魔芋粉_丙烯酸_丙烯酰胺接枝共聚合成高吸水树脂
聚丙烯酸类高吸水性树脂的合成及吸水机理研究进展_马斐
resin for wat er 注: V 水分子; A 不冻水; B 抱束水; C 自由水.
2. 2 溶液热力学理论 高吸水树脂与 水相界面两侧的化 学势不同,
使高吸水树脂表现出亲水性或憎 水性, 其吸水机
理可用热力学理论表示为:
Gm =
G1 -
G
0 1
( 1)
6
武汉工程大学学报
第 33 卷
式( 1) 中: G1
溶液聚合法是反应物与添加剂溶于适当的溶 剂中, 在光照或加热、辐射、引发剂的作用下而进 行的合成方法, 一般以水作为溶剂. 孙小然等[ 3] 人 采用水溶液聚合, 以 N, N 亚甲基双丙烯酰胺为 交联剂, 用部分中和的丙烯酸, 丙烯酰胺为单体, 制成交联型耐盐高吸水树脂, 树脂的吸盐水率和 吸纯水率分别在 140 g / g 和 1270 g/ g 以上. 溶液 聚合体系黏度较低, 混合和传热比较容易, 温度容 易控制, 引发效率高, 成本低等优点, 生产过程产 生的污染少, 易于实现清洁化生产. 但同时也存在 单体浓度低使聚合速率慢、设备利用率和生产能 力较低、聚合物分子量较低、产品后处理复杂等问
V u 为一个较大值, 在树脂吸水中处决定作用, 对于
非离子型树脂没有 F lor y 式中的第一项, 所以吸水
能力不如离子型树脂. Flo ry 公式表明, 当交联 密
度太小时, 聚合物未形成三维网状结构, 宏观上表
现为水溶性, 故吸水率低. 随着 交联密度的增加,
聚合物逐渐形成网络结构, 吸水率提高. 随着交联
2 高吸水性树脂的吸水理论
2. 1 结构理论 高吸水树脂是一种三 维网络结构, 不溶于水
而大量吸水膨胀形成高含水凝胶, 它吸水既有物 理吸附, 又有化学吸附, 可神奇的吸收成百上千倍 的水. 它具备这种吸水性和保水性的特性, 其分子 中必须含有强吸水性基团和一定 的网络结构, 即 具有 移动的 交联度. 实验表 明: 吸 水基团 极性越 强, 含量越多, 吸水率越高, 保水性也越好. 而交联 度需要适中, 交联度过低则保水性差, 尤其在外界 有压力时水很容易脱去. 高吸水性树脂的微观结 构因合成体系的不同而呈现出多样性( 见图 1) : 一 是水分子与树脂高分子中电负性强的氧原子形成 氢键结合; 二是水分子与疏水基团的相互作用; 三 是 水 分 子 与 亲 水 基 团 的 相 互 作 用. K. N akam ura[ 14] 等用 DSC, N M R 法分析树脂凝胶中 水的结合状态, 结 果发现水在树脂中以三种状态 存在( 见图 2) , 即不冻结结合水, 冻结结合水, 自由 水, 其中大量为自由水. 表明了高吸水性树脂是高 度扩展的交联网络, 网络内外的渗透压是树脂大 量吸水的关键.
