制备塑料，制品具有较好的力学性能。目前，用淀粉做出的塑料主要为淀粉改性塑料和淀粉复合塑料两大类。

（三）纤维素

纤维素是存在于地球上植物生命活动中产生的天然高分子材料之一，是构成包裹植物细胞外层细胞壁的主要成分，是地球上产量最大的天然高分子材料。据粗略统计，全球每年新增加植物量1万亿t（目前全球树脂的合成量仅为2.5亿t多），其中80%为纤维素，15%为木质素，5%的半纤维素。纤维素是地球上最丰富的碳水化合物，在草本植物中含10%～25%，在木材中含40%～45%，在亚麻等韧皮纤维中含60%～85%，在棉花中含90%。总之，在任何植物的秸秆、叶子、根和果壳中都含有大量的纤维素，而且年复一年，年年再生。因纤维素具有来源丰富、生物降解性能、生物相容性和可以制成衍生物等优点，在生物质材料中是仅次于淀粉的应用材料之一。

纤维素分子间有强氢键作用，导致材料宏观表现为取向度和结晶度高，不溶于一般溶剂，难以消晶，缺少热塑性，即使在高温下分解而不熔融（如在碳化温度或石墨化温度下也不熔化），不易成膜，因此需要对其改性。纤维素改性的方法有酯化、醚化以及氧化成醛、酮、酸等，改性后的纤维素（如羧甲基纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素和苯基纤维素等其他纤维素衍生物）具有热塑性能，通过流延、挤塑和吹膜等工艺均可制成降解薄膜。

获得纤维素通常有两种方法：一是选择天然纤维素含量极高的植物，如木材和棉籽绒，它们是目前工业上获得纤维素的主要原料；二是在木材和其他木化植物中提取，要获得高纯度的纤维素，必须完全脱去木质素和半纤维素，但目前还没有满意的分离纯纤维素的方法。

纤维素由规则排列的结晶部分和无序的非结晶部分组成，加之存在很强烈的分子间氢键作用，导致纤维素无熔点和玻璃化温度、加热不熔融，只溶于特殊的溶剂，需用特殊方法加工。因此，天然纤维素与淀粉一样，不具有热塑性，不能用常规的热塑性方法加工。在具体应用前，要对其进行改性，破坏纤维素分子中的氢键，使分子中的羟基发生反应，生产纤维素的衍生物。再用纤维素的衍生物与可降解的合成树脂共混，制成力学性能好、价格低、降解速度快的塑料制品。

纯纤维素无热塑性，无法塑化加工，一般不能直接应用，而是通过化学改性将其变成纤维素的衍生物，赋予其新的性能。如用于降解的纤维素主要为纤维素的衍生物或通过与其他聚合物的组合。纤维素经化学处理可获得纤维素衍生物，具体如硝酸纤维素和醋酸纤维素等。

纤维素分子单体的3个醇羟基可以发生各种酯化与醚化反应，制造出纤维素的衍生物。纤维素上的羟基特别是具有乙二醇结构的羟基发生交联与接枝共聚反应后，会使羟基减少，支链增加，物理化学性能发生很大的变化。如吸湿性下降、耐磨性增加、湿强度增加、挺度和不透明度增加等。如纤维素发生阳离子或阴离子交换基团的控制接枝，可能把玻璃纸变成离子交换膜。

