用微型實(shí)驗(yàn)合成羧甲基纖維素

1、用微型實(shí)驗(yàn)合成羧甲基纖維素鈉接枝聚乙烯銨徐明雙，孟平蕊，李青山（1.燕山大學(xué) 亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,燕山大學(xué) 材料學(xué)院高分子系，河北 秦皇島 066004;2.濟(jì)南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022）摘 要 采用K2S2O8引發(fā)羧甲基纖維素鈉(CMC)和丙烯酰胺的接枝反應(yīng)來合成羧甲基纖維素鈉接枝聚丙烯酰胺(CMC-g-PAM)，然后對CMC-g-PAM進(jìn)行霍夫曼降解制備CMC接枝聚乙烯銨。通過單因素分析法，找出CMC-g-PAM的最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)時間、引發(fā)劑用量和反應(yīng)溫度。關(guān)鍵詞 微型實(shí)驗(yàn)； CMC-g-PAM；霍夫曼降解； CMC-g-聚乙烯銨；天然高分子中圖分類

2、號 O6-3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1008-5149 （2009） 04-0094-02大部分人工合成的高分子材料在自然界難以降解，因此人們開展各種研究工作，制成了各種可降解材料。本實(shí)驗(yàn)對現(xiàn)有天然高分子材料CMC1 進(jìn)行接枝共聚來達(dá)到改性的目的，采用氧化還原法制備CMC-g-PAM共聚物，通過霍夫曼降解制得CMC接枝聚乙烯銨聚陽離子材料，探索反應(yīng)條件對接枝參數(shù)的影響2 。與CMC接枝聚丙烯酸鈉(CMC-g-PAC)聚陰離子材料復(fù)合制備CMC聚電解質(zhì)復(fù)合物膜，在有機(jī)物-有機(jī)物混合體系中復(fù)合物膜具有良好的分離性能。在常規(guī)的制備中，該實(shí)驗(yàn)約需10-15h，耗時長，實(shí)驗(yàn)效果較差，污染較為嚴(yán)重。本

3、研究是在原常規(guī)法實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計為微型實(shí)驗(yàn)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時間，實(shí)驗(yàn)效果顯著。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品儀器： TDA溫度測量控制儀及水浴鍋、電動攪拌器、真空干燥箱、抽濾裝置、電子天平、超聲波清洗器、三口燒瓶(50mL)、溫度計（100）、球形冷凝管、球形滴液漏斗藥品：羥甲基纖維素鈉(分析純)、 NaOH、 K2S2O8、丙烯酰胺、次溴酸鈉、乙醇。1.2 合成路線CMC在K2S2O8引發(fā)下與丙烯酰胺發(fā)生自由基反應(yīng)：CMC接枝聚丙烯酰胺通過霍夫曼降解轉(zhuǎn)變成CMC接枝聚乙烯銨鹽：1.3 實(shí)驗(yàn)步驟CMC接枝聚丙烯酰胺的合成3在裝有球形冷凝管、溫度計和攪拌器的50mL三口燒瓶中加入0.3gC

4、MC和10mL蒸餾水，水浴鍋加熱。攪拌并升溫至60鉀水溶液（引發(fā)劑）和0.4g丙烯酰胺（反應(yīng)物）水溶液， 7090下反應(yīng)2.04.0h，冷卻，用95%的乙醇將產(chǎn)物CMC-接枝-聚丙烯酰胺（CMC-g-PAM）沉淀、抽濾，重復(fù)35次剪碎、抽濾，真空烘箱干燥，稱重。小燒杯中加兩份蒸餾水，在超聲波清洗器中純化，干燥，稱重，計算接枝參數(shù)。Hoffman降解反應(yīng)10mL小燒杯中加入0.5gCMC-g-PAM和5mL蒸餾水，充分浸泡（大約24h）。在50mL三口燒瓶中依次加入充分浸泡的5mLCMC-g-PAM、 10mL0.1mol/LNaOH溶液、 12mL0.1mol/LNaBrO溶液，冷水浴反應(yīng)0.

5、5h。加熱升溫70，反應(yīng)1.5h，撤掉水浴鍋，自然冷卻至室溫，用95%的乙醇將產(chǎn)物CMC接枝聚乙烯銨沉淀出、抽濾、剪碎、抽濾，真空烘箱干燥，稱重。2 結(jié)果討論2.1 接枝參數(shù)的計算接枝率G （%）(M2M0)/M2 ×100 接枝效率E （%）(M2M0)/(M1M0) ×100單體接枝轉(zhuǎn)化率C （%）(M1M0)/M3 ×100式中， M0、 M1、 M2、 M3分別代表CMC投料量、粗接枝物、純化后接枝物與單體的質(zhì)量（g）2.2 溫度對接枝共聚反應(yīng)的影響固定反應(yīng)時間3h，物料比AM:CMC為0.4g:3g，引發(fā)劑用量為4.0mL。由圖1可以看出， 80是CMC

6、接枝聚丙烯酰胺反應(yīng)進(jìn)行的適宜溫度，并分析造成圖中曲線趨勢的可能的原因2.3 引發(fā)劑用量對接枝共聚反應(yīng)的影響固定反應(yīng)溫度80，反應(yīng)時間3.0h，物料比AM:CMC為0.4g:3g。由圖2可知，引發(fā)劑用量為4.0mL時較適于接枝共聚反應(yīng)的進(jìn)行，分析其可能的原因。2.4 反應(yīng)時間對接枝共聚反應(yīng)的影響固定反應(yīng)溫度80，物料比AM:CMC為0.4g:3g，引發(fā)劑用量為4.0mL。從圖3可以看出，反應(yīng)時間為3.5h是CMC接枝聚丙烯酰胺反應(yīng)進(jìn)行的適宜反應(yīng)時間，分析反應(yīng)時間對接枝參數(shù)的影響。引發(fā)劑用量/mL圖1 溫度對接枝參數(shù)的影響圖 圖2 引發(fā)劑用量對接枝參數(shù)的影響圖 圖3 反應(yīng)時間對接枝參數(shù)的影響參 考 文 獻(xiàn)1汪子榮,闞建全,鄧尚貴.羧甲基纖維素鈉在食品工業(yè)中應(yīng)用及研究現(xiàn)狀J .糧食與油脂,2006(3):42-45.2RayS,RaySK.Separationofwater-ethanolbypervaporationthroughpolyioncomplexcompositemembrane J .JMembSci,2006,278:279-289.3孟平蕊,李良波,秦懷俠,等.硫酸酯化聚陰離子PVA的合成及表征J .膜科學(xué)與技術(shù),2007,27(