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1、羧甲基纤维素基互穿网络水凝胶的合成及应用羧甲基纤维素 (CMC)是一种可再生的天然高分子化合物, 因其良好的水溶性、生物可降解性和无毒无污染等特征而被广泛地应用于食品、造纸、纺织、日化、医药卫生和石油工业等领域。 CMC分子结构中含有大量的羟基和羧基 , 羟基具有一定的反应活性 , 可以通过物理交联或化学交联的方法形成水凝胶 , 羧基具有较好的 p H 响应性和络合作用 , 从而被应用于各种功能性水凝胶的制备。目前报道的大部分是单一的羧甲基纤维素水凝胶, 同时羧甲基纤维素基水凝胶也存在易脆、强度低等缺点 , 因此寻找制备易于加工成型的高强度的羧甲基纤维素基水凝胶的方法 , 探究水凝胶的结构与性
2、能的关系从而挖掘其潜在的用途是羧甲基纤维素基水凝胶研究领域的一个重要方向。本文以CMC为第一网络 , 采用互穿网络聚合物(IPN) 分步合成法和一步合成法, 成功制备了两种不同类型的羧甲基纤维素基水凝胶 , 通过 FTIR、SEM、 TGA和 XRD等测试手段表征了两种水凝胶的结构, 并分别探讨了其潜在的应用领域。1、以 40wt%的乙醇水溶液为溶剂 , 过硫酸钾为引发剂 (KPS),N,N- 亚甲基双丙烯酰胺 (MBA)为交联剂 , 利用两种亲水性不同的聚合物 CMC和聚丙烯酸甲酯 (PMA), 采用 IPN 分步合成法制备了 CMC/PMA IPN水凝胶。实验结果表明 : 这种水凝胶具有比
3、较好的互穿网络结构以及良好的 p H 响应性 ;PMA分子的引入增强了 CMC水凝胶的热稳定性 ; 通过对亚甲基蓝的吸附实验发现 ,CMC/PMAIPN 水凝胶对亚甲基蓝的最佳吸附浓度为 100mg/L, 吸附时间为 48h,p H 为 7 左右 , 此时最大吸附量为2370mg/g。2、在分步合成法的基础上 , 采用 IPN 一步合成法制备了 CMC/PMAIPN 水凝胶 , 既简化了实验步骤 , 同时也更有利于形成较好的 IPN 结构。探讨了丙烯酸甲酯 (MA)单体的用量和 MBA的用量对 CMC/PMAIPN 水凝胶力学性能及热稳定性的影响。研究发现随着 MA单体用量的增加 , 或者 M
4、BA用量的增大 ,CMC/PMA IPN水凝胶的力学性能越好 ; 水凝胶的热稳定性随着 PMA组分的增加有所提高 , 另外 , 对苯酚溶液的吸附实验发现该水凝胶有望在中性条件下应用于有机物的吸附领域。3、以 CMC和壳聚糖 (CTS)为原料 , 戊二醛 (GA)为交联剂 , 结合 IPN 一步合成法和乳化交联法成功制备了 CMC/CTSIPN 水凝胶微球 , 该微球粒径均一 , 有着良好的三维网络结构和热稳定性 ;CMC/CTS IPN水凝胶微球处理白水对其阳离子需求量有较大的影响 , 随着 CMC/CTS水凝胶微球用量的逐渐增大 , 微球中 CTS含量的增加 , 阳离子需求量降低效果越明显 , 当 CMC与 CTS按质量比 1:2 合成出的 CMC/CTS水凝胶微球的用量为 20g/L, 温度为 40, 反应时间为 15min 时 , 阳离子需求量下降了72.89%, 取得了较理想的结果。