丙烯酸/丙烯酸丁酯對細菌纖維素表面接枝改性的研究

顧森林 楊鑫 林夢睫 雷吉 孫燕

摘 要：本文研究了丙烯酸和丙烯酸丁酯對細菌纖維素的表面接枝改性。結果顯示丙烯酸改性后的細菌纖維素膜吸水率提高，丙烯酸/丙烯酸丁酯復合改性后的細菌纖維素膜的吸水率下降。

關鍵詞：丙烯酸；丙烯酸丁酯；改性；細菌纖維素

纖維素是自然界中存在量極其豐富且具有生物可降解性的生物合成高分子材料，這種可再生資源與人類的衣食住行關系非常密切并且其在許多技術領域中發揮重要作用[ 1 ]。

近年來的研究發現某些微生物也可高效地合成纖維素，并且這種細菌纖維素比植物纖維素顯示出更優異的性能，如結晶度更高等[ 2 ]。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品

過硫酸銨，江蘇強盛功能化學股份有限公司；亞硫酸氫鈉，廣東省化學試劑工程技術研究開發中心；丙烯酸丁酯和丙烯酸均購自上海化學試劑采購供應五聯化工廠。

1.2 不同改性劑對細菌纖維素表面性能影響實驗

加入一定量的細菌纖維素和水在三口燒瓶中，固定溫度80℃反應，反應一定的時間后，加入氧化劑和引發劑過硫酸銨（變量），攪拌十分鐘后，放入丙烯酸或者丙烯酸/丙烯酸丁酯（不同配比）單體，然后加入還原劑亞硫酸氫鈉，上升到需要的反應溫度，反應時間（1h），升溫或加入適量氫氧化鈉保溫一定時間（20min），后將三口燒瓶移出水浴，冷卻至室溫，即為細菌纖維素改性產物。

2 結果與討論

2.1 改性纖維素膜的紅外光譜分析

圖1是丙烯酸/丙烯酸丁酯接枝改性細菌纖維素的產物的紅外光譜圖。

由圖1B和C可以看出丙烯酸/丙烯酸丁酯改性后的細菌纖維素膜在1735cm-1處出現一個吸收峰，這應該歸屬于酯基的特征峰，而純的丙烯酸改性細菌纖維素的紅外曲線上（圖1A）不存在此峰。

而在1650cm-1處沒有出現C=C雙鍵的特征吸收峰，說明發生了自由基聚合反應。

（A：丙烯酸改性纖維素膜；B、C、D分別是用量比丙烯酸∶丙烯酸丁酯引發劑∶氧化劑∶還原劑=1∶1∶2∶2∶4，1∶1∶1∶1∶2，1∶1∶1.5∶0.5∶2）

2.2 改性纖維素膜的拉伸性能分析

（a：丙烯酸改性纖維素膜；b、c、d分別是用量比丙烯酸∶丙烯酸丁酯引發劑∶氧化劑∶還原劑=1∶1∶2∶2∶4，1∶1∶1∶1∶2，1∶1∶1.5∶0.5∶2）

由圖2可見，丙烯酸/丙烯酸丁酯單體混合物接枝改性的細菌纖維素膜的應力屈服時間有所提升。

2.3 改性纖維素膜的吸水率分析

由圖3可知，與丙烯酸改性細菌纖維素材料相比，利用丙烯酸/丙烯酸丁酯復合改性的細菌纖維素的吸水性能降低。可以利用復合改性控制改性纖維素的吸水性能。

（a：丙烯酸改性纖維素膜；b、c、d分別是用量比丙烯酸∶丙烯酸丁酯引發劑∶氧化劑∶還原劑=1∶1∶2∶2∶4，1∶1∶1∶1∶2，1∶1∶1.5∶0.5∶2）

3 結論

本研究的結論是丙烯酸/丙烯酸丁酯單體混合物接枝改性的細菌纖維素膜的應力屈服時間有所提升；且吸水率較低。

參考文獻：

[1] Bie Lecki Stanislaw，Krystynowicz Alina，Turkiewicz Marianna，et al.Bacterial Cellulose[M].Biopolymers Weinheim： Wiley-VCH Verlag Gmb H，2002，5：37-90.

[2] 賈士儒，歐竑宇.細菌纖維素的生物合成及其應用[J].化工科技市場，2001，2：21-23.

基金項目：浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）

項目編號：2015R423072

作者簡介：顧森林（1993-），男，浙江人；孫燕（1978-），女，山東人，博士，研究方向：生物醫用高分子。