羥基化改性木質素磺酸鈉/丙烯酸接枝共聚物的制備及研究

鄒陽雪　狄玉麗

【摘 要】文章用過氧化氫為氧化劑、氫氧化鐵為催化劑，制備羥基化改性木質素磺酸鈉（HLS）。再用羥基化木質素磺酸鈉為原料，丙烯酸（AA）為單體，過硫酸鉀（KPS）為引發劑，在水溶液環境中進行接枝反應制備羥基化木質素磺酸鈉接枝丙烯酸共聚物（HLS-AA）。研究了溫度對接枝產率的影響。實驗結果表明最佳反應條件為：反應溫度70℃，在該條件下羥基化木質素磺酸鈉的接枝產率最大產率為121%。對羥基化木質素磺酸鈉的接枝改性提高了其化學活性，為木質素磺酸鈉開發利用提供了新的方向。

【關鍵詞】木質素磺酸鈉;過氧化氫;丙烯酸;接枝改性

中圖分類號： O647.3;X703 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）19-0083-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.038

0 前言

自東漢蔡倫發明造紙術一來，我國對紙的應用越來越廣泛，如課本、衛生紙、包裝袋等，可以說在生活中無處不在。但是造紙必然要產生大量的制漿造紙廢液[1-3]，而來自廢液的木質素磺酸鈉是自然界中第二大可再生資源[6]，將“黑液”排放或焚燒造成了極大的浪費和環境污染。

對木質素磺酸鈉的開發利用通常是將其制成復合材料，比一般的材料具有更加耐磨、耐水、耐化學腐蝕、不易燃燒的優勢，木質素磺酸鈉分子中活性基團種類多，但是不均一，故而進行接枝改性，使其官能團活性更均一，與其他材料相容性更大[4]。文章用木質素磺酸鈉為原料，氫氧化鐵為催化劑，過氧化氫為氧化劑，對木質素磺酸鈉進行羥基化改性，以增多接枝活性位點[5-7]。再用羥基化木質素磺酸鈉與丙烯酸接枝共聚，提高木質素磺酸鈉利用價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料和儀器

主要實驗材料有木質素磺酸鈉、丙烯酸、過硫酸鉀、氫氧化鈉、稀鹽酸、氫氧化鐵、過氧化氫、亞硫酸氫鈉。主要儀器有FTIR-650型傅里葉變換紅外光譜儀、SHZ-D（Ⅲ）型循環水式真空泵、101型電熱鼓風烘箱。

1.2 實驗原理

1.2.1 傅里葉變換紅外光譜分析（FTIR）

采用FTIR-650型傅里葉變換紅外光譜儀，制備光譜純溴化鉀（KBr）壓片測投射紅外光譜，設置掃描范圍為4000-400cm-1，掃描次數為32次，分辨率為4cm-1。

1.2.2 制備過程

將10g木質素磺酸鈉、0.2g催化劑裝入三口燒瓶中，50℃下逐漸滴加50ml過氧化氫，反應1h后，制得HLS。將10g羥基化改性木質素磺酸鈉、0.2g引發劑裝入三口燒瓶，再取10ml丙烯酸于恒壓滴液漏斗中，調節滴液速率為3滴/s。調節水浴鍋溫度，反應3h后，制得HLS-AA，計算接枝產率。

W為接枝改性產率，M0為接枝改性的質量，M1為不添加丙烯酸，其余實驗條件與接枝改性相同的產物質量。

2 結果與討論

2.1 溫度對接枝率的影響

由表1分析可知，反應初期隨溫度升高接枝率增大，此時反應體系中的單體活性逐步增大，反應速度加快;當溫度超過70℃時，引發劑活性不再增大，有副反應發生，體系中各基團的活性也在降低，從而致使接枝產率降低。因此，最佳反應溫度為70℃時有最大接枝率為121%。

2.2 HLS-AA的紅外表征

圖1的a曲線為木質素磺酸鈉，b曲線為HLS-AA。對比紅外光譜圖可知：a曲線中有木質素磺酸鈉特征峰，例如1283cm-1和1038cm-1的磺酸基特征峰，1116cm-1為苯環上-CH的面內變形振動;b曲線中1690cm-1附近出現明顯羰基C=O的伸縮振動峰，并且1145cm-1附近的醚鍵C-O伸縮振動峰增強，3400cm-1附近的羧基-OH伸縮振動峰增強[6-8]，其它特征峰沒有明顯改變。表明羥基化木質素磺酸鈉成功與丙烯酸發生接枝反應，并保留了木質素磺酸鈉原有骨架。

3 結論

（1）隨著溫度升高，HLS-AA接枝率增大，當溫度超過70℃時，由于引發劑活性不再增大以及發生副反應，接枝率反而下降。因此最佳反應溫度為70℃時有最大接枝率為121%。

（2）紅外結果表明羥基化木質素磺酸鈉與丙烯酸發生了接枝反應，并保留了木質素磺酸鈉原有的基本骨節結構。

【參考文獻】

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