高吸水性树脂的制备
高吸水性树脂的制备姓名：曹伟然学号：0908010121摘要：本文介绍了高吸水性树脂的分类、性能及在各方面的应用。
对高吸水性树脂的合成方法进行了综述。
关键词：高吸水性合成树脂；合成方法Abstract: This paper introduces the way to classify super absorbent polymers and the application and properties of super absorbent polymers. Summarizing means about synthetizing super absorbent polymers.Key words: super absorbent polymers; means about synthetizing1 高吸水性树脂的简介高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(Super absorbent polymers)，简写为SAP。
它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，不溶于水也不溶于有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性，一旦吸水膨胀成水凝胶，即使加压也难以将水分离出来。
1.1 SAP的分类按原料来源可分为淀粉类、纤维素类、合成树脂类和其它天然高分子类。
按亲水化方法可分为四大系列，分别是亲水性单体的聚合物，疏水性聚合物的羧甲基化反应物，疏水性聚合物接枝聚合亲水性单体共聚物，含腈基、酯基、酰胺基的高分子水解反应物。
按交联方法分类为用交联剂进行网状化反应、自交联网状化反应、放射线照射网状化反应和水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构等四种。
按亲水基团的种类可分为含有羧酸、磺酸、磷酸类的阴离子系，叔胺、季铵类的阳离子系，两性离子系，羟基和酰胺基的非离子系和多种亲水基团系等五大种类。
从制品形态上可分为粉末状、纤维状、薄膜状和珠状。
高吸水性树脂的制备与应用研究
高吸水性树脂的制备与应用研究论文关键词：高吸水树脂；吸水机理；结构论文摘要：本文介绍了淀粉类、纤维素类、共聚合类、复合类以及可生物降解类高吸水性树脂及其发展、结构以及吸水理论,并对目前的研究现状进行了分析。
高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，由于它能吸收自身质量几百至上千倍的水,且吸水膨胀后生成的凝胶具有优良的保水性,因而广泛地应用于农业、林业、园艺等领域。
1 高吸水性树脂的分类高吸水性树脂发展迅速，品种繁多，根据现有的品种及其发展可按以下几个方面进行分类。
1.1 按原料来源主要分类1淀粉系：包括淀粉接枝、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等。
2纤维素系：包括纤维素接枝、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素等。
3合成树脂系：包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等。
1.2 按亲水基团的种类分类①阴离子系：羧酸类、磺酸类、磷酸类等；②阳离子系：叔胺类、季胺类等；③两性离子系：羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类等；④非离子系：羟基类、酰胺基类等；⑤多种亲水基团系：羟基-羧酸类、羟基-羧酸基-酰胺基类、磺酸基-羧酸基类等。
1.3 按制品形态可分四类：粉末状；纤维状；膜状；圆颗粒状。
2 高吸水性树脂的发展2.1国外发展上世纪50年代前，人们使用的吸水材料主要是天然产物和无机物，如多糖类、纤维素、硅胶、氧化钙及磷酸等。
50年代，科学家通过大量的实验研究，建立了高分子吸水理论，称为Flory吸水理论，为吸水性高分子材料的发展奠定了理论基础。
高吸水性树脂是20世纪60年代末发展起来的，最早在1961年由美国农业部北方研究所Russell等[1]从淀粉接枝丙烯腈开始研究，其目的是在农业和园艺中作为植物生长和运输时的水凝胶，保持周围土壤的水份；其后Fanta等接着进行研究，于1966年首先发表了关于淀粉改性的物质具有优越的吸水能力的论文，指出淀粉衍生物具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离，甚至具有吸湿保湿性，这些特性都超过了以往的高分子材料。
魔芋基高吸水材料的制备
