阳离子瓜尔胶与丙烯酰胺接枝共聚物的制备研究

广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY化工与材料2009年11月第11期（总第132期）1引言20世纪70年代以来，对天然高分子进行改性的研究目前一直呈上升趋势。目前，研究较多的天然改性高分子包括淀粉类[1-2]、壳聚糖类[3]接枝共聚改性等。但是，将丙烯酰胺接枝到阳离子瓜尔胶上制备共聚物的研究尚未见报道。因此，本实验以硝酸铈铵为引发剂，引发丙烯酰胺和阳离子瓜尔胶（CG40）进行接枝聚合反应制得pAAm-g-CG40，并研究了其在不同反应条件下的接枝共聚规律。2实验部分2.1原料和试剂阳离子瓜尔胶CG40(工业级，上海高维化学有限公司)；丙烯酰胺AM(分析纯，湖北大学化工厂)；硝酸铈铵CAN(化学纯，中国医药集团上海化学试剂公司)；对苯二酚(分析纯，河南焦作市化工厂三厂)，其余试剂均为分析纯。2.2接枝共聚物pAAm-g-CG40的制备将1gCG40分散于40ml蒸馏水中，倒入装有搅拌器、温度计和氮气管的三口烧瓶中。在氮气保护下，搅拌，升温至预定反应温度，再加入一定浓度的CAN溶液20ml以引发CG40产生多糖自由基。约10min后，逐滴加入一定浓度的单体水溶液40ml。反应至预定时间后，加入少量阻聚剂对苯二酚终止反应[4]，停止搅拌，切断N2。产物冷却至室温后用乙醇进行沉淀、过滤，在低于50℃的真空干燥器中干燥至恒重，得接枝共聚粗产物。2.3接枝共聚粗产物的提纯将粗产物在60∶40(体积比)[5]的乙二醇和醋酸混合溶剂中浸泡24h后，过滤。将滤液倒入乙醇中看是否有均聚物PAM沉淀出来[6]。此过程反复操作多次，直至滤液在乙醇中无沉淀产生为止。将提纯后的接枝共聚物再次置于真空干燥器中干燥。接枝率（G%）和接枝效率（GE%）由以下公式计算[4]：接枝率（G%）=(W2-W0)/W0×100%接枝效率（GE%）=(W2-W0)/(W1-W0)×100%式中，W0、W1和W2分别为CG40、接枝共聚粗产物、接枝共聚物的质量（g）。2.4接枝共聚物的红外测试分别将干燥的CG40、pAAm-g-CG40和PAM制成KBr压片，在NICOLET170SX（美国）红外仪上进行扫描，其扫描范围为4000~400cm-1。3结果与讨论3.1IR谱图分析CG40、pAAm-g-CG40和PAM的IR谱图如图3-1-1所示。从（图3-1-1，c）可见，3408~3372cm-1处的宽峰是由CG40上的-OH吸收振动所致。2923cm-1处的吸收峰归属于与季铵盐基团中N原子相连的-CH3的伸缩振动所致。而1454cm-1的峰为-CH2的剪切振动，1424cm-1和1381cm-1处的峰为-CH3中的-CH对称吸收振动峰。在PAM的IR谱图（图3-1-1，b）中，出现在3388cm-1和3206cm-1处的峰属于-NH2基团中N-H的伸缩振动。位于1652cm-1和1634cm-1处的两个强吸收峰是PAM的特征吸收峰———酰胺-Ⅰ带（CO伸缩振动）和酰胺-Ⅱ带（NH伸缩振动）。1421cm-1和2942cm-1处的峰则归属于C-N和C-H的伸缩振动。pAAm-g-CG40的IR谱图如（图3-1-1，a）所示。与（图3-1-1，c）相比较可以看出，3411cm-1处的宽峰是由CG40上的―OH振动峰与PAM上的-NH振动峰重叠所致。在1658cm-1和1616cm-1处出现的两个强吸收峰分别是PAM的酰胺-Ⅰ带和酰胺-Ⅱ带特征吸收峰。由于PAM已从产物中除去，所以这些特征吸收峰的出现证明丙烯酰胺确实已经接枝到CG40上了[7]。ν/cm-1图3-1-1pAAm-g-CG40（a）、PAM（b）和CG40（c）的IR谱图【作者简介】黎丽华（1977－），女，硕士，广西桂林人，主要从事环境影响评价、环境保护设计等工作。阳离子瓜尔胶与丙烯酰胺接枝共聚物的制备研究黎丽华1，何东保2（1.广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁530023；2.武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430072）【摘要】以硝酸铈铵(CAN)为引发剂，采用水溶液聚合法，制备了阳离子瓜尔胶与丙烯酰胺的接枝共聚物（pAAm-g-CG40）。研究了引发剂浓度、单体浓度、反应温度以及反应时间等因素对接枝反应的影响，当CG40浓度为10g/L,硝酸铈铵浓度为3mmol/L,丙烯酰胺浓度为0.7mol/L,反应温度和时间分别为50℃和4h时，接枝率和接枝效率达最大值。并对接枝共聚物进行红外谱图分析，证实了接枝反应的发生。【关键词】阳离子瓜尔胶；丙烯酰胺；接枝共聚【中图分类号】TS727【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(2009)11－10－0210（下转第32页）3.2反应条件对接枝共聚的影响3.2.1引发剂浓度对接枝共聚反应的影响硝酸铈铵CAN是接枝共聚