胡曉黎，苑化彬，佐 潔，任 虹，杜未林

（四川文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，四川 達(dá)州 635000）

纖維素作為自然界儲量最豐富的天然生物質(zhì)資源，它由D-吡喃型葡萄糖苷鍵連接而成的高分子多糖，是天然的可再生生物質(zhì)高分子材料，來源廣泛，可生物降解；分子中存在大量易于反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)，作為改性基質(zhì)，［1-2］改性后可被廣泛用于各類醫(yī)用材料、金屬離子污染物吸附劑等.［3-5］目前，纖維素的改性主要分為氧化改性、酯化改性、醚化和接枝改性等，［5-8］改性主要集中于微晶等纖維素.以脫脂棉作為纖維素改性基質(zhì)的研究較少，本文僅就脫脂棉在不同堿化條件下的羧甲基化改性的不同工藝進(jìn)行初步比較研究.合成路線見圖1.

圖1 羧甲基纖維素合成路線

1 實驗部分

1.1 實驗試劑與儀器

1.1.1 實驗試劑

氯乙酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限責(zé)任公司；脫脂棉，興化市健康脫脂棉有限公司；其余試劑均為分析純，購自成都市科龍化工試劑廠.

1.1.2 實驗儀器

傅里葉變換紅外光譜儀FTIR-7600，天津港東科技發(fā)展股份有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱101-2AB，天津市泰斯儀器有限公司；分析天平AB204-N，蘇州市中澤儀器有限公司；電子調(diào)溫電熱套DZTW，天津市泰斯儀器有限公司.

1.2 羧甲基脫脂棉纖維素的制備［9-10］

（1）取5g脫脂棉于圓底燒瓶中，加入22ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%NaOH溶液，堿化一小時.4.167g氯乙酸溶于3ml蒸餾水中，即脫脂棉纖維素（單元）與氯乙酸物質(zhì)的量之比為7:10，［11］逐滴加入燒瓶中.保溫65℃，每20-30min測pH值，并用NaOH溶液將pH值調(diào)節(jié)在8-10之間.反應(yīng)7h后，用稀HCl調(diào)pH值至3，蒸餾水洗至中性，抽濾，于80℃烘干得1#樣品.

（2）重復(fù)（1）的制備過程，氯乙酸用量為8.334g，即脫脂棉纖維素（單元）與氯乙酸物質(zhì)的量之比為7:20，得2#樣品.

（3）取5g脫脂棉于圓底燒瓶中，加入過量25%NaOH溶液，堿化一小時，將脫脂棉中液體吸除.將4.167g氯乙酸溶于3ml水溶液，與11ml25%NaOH溶液混合，即氯乙酸與氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為1:1，加入圓底燒瓶中.保溫65℃，每20-30min測其pH值，用NaOH溶液將pH值調(diào)節(jié)在8-10之間.反應(yīng)7h后，用稀HCl調(diào)pH值至3，蒸餾水洗至中性，抽濾，于80℃烘干得3#樣品.

1.3 羧甲基脫脂棉纖維素取代度測定［11］

氫氧化鈉與鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制配制0.2mol/LNaOH粗溶液，以酚酞為指示劑，用鄰苯二甲酸氫鉀進(jìn)行標(biāo)定，測得NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.1984mol/L；配制0.1mol/LHCl粗溶液.以酚酞為指示劑，用上述NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定，測得HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.1043mol/L.

羧甲基脫脂棉取代度測定準(zhǔn)確稱取一定量剪碎羧甲基脫脂棉，加入20.00mlNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、20ml蒸餾水，靜置半小時.以酚酞為指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液剛剛褪色為止，記錄所用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積.

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外圖譜分析

脫脂棉以及羧甲基脫脂棉產(chǎn)品，剪刀剪碎，以KBr壓片，掃描并記錄其紅外吸收光譜.紅外譜圖見圖2.

圖2 脫脂棉及羧甲基脫脂棉纖維素紅外光譜圖

從圖2可以看出，脫脂棉在3442cm-1處出現(xiàn)一個較寬的羥基的吸收峰；2888cm-1處的吸收峰對應(yīng)-CH2、CH的伸縮振動，1056cm-1處的吸收峰為C-O-C的伸縮振動.在脫脂棉羧甲基化之后，在1733cm-1的位置，出現(xiàn)了一個非常強(qiáng)的羧基的-C=O的伸縮振動峰，說明羧甲基化取代成功.

2.2 取代度的測定

樣品羧甲基取代度測定數(shù)據(jù)見表1.

表1 樣品羧甲基取代度分析數(shù)據(jù)

取代度（DS）的公式［12］如下：

其中n1為樣品中羧甲基含量；n2為所取樣品中糖原的物質(zhì)的量;m為所取樣品質(zhì)量.根據(jù)所得結(jié)果計算平均取代度，詳見表1.

實驗結(jié)果表明，2#樣品取代度較1#樣品高，說明氯乙酸用量對取代度有影響，在一定范圍內(nèi)，增加氯乙酸用量，有利于提高脫脂棉羧甲基化取代程度.堿化完成后吸除多余的堿液的工藝過程，羧甲基脫脂棉取代度略低于不吸除的過程，說明多余堿液在后續(xù)羧甲基化過程中依然在起作用.

結(jié) 論

本文探討了不同堿化方式對脫脂棉羧甲基化的影響，用酸堿滴定測定了其取代，并用紅外光譜圖對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步表征.結(jié)果表明，脫脂棉在1733cm-1處新增加強(qiáng)烈的羧基吸收峰，說明羧甲基取代成功.對3個樣品進(jìn)行取代度分析，結(jié)果表明：2#樣品取代度最高.所用合成工藝條件為：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%NaOH溶液，脫脂棉纖維素（單元）與氫氧化鈉物質(zhì)的量之比為1:4，堿化一小時，加入脫脂棉纖維素（單元）與氯乙酸物質(zhì)的量之比為7:20的氯乙酸溶液，保溫65℃，其間保持pH值在8-10，反應(yīng)時間為7h.