纤维素的具体化学改性方法如下：

（1）纤维素的酯化

①纤维素磺酸酯：将磺酸基接在纤维素的羟基上得到纤维素磺酸酯，它易溶于稀碱溶液中变成黏胶液，如经过纺丝即形成人造丝，如喷成膜即为玻璃纸。

②纤维素硝酸酯：已成为最早的改性塑料品种，俗称“赛璐珞”，可用热塑性方法加工，用于磁带基材的加工，具体见第五章第三节。

③纤维素醋酸酯：又称为乙酰纤维素，已用于电影和照相的胶片、塑料薄膜和过滤嘴等，具体见第五章第三节。

④纤维素高级脂肪酸酯：为一类新型的生物塑料，其优点为加工温度低、冲击强度大、非极性溶解性优良、与疏水性聚合物有很大的相容性，不需用加入增塑剂可模塑成型。

（2）纤维素的醚化

纤维素的醇羟基与烷基卤化物或其他醚化剂在碱性条件下起醚化反应生成相应的纤维素醚，具体醚化品种如下：

①羧甲基纤维素：简称CMC，是天然纤维素经化学改性得到的一种具有醚结构的衍生物，因酸式的水溶性差，普遍将CMC制成钠盐、铵盐、铝盐等。

②甲基纤维素：纤维素先与碱作用生成碱纤维素，然后与硫酸二甲酯作用生成一甲基纤维素、二甲基纤维素和三甲基纤维素，甲基纤维素和乙基纤维素都可用于塑料。

（3）纤维素的接枝

纤维素的接枝共聚可改善纤维素的性能包括增强、防火、耐热、导电、绝缘、耐微生物、耐磨及耐酸等。

（4）纤维素的交联

纤维素的交联也可改善其许多性能，具体如挺度、防潮性及耐破性等。

纯纤维素难以单独制成制品，纤维素要想制成制品，一要和其他材料混合，二是要进行前述的改性。

常用的改性纤维素生物降解塑料品种为醋酸纤维素生物降解塑料。日本触媒公司利用美国PTT公司的技术，开发出生物降解的醋酸纤维素塑料，它透明度高，机械强度高，韧性好，易成型加工。此外，还常用于纤维素共混的材料为淀粉、纤维素衍生物、甲壳质、壳聚糖及蛋白质等。例如，在纤维素中混合10%左右的蛋白质，制成的薄膜的干燥拉伸强度为80～100MPa，润湿拉伸强度也可达到10MPa。

（四）蛋白质

蛋白质是由不同的氨基酸为基本单位通过肽键（—NHCO—）连接而成的一类天然聚合物，相对分子质量在1万到100万之间。氨基酸来源于各种农作物的果实和动物，是一类环境友好的完全生物降解塑料。

从高分子科学的角度来看，蛋白质被认为是无定型的或部分结晶的玻璃态或高弹态物质。为改进大豆蛋白质塑料的加工性能并兼顾材料力学性能进行了增塑改性，包括水、甘油等各种增塑剂对大豆蛋白的增塑改性，为降低大豆蛋白塑料的吸水性能而对其进行的酸调、交联和填充等改性。此外，蛋白质还可进行酰化改性、磷酸化改性、烷基化改性、去酰胺改性、糖基化改性、脱氨基改性及交联等改性，赋予其新的性能和功能。

目前，国内尝试用于塑料的植物蛋白质有大豆蛋白质、玉米蛋白质、小麦蛋白质、葵花子蛋白质、棉籽蛋白质、角蛋白质和其他蛋白质等。蛋白质类材料开发的品种很多，但真正应用的为大豆蛋白质类塑料，也是我国河南首先开发出来的一类蛋白质降解塑料。

（五）木质素

在自然界储量中，木质素是仅次于纤维素的第二大材料，每年产量约1500亿t。木质素具有可降解、可再生、无毒等优点，来源于造纸黑液，成本低廉，是一种很有前途的生物质材料。

木质素是植物体骨架的基本成分，在纤维之间起到黏合剂的作用，与纤维素、半纤维素一起构成植物结构。木质素是一种公认的可降解天然高分子聚合物，经改性处理后可制成可环境降解塑料。但由于其特殊的位置及其结构极为复杂，导致大部分木质素没有得到充分的利用。造纸厂排出的黑液主要成分就是木质素，至今未得到利用。

目前获得木质素的方法有两类。

①木质素作为残渣的形式而得到的方法，成本较低，但改变了其原有的结构，失去了原来的性能。

②木质素被溶解，以溶液的形式得到的方法，其性能不改变，但提取率不高。

因来源不同，木质素的性能和结构都存在差异。天然木质素一般可分为硬木木质素、软木木质素和草木木质素三类。存在于植物体内的木质素和分类后的木质素具有不同的性能，未分离的木质素称为天然木质素，而分离的木质素称为工业木质素。

木质素主要含有60%的碳、6%的氢、30%的氧和0.67%的氮，因其结构十分复杂，不具有像纤维素和蛋白质那样的单一固定结构，目前还未有统一的结构和定义，只知道其主要由三个基本单元（愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷和对羟苯基丙烷）通过醚键和碳碳键连接在一起的具有三维体型结构天然酚类无规聚合物，分子中含有芳香基、酚基、羰基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、羧基、乙烯基、苯甲醇、烷基醚键、芳基醚键和共轭双键等基团。木质素具有较强的反应能力，可进行多种类型的化学反应，大致可以分为芳香基的优先反应和侧链反应两大类。

芳香基上的优先反应主要为卤化和硝化，此外还有羟甲基化、酚化和接枝共聚等。侧链的官能团反应主要为烷化、酰化、异氰化、酯化和酚化等。此外，木质素还可进行氧化、还原、水解、醇解、酸解、光解等反应。

干态木质素为粉状，外观类似无机填料，具有良好的阻燃性、耐溶剂性和热稳定性。天然木质素不溶于大多数溶剂和水，但经过分离或衍生化处理后，溶解性能大大提高。工业木质素易溶于碱液，但除木质素磺酸盐外，大多数木质素都不溶于水。木质素的生物降解性不如其他天然高分子材料，此外木质素有良好的阻燃性。

木质素分子中存在大量的极性基团，可以在分子内和分子间形成强烈的氢键。但同淀粉和纤维素不同，原木质素和多数分类木质素具有热塑性，玻璃化温度为127～193℃，但没有明显的熔点。木质素的热稳定性很好，从235℃开始分解，到300℃仅失重2%。

