用微型实验合成羧甲基纤维素

1、用微型实验合成羧甲基纤维素钠接枝聚乙烯铵徐明双，孟平蕊，李青山（1.燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,燕山大学 材料学院高分子系，河北 秦皇岛 066004;2.济南大学 化学化工学院，山东 济南 250022）摘 要 采用K2S2O8引发羧甲基纤维素钠(CMC)和丙烯酰胺的接枝反应来合成羧甲基纤维素钠接枝聚丙烯酰胺(CMC-g-PAM)，然后对CMC-g-PAM进行霍夫曼降解制备CMC接枝聚乙烯铵。通过单因素分析法，找出CMC-g-PAM的最佳反应条件：反应时间、引发剂用量和反应温度。关键词 微型实验； CMC-g-PAM；霍夫曼降解； CMC-g-聚乙烯铵；天然高分子中图分类

2、号 O6-3 文献标识码 A 文章编号 1008-5149 （2009） 04-0094-02大部分人工合成的高分子材料在自然界难以降解，因此人们开展各种研究工作，制成了各种可降解材料。本实验对现有天然高分子材料CMC1 进行接枝共聚来达到改性的目的，采用氧化还原法制备CMC-g-PAM共聚物，通过霍夫曼降解制得CMC接枝聚乙烯铵聚阳离子材料，探索反应条件对接枝参数的影响2 。与CMC接枝聚丙烯酸钠(CMC-g-PAC)聚阴离子材料复合制备CMC聚电解质复合物膜，在有机物-有机物混合体系中复合物膜具有良好的分离性能。在常规的制备中，该实验约需10-15h，耗时长，实验效果较差，污染较为严重。本

3、研究是在原常规法实验的基础上，设计为微型实验，大大缩短了实验时间，实验效果显著。1 实验部分1.1 实验仪器与药品仪器： TDA温度测量控制仪及水浴锅、电动搅拌器、真空干燥箱、抽滤装置、电子天平、超声波清洗器、三口烧瓶(50mL)、温度计（100）、球形冷凝管、球形滴液漏斗药品：羟甲基纤维素钠(分析纯)、 NaOH、 K2S2O8、丙烯酰胺、次溴酸钠、乙醇。1.2 合成路线CMC在K2S2O8引发下与丙烯酰胺发生自由基反应：CMC接枝聚丙烯酰胺通过霍夫曼降解转变成CMC接枝聚乙烯铵盐：1.3 实验步骤CMC接枝聚丙烯酰胺的合成3在装有球形冷凝管、温度计和搅拌器的50mL三口烧瓶中加入0.3gC

4、MC和10mL蒸馏水，水浴锅加热。搅拌并升温至60钾水溶液（引发剂）和0.4g丙烯酰胺（反应物）水溶液， 7090下反应2.04.0h，冷却，用95%的乙醇将产物CMC-接枝-聚丙烯酰胺（CMC-g-PAM）沉淀、抽滤，重复35次剪碎、抽滤，真空烘箱干燥，称重。小烧杯中加两份蒸馏水，在超声波清洗器中纯化，干燥，称重，计算接枝参数。Hoffman降解反应10mL小烧杯中加入0.5gCMC-g-PAM和5mL蒸馏水，充分浸泡（大约24h）。在50mL三口烧瓶中依次加入充分浸泡的5mLCMC-g-PAM、 10mL0.1mol/LNaOH溶液、 12mL0.1mol/LNaBrO溶液，冷水浴反应0.

5、5h。加热升温70，反应1.5h，撤掉水浴锅，自然冷却至室温，用95%的乙醇将产物CMC接枝聚乙烯铵沉淀出、抽滤、剪碎、抽滤，真空烘箱干燥，称重。2 结果讨论2.1 接枝参数的计算接枝率G （%）(M2M0)/M2 ×100 接枝效率E （%）(M2M0)/(M1M0) ×100单体接枝转化率C （%）(M1M0)/M3 ×100式中， M0、 M1、 M2、 M3分别代表CMC投料量、粗接枝物、纯化后接枝物与单体的质量（g）2.2 温度对接枝共聚反应的影响固定反应时间3h，物料比AM:CMC为0.4g:3g，引发剂用量为4.0mL。由图1可以看出， 80是CMC

6、接枝聚丙烯酰胺反应进行的适宜温度，并分析造成图中曲线趋势的可能的原因2.3 引发剂用量对接枝共聚反应的影响固定反应温度80，反应时间3.0h，物料比AM:CMC为0.4g:3g。由图2可知，引发剂用量为4.0mL时较适于接枝共聚反应的进行，分析其可能的原因。2.4 反应时间对接枝共聚反应的影响固定反应温度80，物料比AM:CMC为0.4g:3g，引发剂用量为4.0mL。从图3可以看出，反应时间为3.5h是CMC接枝聚丙烯酰胺反应进行的适宜反应时间，分析反应时间对接枝参数的影响。引发剂用量/mL图1 温度对接枝参数的影响图 图2 引发剂用量对接枝参数的影响图 图3 反应时间对接枝参数的影响参 考 文 献1汪子荣,阚建全,邓尚贵.羧甲基纤维素钠在食品工业中应用及研究现状J .粮食与油脂,2006(3):42-45.2RayS,RaySK.Separationofwater-ethanolbypervaporationthroughpolyioncomplexcompositemembrane J .JMembSci,2006,278:279-289.3孟平蕊,李良波,秦怀侠,等.硫酸酯化聚阴离子PVA的合成及表征J .膜科学与技术,2007,27(