魔芋基高吸水材料的制备谭凤芝;赵艳茹;李祺贇;张楷彬;郭少华;孙岩峰【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2015(034)003【摘要】以魔芋葡甘聚糖(KGM)为基材与丙烯酰胺(AM)接枝共聚反应制备高吸水材料,考察了单体与基材配比、引发剂用量、反应温度等因素对接枝共聚反应及所得产物吸液倍率的影响.当m(AM)∶m(KGM)=5∶1,以过硫酸铵和尿素为复合引发体系,引发剂质量浓度0.200 g/L,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺质量浓度0.200 g/L,反应温度65℃,反应时间4h,产物接枝效率可达90％,对去离子水的吸收倍率为2 680 g/g,对0.9％NaCl溶液的吸收倍率可达130 g/g.扫描电子显微镜(SEM)观察到产物表面粗糙,有利于快速吸收液体.【总页数】4页(P179-182)【作者】谭凤芝;赵艳茹;李祺贇;张楷彬;郭少华;孙岩峰【作者单位】大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;浙江吉华集团股份有限公司,浙江杭州311234【正文语种】中文【中图分类】TQ325.7【相关文献】1.农用明胶基高吸水材料的制备与研究 [J], 陆爱霞;徐世杰2.甘薯淀粉基高吸水材料的制备及其性能 [J], 谭凤芝;刘兆丽;李沅;张志花3.淀粉基复合型高吸水材料的制备 [J], 谭凤芝;徐同宽;李沅;曹亚峰;祝立锋4.魔芋基半互穿高吸水树脂的制备与吸水性能 [J], 周鑫;陈小随;张爱清5.淀粉基接枝丙烯酸钠复合高吸水树脂材料的制备及性能测试 [J], 马砺;刘西西;周莎莎;于文聪;刘尚明;黄霄因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
丙烯酸_丙烯酸钠共聚合成高吸水性树脂的研究
丙烯酸2丙烯酸钠共聚合成高吸水性树脂的研究3林润雄黄毓礼牛爱杰摘要采用反相悬浮聚合法合成丙烯酸2丙烯酸钠高吸水性树脂。
研究了反应单体浓度、丙烯酸中和度、交联剂、引发剂及反应温度对反相悬浮聚合产物性能的影响, 为选择最佳配方和工艺条件提供了依据。
关键词反相悬浮聚合; 高吸水性树脂; 丙烯酸2丙烯酸钠共聚分类号TQ32517高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料。
它可以吸收自身重的数百乃至上千倍的水。
而且吸水后, 施加压力亦不脱水, 具有很强的保水性能, 被广泛应用于医疗卫生、建筑、植树造林等方面, 并愈来愈受到人们的关注 1 ,2 。
本文研究了以丙烯酸为主要原料, 采用反相悬浮聚合合成高吸水性树脂的工艺条件及树脂的性能。
1 实验部分111 实验试剂丙烯酸, 东方化工厂产品, 使用前减压蒸馏除去阻聚剂等。
过硫酸钾、氢氧化钠、正庚烷、N , N2亚甲基双丙烯酰胺等为A .R 级。
112 反相悬浮共聚在反应器中加入正庚烷、悬浮剂, 于45 ℃搅拌30 min 。
用氢氧化钠中和丙烯酸至一定中和度, 与引发剂、交联剂加入反应器中, 65 ℃下进行聚合反应。
反应3 h 后, 向体系中加入适量甲醇, 分离、干燥、粉碎备用。
113 性能测定[ 2 ]吸水率测定: 采用自然过滤法测定高吸水性树脂的吸水倍率。
即将一定量的吸水性树脂放入大量的水溶液中, 待溶胀饱和之后, 用筛网将剩余的水溶液滤去的方法。
吸水率以Q 表示( mL ·g- 1 ) .2 结果与讨论吸水性树脂的吸水性能是衡量吸水性树脂的主要指标。
为了提高吸水倍率, 进行了各收稿日期: 1997212202第一作者: 男, 32 岁, 博士生, 讲师3 中国石化总公司研究课题·36 · 北 京 化 工 大 学 学 报 1998 种不同条件实验 , 研究了丙烯酸中和度 、交联剂用量和单体浓度等因素对吸水性树脂吸水 倍率的影响 , 为选择最佳配方和工艺条件提供了依据 。
丙烯酸型高吸水性树脂的制备方法
２． 相 悬浮 聚 合 法 反
Ｎ， 一 亚 甲 基 双 丙 烯 酞 胺 合 成 了 聚 乙 烯 醇 丙 烯 酸 半 互 穿 聚 合 物 网 Ｎ’ 络， 实验 测 试 结果 表 明 ， 网 络 结 构 能 吸 收蒸 馏 水 ７ ０ ８０ ／， 收 该 ０ ～ ０ ｍＬｇ 吸