木质素的缺点为具有多分散性，无明显的玻璃化温度，这给木质素的热塑性加工带来了困难。木质素可与其他高分子材料共混以改善其性能。

（六）甲壳质及衍生物壳聚糖

（1）甲壳质的概况

甲壳质也称为甲壳素、角质素、几丁质或壳多糖，是自然界中少数带正电荷的碱性多糖。估计全球每年生物合成的甲壳质约为100亿～1000亿t，广泛存在于甲壳类动物如虾、蟹和昆虫的甲壳中，以及真菌和植物的细胞壁中，是细胞壁的主要成分。在生物质材料中占第三位，仅次于纤维素和木质素。而且，在全部天然生物质材料中，最丰富、最容易获得的为纤维素和甲壳质。但目前甲壳质未获得很好利用，原因为它不溶、不熔，加工极其不便。

甲壳质为白色或灰白色无定形片状半透明固体，不熔化，加热至200℃以上开始分解。由于多糖链间氢键相连，导致甲壳质不溶于水、稀酸、稀碱、乙醇、乙醚和一般的有机溶剂，但可溶于浓硫酸、盐酸、三氯乙酸/二氯乙烷和甲磺酸等，水解生成葡萄糖，与烧碱溶液作用生成可溶性甲壳质。甲壳质可被微生物分泌的壳质酶、溶菌酶分解。

（2）甲壳质的改性

甲壳质可进行化学改性，并可与多种物质如胆固醇、脂肪及金属离子等结合，无毒，具有生物可溶性，可用于许多领域。如甲壳质分子中的羟基和氨基容易进行化学改性，引进多功能基团，具体如酰基化、醛亚胺化、硫酸酯化、羟乙基化及羧甲基化等，制成各种甲壳质衍生物如甲壳胺等。这种改性不仅可改进其溶解性能，还可改善其物化性能，赋予其更多特殊性能，扩大应用范围。由于溶解性的原因，实际应用的甲壳质多为其衍生物，其中最常用的为甲壳胺和壳聚糖，壳聚糖为甲壳质大分子脱去乙酰基的产物。

甲壳质在高润胀胶状物状态下可进行非均相高速酰化反应，酰化后衍生物的溶解性大大改善。如琥珀酰基甲壳胺可溶于水；脂肪族酰化甲壳素可作为生物相容性材料，薄膜的表面润湿性及凝血作用比硅玻璃还要好。

（3）甲壳质的应用

甲壳质及其衍生物可以生物降解，最终产物为氨基葡萄糖，是生物体内大量存在的一种成分。

甲壳质与聚乙烯醇的共聚物具有高阻隔性，薄膜的力学性能达到一般塑料薄膜的性能，能生物降解及崩解。

甲壳质及其衍生物资源丰富，价格低廉，制造工艺简单，能进行拉丝、成膜、喷涂和造粒等加工。例如，甲壳质薄膜的透过性好、力学性能高、润湿性好、氧气和二氧化碳的透过性好、具有高度生物相容性，适合于制造接触性眼镜片。再如，利用甲壳质的良好成纤性和抗菌性，可生产自降解手术缝合线。另外，甲壳质还是一种制造人造皮肤的理想材料。

壳聚糖是甲壳质的衍生物，属于一种天然多糖有机物，它是甲壳质在碱性条件下经浓碱处理后，脱去分子中的55%以上N-乙酰基得到新型有机物。壳聚糖的外观为白色或灰白色、略有珍珠光泽的半透明片状固体，也是一种生物降解高分子材料。具有良好的抗菌性，是一种常用的天然抗菌剂。

壳聚糖不溶于水和碱液，但可溶于大多数稀酸，如可溶解于1%的乙酸或1%的盐酸。将壳聚糖与草酸反应制成壳聚糖草酸盐，可增加其水溶性能。壳聚糖因有游离氨基的存在，反应活性比甲壳质高。

壳聚糖可以用于医学，具体理由如下：

①是唯一弱碱性多糖，pH为7.2，与人体的pH相互吻合。可以预防肿瘤的产生与发展，肿瘤的pH为6.5左右。

②可完全生物降解，产物为氨基葡萄糖，是人体所需营养。

③与人体的生理相容性好，适合于人体接触材料。

④具有灭菌、止血、保湿、可吸附等功能。

⑤在加工方面，具体很好的成膜性和成纤维性。

壳聚糖的缺点为不具有热塑加工性能，不溶于水和常用的有机溶剂，只能溶于少数有机溶剂具体如醋酸。因此壳聚糖的加工先用醋酸溶解配置成溶液，进行流延或浇注成型，然后用碱液进行析出固态进行固化定型。用壳聚糖进行叠加成型，产品的拉伸强度达到92.4MPa，高于人骨22MPa的4倍以上，符合安全规定。如果用羟基磷灰石进行增强，壳聚糖的强度会更高。目前已开发的壳聚糖医疗产品有人工皮肤、手术后防黏连膜、止血带、骨钉等。