羧甲基纤维素钠凝胶的吸水性能研究

背景介绍纤维素具有网状结构，这种网状结构使纤维素有很多空隙，水通过这些空隙可以产生毛细效应，可以吸水，羧甲基纤维素钠与天然纤维素在结构上相似，区别在于羧甲基取代了纤维素羟基上的氢原子，但是分子链之间相互连接的形式没有发生变化，同样可以吸水，所以羧甲基纤维素钠被应用于制备吸水性材料。无论是其溶解性还是吸水量都大于纤维素的溶解性和吸水量，且羧甲基纤维素钠无毒，对环境无污染。所以可被制作成吸水树脂。文章亮点1.报道了一种吸水性能较好的吸水材料；2.通过溶媒法和交联法制备羧甲基纤维素钠凝胶，测试结果表明：该凝胶具有很好的吸水和保水性能；3.

为吸水材料的合成提供了一种新的思路，也为以后羧甲基纤维素钠凝胶的广泛应用提供了一些参考。内容介绍1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

实验方法2

结果与讨论2.1

羧甲基纤维素钠及其凝胶的表征2.1.1

羧甲基纤维素钠的XRD表征羧甲基纤维素钠的XRD见图3。由图分析得，在2θ=20°附近出现了强衍射峰，对应的是002

晶面纤维素Ⅰ的晶型，与文献[18]羧甲基纤维素钠所出现的衍射峰相吻合。由此可判断制备出的为羧甲基纤维素钠。图3

羧甲基纤维素钠的XRD图Fig.3

XRDpatternsofsodiumcarboxymethylcellulose2.1.2

羧甲基纤维素钠的FT-IR表征羧甲基纤维素钠的FT-IR见图4。由图分析得，羧甲基纤维素钠的红外光谱图在3425cm-1附近处出现了O-H的红外特征峰；在2920、1421

和1320cm-1附近处出现羧甲基纤维素钠CH2的红外特征峰，分别对应羧甲基纤维素钠CH2的不对称伸缩振动、弯曲振动和面外摇摆振动。图4

羧甲基纤维素钠的FT-IR图Fig.4

FT-IRpatternsofsodiumcarboxymethylcellulose2.1.3

羧甲基纤维素钠凝胶的SEM表征羧甲基纤维素钠凝胶冷冻后干燥的SEM见图5。图5分别表示羧甲基纤维素钠凝胶的表面扫描电镜图和切面扫描电镜图。a.表面放大图；b.面图；c.截面放大图；d.

截面图图5

羧甲基纤维素钠凝胶SEM图Fig.5

SEMpatternsofsodiumcarboxymethylcellulose2.2

羧甲基纤维素钠凝胶吸水性能研究2.2.1

交联试剂浓度对羧甲基纤维素钠凝胶的吸水性能影响交联试剂浓度对羧甲基纤维素钠凝胶吸水性能的影响见图6。图6

交联试剂浓度对凝胶吸水性能的影响Fig.6

Effectofconcentrationofcross-linkingreagentonwaterabsorptionofgel2.2.2

羧甲基纤维素钠凝胶的吸水性能羧甲基纤维素钠凝胶在纯水和盐水溶液中的吸水能力测试结果见图7。图7

羧甲基纤维素钠凝胶吸水性能Fig.7

Waterabsorptionofsodiumcarboxymethylcellulosegel3

结论以滤纸、氢氧化钠、氯乙酸为原料，通过溶媒法制备出羧甲基纤维素钠。再通过交联法，在含有Al3+的交联试剂中制备出羧甲基纤维素钠凝胶。采用冷冻干燥对羧甲基纤维素钠凝胶进行干燥。羧甲基纤维素钠具有高吸水的特点，因此可将羧甲基纤维素钠制备成凝胶研究其吸水性能。实验中，先探究出最适的交联试剂浓度。结果表明：交联试剂中Al3+浓度为0.1mol/L时，羧甲基纤维素钠吸水性能最好，质量吸水倍率为10.4。又用去离子水和0.9%NaCl溶液做对比，对羧甲基纤维素钠凝胶的吸水及保水性能进行测试。结果表明：羧甲基纤维素钠凝胶在去离子水中的吸水性能及保水率均优于在0.9%NaCl溶液中。