行 水 溶 液 聚 合 ， 得 了 甲基丙 烯 酸二 甲胺 基 乙酯 ～ 丙 烯 酸共 聚物 。该 制 ０ ０ ｌ 对 ｇ 高 吸水 性 树 脂 的 吸 水 、 水 原 因是 这 类 材 料 分 子 中 含 有大 量 的羟 树 脂 具 有 优 异 的 吸 水 能 力 和 吸 醇 能 力 。 其 吸 去 离 子水 达 １６ ｍ／， 保 ０ ８ｍｌ 吸 ｇ ． ％盐 水 溶 液 基 、 等 强 亲 水 性 基 团， 有 高 分 子 电解 质 的分 子 扩 张 性 能 ； 羧基 具 同时 ， 质 量 分 数 ５ ％的 甲醇 水 溶 液 的 吸 液 率 达 ２ ０ ／ ， 收 ０９ 由 于 材 料 中 构成 的 轻度 交 联 三 维 网络 结 构 ， 限制 了分 子 的 进 一 步 扩 张 程 达 １０ ｌ ９ ７ ｍ／ １ ￣。 Ｊ ｎ ｉｇｈ ｎ ｕ Ｐｎ ｚａｇ等 采 用 丙 烯 酸 接 枝 淀粉 水 溶 液 自 由基 聚合 ，由 Ｎ。 度， 者 的综 合 作 用使 得 吸 水 性 树脂 只 能在 水 中溶 胀 而 不 溶 解 ， 具 有 二 并 Ｎ’ 亚 甲基 双 丙 烯 酞 胺 作 为 引 发 剂 合 成 一 种 新 型快 速 溶 涨 多 孔 超 强 一 极 强 的吸 水 和 保 水 能力 。 该 吸 陆 丙烯酸型高吸水性树脂的传 统合成方法主要有本体聚合 、 溶液聚 吸 水 剂 ， 吸 水 剂 比 无 孔 的 超 吸水 剂 吸 收 能 力 大 ， 水 速 度 快 ； 海
高吸水性树脂的合成与应用探讨
101 高吸水性树脂的特点及性能高吸水性树脂的三维结构和亲水性基团使其具有很好的亲水特性，表现出很好的保水性和吸水性。
当高吸水性树脂吸收水分时，会膨胀成为一种水凝胶，即便是在压力作用下，水也很难从凝胶中分离出来[1]。
与传统的吸水材料相比较，高吸水性树脂的吸水速度更快，吸水量更多，能够达到其自身数量的百倍乃至千倍。
因此，高吸水性树脂被广泛应用于生理卫生用品、农林园艺以及医药等领域。
2 高吸水性树脂的种类2.1 淀粉类高吸水性树脂淀粉是一种广泛存在于植物中的天然高分子聚合物。
利用淀粉制备高吸水性树脂不仅能够降低生产成本，而且制备的高吸水性树脂具有较好的生物降解性。
淀粉类高吸水性树脂的主要合成方法是接枝共聚，淀粉在引发剂的作用下与乙烯类有机单体进行接枝共聚。
该反应主要利用偶氮类、过氧化物以及氧化还原类引发剂进行反应，在特殊的情况下也可采用辐射引发[2]。
吴瑞红[3]在采用过硫酸钾引发红薯淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚，实验结果表明，该高吸水性树脂具有较好的吸水性和耐盐性。
2.2 纤维素类高吸水性树脂纤维素的来源比较广泛，在市场上很容易获得，同时价格也比较便宜，在化学反应过程中自身的属性很容易发生改变。
因此，利用纤维素作为高吸水性树脂的原料也是一个重要的发展方向。
秦传高[4]在中以过硫酸钾为引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，麦秸秆纤维素和丙烯酸作为原料合成了高吸水性树脂，实验结果表明，该吸水性树脂对去离子水、自来水以及0.9%生理盐水的吸收率分别达到了322.7g/g、167.2g/g和30.6g/g。
2.3 合成树脂类高吸水性树脂合成树脂的发展起步比较晚，最开始是在日本及西方发达国家应用起来的。
目前，合成树脂类高吸水性树脂成为了主要的研究方向，其主要分为丙烯酸（盐）类、丙烯腈类以及聚乙烯醇类。
2.4 高吸水性树脂制备方法在使用高吸水性树脂时，由于对高吸水树脂的形貌、适用范围以及对其吸水能力的需求不尽相同，因此，在制作高吸水树脂时，要挑选针对性的合成工艺，其特性详见表1。
高吸水性树脂的制备
高吸水性树脂的制备：伟然学号：0908010121摘要：本文介绍了高吸水性树脂的分类、性能及在各面的应用。
对高吸水性树脂的合成法进行了综述。
关键词：高吸水性合成树脂；合成法Abstract: This paper introduces the way to classify super absorbent polymers and the application and properties of super absorbent polymers. Summarizing means about synthetizing super absorbent polymers.Key words: super absorbent polymers; means about synthetizing1 高吸水性树脂的简介高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(Super absorbent polymers)，简写为SAP。
它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，不溶于水也不溶于有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性，一旦吸水膨胀成水凝胶，即使加压也难以将水分离出来。
1.1 SAP的分类按原料来源可分为淀粉类、纤维素类、合成树脂类和其它天然高分子类。
