新型蔗渣木聚糖接枝共聚物的合成及性能研究

摘要

本文以蔗渣木聚糖为主要原料,利用过硫酸铵作为引发剂在水溶液中和单体通过接枝共聚法合成新型蔗渣木聚糖接枝共聚物,系统研究了蔗渣木聚糖接枝共聚物的合成及性能应用。对在反应过程中可能影响实验结果的反应条件进行了单因素实验和正交试验设计分析,分别得到了较佳的反应条件：⑴蔗渣木聚糖接枝丙烯酰胺:木聚糖与单体的质量比为1:1,引发剂过硫酸铵浓度为0.033 mol·L-1,反应时间为6.5h,反应温度为55℃；⑵蔗渣木聚糖接枝丙烯酰胺／丙烯酸丁酯:单体摩尔质量比n(丙烯酰胺):n(丙烯酸丁酯)=3:1,引发剂过硫酸铵浓度为0.033 mol·L-1,反应时间为7.5h,反应温度为55℃,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.007g；⑶蔗渣木聚糖接枝丙烯酰胺／甲基丙烯酸甲酯:单体摩尔质量比n(丙烯酰胺):n(甲基丙烯酸甲酯)=2:1,引发剂过硫酸铵浓度为0.053 mol·L-1,反应时间为8.0h,反应温度为55℃,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.008g。经过接枝共聚反应后,对反应粗产物进行后处理,采用乙醇对反应产物进行洗涤并干燥,利用索氏提取器采用丙酮将干燥后得到的粗产物进行提纯。蔗渣木聚糖接枝共聚物的单体转化率、接枝率、接枝效率采用质量计算法进行计算；通过傅立叶变换红外光谱法(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和热重分析(TGA)确定了蔗渣木聚糖接枝共聚物的结构性能。红外光谱图显示在1668cm-1、1670cm-1和1733 cm-1、1749 cm-1处均出现了强而尖的酰胺、羧基(木聚糖与丙烯酰胺接枝的伸缩振动特征峰)和羰基(木聚糖与甲基丙烯酸甲酯／丙烯酸丁酯接枝的特征峰)的特征吸收峰,表明木聚糖分子成功接枝上了相应的单体；扫描电镜图片显示,蔗渣木聚糖接枝共聚物颗粒有明显的表面结构变化;X射线衍射分析显示,蔗渣木聚糖接枝共聚改性,使蔗渣木聚糖的结晶度得到了提高;热重分析测试表明产物具有一定的热稳定性；吸附性能测定表明产物还具有一定吸附性能和絮凝性能。