羧甲基羟丙基瓜尔胶的制备与表征

摘要

瓜尔胶是目前已知的水溶性最好的天然高分子化合物之一，可广泛应用于石油、食品、纺织、医药、造纸等领域。但是它也具有溶解速度慢，水不溶物质含量高及其粘度不易控制等缺点，这使得它在工业应用时存在很大的局限性，因此需要对其进行化学改性，以扩大它的应用范围。 本文利用环氧丙烷和氯乙酸钠在四氢呋喃介质中与瓜尔胶的反应，制备了同时连有羧甲基和羟丙基两种取代基团的瓜尔胶衍生物-羧甲基羟丙基瓜尔胶；用红外光谱和核磁共振表征了羧甲基羟丙基瓜尔胶的结构，用<'1>H-NMR测定了样品的羟丙基取代度，并尝试用离子交换法与酸碱滴定法结合准确测定了样品的羧甲基取代度：同时利用Brookfield DV-Ⅲ流变仪考查了羧甲基羟丙基瓜尔胶溶液的流变特性，发现羧甲基羟丙基瓜尔胶的水溶液呈典型的假塑性流体，不同浓度下溶液表观粘度随剪切速率的变化可以用Ostwald-Dewaele方程In η<,a>=Ink+(n-1)1n T很好地描述出来。n小于1，说明在实验条件下羧甲基羟丙基瓜尔胶的水溶液表现出非牛顿流体流变性质；k值随浓度增大而增大，表明其增粘能力随浓度增大而增强；n值随浓度增大而减小，则反映出溶液的剪切变稀性质随其浓度增大而进一步增强。温度对粘度的影响可以通过零切粘度与温度的关系方程-Arrhenius方程：ηo=A·exp(Ea/RT)来描述，表明零切粘度对温度具有依赖关系，且随温度升高而降低。并求得浓度为0.5％(wt)的羧甲基羟丙基瓜尔胶溶液的粘流活化能Ea为18.45 kJ/mol。实验发现羧甲基羟丙基瓜尔胶的水溶液的粘度随溶液酸度的升高而迅速降低，在碱性条件下溶液粘度随溶液pH的升高变化不大；羧甲基羟丙基瓜尔胶的水溶液对NaCl极为敏感，其水溶液粘度随盐浓度的增大而迅速降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 前言

1.1瓜尔胶的来源和组成

1.2瓜尔胶的分子结构

1.3瓜尔胶的性质

1.3.1水溶性

1.3.2水溶液的流变特性

1.3.3稳定性

1.3.4耐盐性

1.3.5交联和胶凝作用

1.3.6与其它水溶性聚合物的相互作用

1.4瓜尔胶的化学改性

1.4.1醚化瓜尔胶

1.4.2氧化瓜尔胶

1.4.3酯化瓜尔胶

1.4.4接枝共聚瓜尔胶

1.4.5酶法改性

1.4.6交联改性

1.5瓜尔胶及化学改性瓜尔胶的应用

1.6展望

2实验部分

2.1实验仪器及试剂

2.1.1实验仪器

2.1.2实验试剂

2.2实验方案设计

2.3实验方法

2.3.1羧甲基羟丙基瓜尔胶的制备

2.3.2样品的纯化

2.3.3样品的结构表征

2.3.4羧甲基取代度的测定

2.3.5样品的流变性能的测定

3 结果和讨论

3.1羧甲基羟丙基瓜尔胶的制备

3.2样品的红外光谱分析

3.3样品的核磁谱图分析

3.4羧甲基取代度的测定

3.4.1羧甲基取代度的测量原理

3.4.2测定条件的选择

3.4.3测定结果分析

3.5羟丙基取代度的测定

3.6羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性

3.6.1浓度的影响

3.6.2温度的影响

3.6.3酸度的影响

3.6.4盐的影响

4结论

参考文献

致谢