按亲水化法可分为四大系列，分别是亲水性单体的聚合物，疏水性聚合物的羧甲基化反应物，疏水性聚合物接枝聚合亲水性单体共聚物，含腈基、酯基、酰胺基的高分子水解反应物。
按交联法分类为用交联剂进行网状化反应、自交联网状化反应、放射线照射网状化反应和水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构等四种。
按亲水基团的种类可分为含有羧酸、磺酸、磷酸类的阴离子系，叔胺、季铵类的阳离子系，两性离子系，羟基和酰胺基的非离子系和多种亲水基团系等五大种类。
从制品形态上可分为粉末状、纤维状、薄膜状和珠状。
1.2 SAP的性能及应用高吸水性树脂作为一种功能材料应用，其应用领域不同，对它的性能也有不同的要求，高吸水性树脂主要有以下几项性能。
木薯淀粉-丙烯酸接枝共聚合成高吸水性树脂
木薯淀粉-丙烯酸接枝共聚合成高吸水性树脂
樊红日;张立颖;黎洪;尹丽
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2011(039)011
【摘要】[目的]研究木薯淀粉合成高吸水性树脂.[方法]以木薯淀粉和丙烯酸单体为原料,过硫酸铵-亚硫酸钠为引发剂,通过水溶液聚合法制得淀粉基高吸水性树脂.考察了淀粉与单体配比、反应温度、反应时间、中和度和引发剂用量等因素对产品吸水率的影响.[结果]得出产品在室温下1 h内吸去离子水1 844 g/g、0.9%NaCl盐水224 g/g.[结论]该研究为以木薯淀粉与丙烯酸为原料制备高吸水树脂提供科学依据.
【总页数】3页(P6545-6547)
【作者】樊红日;张立颖;黎洪;尹丽
【作者单位】广西工业职业技术学院,广西南宁530001;广西工业职业技术学院,广西南宁530001;广西崇左市环境保护监测站,广西南宁530001;广西工业职业技术学院,广西南宁530001
【正文语种】中文
【中图分类】S37
【相关文献】
1.木薯淀粉接枝丙烯酸系列高吸水性树脂的制备 [J], 刘颖
2.光引发玉米淀粉-丙烯酸反相乳液接枝共聚合制备高吸水性树脂 [J], 刘莲英;孙玉
凤;何辰凤;杨万泰
3.马铃薯淀粉/丙烯酸/丙烯酰胺接枝共聚高吸水性树脂的合成工艺 [J], 张涛;李文哲;龙林琼
4.淀粉—丙烯酸接枝共聚法合成高吸水性树脂 [J], 徐克强;张沛存
5.高吸水性树脂——淀粉-丙烯酸钠接枝共聚物的合成及性能研究 [J], 黄德琇;薛永青;邱豪;黄美玉;卢尚新;江英彦
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丙烯酸吸水树脂的合成
丙烯酸吸水树脂是一种高分子化合物，具有较强的吸水性能。
其合成过程通常包括以下几个步骤：
材料准备：准备丙烯酸单体、交联剂、引发剂、溶剂等必要原料和配方。
反应体系配置：将丙烯酸单体、交联剂、引发剂、溶剂等按照一定比例配置于反应容器中。
反应引发：通过加热或其他方式激发引发剂的活性，引发丙烯酸单体的聚合反应。
在聚合过程中，丙烯酸单体会发生共聚反应，形成线性链和交联点，从而形成三维网络结构。
固化处理：聚合反应完成后，将反应体系进行固化处理，以提高树脂的稳定性和吸水性能。
脱溶剂处理：将固化后的树脂进行适当的脱溶剂处理，去除多余的溶剂。
干燥处理：对脱溶剂后的树脂进行干燥处理，使其具有一定的稳定性和可控的吸水性能。
需要注意的是，具体的合成方法和工艺参数可能会根据不同的厂家或研究机构的要求有所差异。
此外，合成过程中需要注意安全操作，并遵守有关的环境保护和化学安全规定。
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第58卷 第6期 化 工 学 报 Vol 158 No 16 2007年6月 Journal of Chemical Industry and Engineering (China ) J une 2007研究简报魔芋粉2丙烯酸2丙烯酰胺接枝共聚合成高吸水树脂张克举,王乐明,李小红,何培新(有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062)关键词:魔芋葡甘聚糖;丙烯酸;丙烯酰胺;接枝聚合;高吸水性树脂中图分类号:TQ 316 文献标识码:A 文章编号:0438-1157(2007)06-1592-06Synt hesis of superabsorbent resin of konjac glucomannangrafting acrylic acid/acrylamideZHAN G Keju ,WAN G Leming ,L I Xiaohong ,H E Peixin(M inist ry of Education Key L aboratory f or the S y nthesis and A p plication of Organic Functional MoleculesCollege of Chemist ry &Chemical Engineering ,H ubei Universit y ,W uhan 430062,H ubei ,China )Abst ract :A superabsorbent resin was p repared t hrough f ree 2radical polymerization in aqueous solution ,which used konjac glucomannan (KGM ),acrylic acid (AA )and acrylamide (AM )as raw materials.Graft polymerization was initiated by potassium persulfate (K 2S 2O 8),wit h N ,N ′2met hylene 2bis 2acrylamide (NMBA )was used as crosslinking agent 1The relationship s between t he water absorption of t he resin and t he amount s of initiator ,crosslinker ,AA and AM as well as reaction temperat ure ,reaction time were st udied 1This superabsorbent polymer was capable of absorbing distilled water up to 720times and 019%NaCl solution 110times in it s sat urated state at ambient temperat ure when t he mass ratio of KGM to monomer was 1∶4,t he amount of initiator was 0135%(based on t he weight of monomer ),t he neut ralization degree of monomer was 80%,t he reaction temperat ure was 55～65℃,and t he amount of cro sslinker was 01075%(based on t he weight of monomer ).Experimental result s indicated t hat t he int roduction of nonionic group would be suitable for imp roving absorption ability and salt 2resistance of t he resulting hydrogels.Key words :konjac gluco mannan ;acrylic acid ;acrylamide ;graft polymerization ;superabsorbent resin 2006-09-27收到初稿,2007-01-26收到修改稿。
联系人:何培新。
第一作者:张克举(1972—),男,硕士研究生。
引 言高吸水树脂(superabsorbent resin )是一类含有强亲水性基团的水溶胀型功能高分子材料,具有超强的吸水能力和保水性能,广泛应用于石油化工、卫生材料、农林园艺、化学蓄冷(热)剂、脱水剂、食品保鲜剂、防水涂料和复合吸水材料等方面[1],已成为人们日常生活和国民经济不可缺少的物质。
Received date :2006-09-27.Corresponding aut hor :Prof.H E Peixin.E -mail :qpxhe @hubu 1edu 1cn魔芋是天南星科魔芋属植物,多年生草本植物块茎,在我国分布广泛。
其主要成分为D2葡萄糖和D2甘露糖约按1∶116(摩尔比),以糖苷键连接而成的β21,4葡甘聚糖,约占干物质质量的40%～70%[223]。
Kako等[4]认为魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,简写KGM)主链中大约每20个己糖残基中含有1个糖醛酸,每19个己糖基中含有1个乙酰基,每70个左右的己糖基中含有1个磷酸基,分别以支链形成与酯结合。
KGM具有亲水性、增稠性、稳定性等多种特性,广泛地应用在医疗、食品、纺织、造纸及化妆品等领域中[5],但由于魔芋本身具有的特性,例如溶解度低、溶胶稳定性差、流动性不好等,限制了魔芋的广泛用途[6]。
因此,要深度开发利用魔芋资源,改善其性能,扩大其应用范围,必须对其进行改性研究。
目前,魔芋类高吸水性树脂主要有魔芋粉接枝丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等树脂产品[7211]。
其中丙烯腈类树脂水解物吸水率较高,但工艺复杂,残余腈基有毒;丙烯酸类树脂吸水率较高,但耐盐性差;丙烯酰胺类树脂耐盐性较高,但吸水率较低[12215]。
本文为提高吸水性树脂在实际环境中的适应性,以魔芋粉、丙烯酸和丙烯酰胺等为原料,通过在聚合物中引入非离子基团,从而制得吸水率高且耐盐性强的树脂。
1 试验111 原料与试剂魔芋粉,食品级,武汉群益魔芋制品有限公司提供;丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、氢氧化钠、无水乙醇、过硫酸钾、N,N′2亚甲基双丙烯酰胺(NMBA),均为分析纯,天津科密欧化学试剂开发中心生产。
112 魔芋粉的纯化将数克魔芋粉溶于40℃的去离子水中,室温下搅拌30min,静置2h,用G23玻璃砂芯漏斗抽滤,除去不溶杂质,保留滤液。
以95%的乙醇为沉淀剂,缓慢倒入并搅拌,所得的白色沉淀物用无水乙醇洗涤,置于红外灯下烘干至质量恒定,得到KGM。
113 接枝共聚物的合成取数克KGM和一定量的去离子水,加入到带有电动搅拌、冷凝管、温度计、滴液漏斗及导气管的250ml四口瓶中,在30～40℃下,通入氮气,搅拌60min,使KGM适当溶胀,以充分暴露其糖环上的活性部位。
停止加热后,继续搅拌并通入氮气,冷却至室温。
在糊化好的KGM中再加入一定体积的去离子水,通氮搅拌下加入过硫酸钾溶液,升温至反应温度,数分钟后加入交联剂,丙烯酰胺与一定中和度的丙烯酸混合液,反应一段时间后,停止通入氮气,并停止加热和搅拌,冷却至室温。
在所得产物中加入一定量的95%乙醇溶液,沉淀,无水乙醇洗涤数次,抽滤,并于50℃真空干燥至恒重,得到粗接枝共聚物。
114 接枝物的分离、提纯与表征称取一定量粗接枝共聚物,以丙酮为萃取剂,在So xhelt抽提器内抽提24h,以除去非接枝共聚物、均聚物和未反应的单体。
将抽提后的剩余物在50℃真空干燥至恒重,即得纯接枝共聚物。
为考察接枝共聚物的分离提纯效果,以与接枝共聚相同的条件先合成AA、AM与NMBA的共聚物P(AA2 AM2NMBA),冷却至室温后,加入一定量的KGM与之搅拌共混形成吸水树脂与KGM的共混物KGM/P(AA2AM-NMBA),干燥后以与接枝共聚物相同的抽提纯化方法进行分离提纯。
用Spect rum one型傅里叶变换红外光谱仪(Perkin2 Elmer公司)测试KGM、共混物以及纯化后的接枝共聚物的F TIR谱(K Br片),以证实接枝共聚反应的发生和接枝共聚物的生成。
115 吸(盐)水率测定准确称取200mg干燥过的接枝共聚树脂,放入1L烧杯中,加入500ml去离子水(019%的NaCl溶液),在室温下静置24h,待其充分吸水,用0115mm(100目)的标准筛过滤,所得树脂呈无色透明胶冻状。
按式(1)计算树脂的吸水(盐)率吸(盐)水率=[m(胶冻)-m(干树脂)]/m(干树脂)(1) 2 结果与讨论211 聚合体系的分离分析及F TIR表征在合成接枝共聚物时,既可生成接枝共聚物(KGM2g2AA2AM),也会生成非接枝的共聚物和均聚物,研究接枝共聚物的结构和性能时,必须从混合物中分离出接枝共聚物。
有研究者[16]利用蒸馏水洗的方式,从KGM2g2AA水凝胶体系中去除均聚物和未反应的单体。
在本实验的最佳反应条件下,对丙烯酸与丙烯酰胺(未加入KGM,加入相同量的交联剂)平行进行聚合反应。
在所得的产物・3951・ 第6期 张克举等:魔芋粉2丙烯酸2丙烯酰胺接枝共聚合成高吸水树脂中,分两部分进行实验,(1)加入丙酮,室温静置24h ,全部溶解。
(2)以丙酮为萃取剂,在Soxhelt 抽提器内抽提24h 。
将抽提后的滤纸在50℃恒温干燥至恒重。
经称量知原滤纸包裹的样品被完全抽提掉。
故能保证在本实验条件下,非接枝的共聚物和均聚物被除掉。
故本实验所得的粗接枝共聚物,以丙酮为萃取剂,在Soxhelt 抽提器内抽提24h ,可除去非接枝的共聚物和均聚物,得到纯接枝共聚物。
图1 KGM 和接枝共聚物的IR 谱图Fig 11 Infrared spectrum of KGM and graft copolymer1—KGM ;2—KGM 2g (AA 2AM )图1中1、2分别是魔芋粉和接枝共聚物的IR 谱图,图2中1、2分别是共混物抽提前和抽提后的IR 谱图,该图谱以K Br 压片法制样测得。
由图1中1可知,KGM 在3460cm -1处出现—O H 宽伸缩振动吸收谱带,2887、1432、1380cm -1处出现—CH 2—伸缩振动吸收峰;1733cm -1处为乙酰羰基—CO 的吸收峰,1647cm -1处为KGM 中被约束的结晶水的面内变形振动峰[17]。