CN107312127A - 一种化学改性结冷胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学改性结冷胶领域，具体涉及一种化学改性结冷胶的制备方法，以过硫酸钾为引发剂，丙烯酰胺为接枝单体，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚为交联剂，制备接枝共聚物。获得的改性结冷胶吸水增强，在较低结冷胶与丙烯酰胺比例的条件下也能获得高的接枝率，使结冷胶具有更广阔的应用前景。本发明操作简便，成本较低；制得的改性结冷胶可用做吸附剂在工业废水中发挥很大作用，还被应用于药物控释、生物医学工程以及填充传导等领域。

Description

一种化学改性结冷胶的制备方法
技术领域
本发明属于化学改性结冷胶领域，具体涉及一种化学改性结冷胶的制备方法。
背景技术
结冷胶是由革兰氏阴性细菌（speptomonas paucimobilis）产生的新型微生物多糖。由于其功能性能好，透明度高，耐酸耐热性好，兼容性好等优点，已广泛应用于食品，药品生产，化工等领域。
目前，为扩展和提高结冷胶的功能性，许多研究者对结冷胶进行了化学修饰和复合改性，通过衍生化、交联、共混、形成互穿高分子网络等方式，使其性能得到进一步改进或获得新的特性，从而得到更广泛的应用。现有文献曾报道过通过微波辅助的方法将丙烯酰胺接枝共聚到结冷胶大分子主链上，所得到的接枝共聚物没有细胞毒性明显延缓了药物的释放时间。但是丙烯酰胺单体浓度对接枝共聚反应影响较大，需要在较高浓度的丙烯酰胺条件下才能获得高的接枝率。另外研究已知过量丙烯酰胺可致癌，使得这种改性结冷胶应用前景受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学改性结冷胶的制备方法，在较低的结冷胶与丙烯酰胺比例的条件下也能获得高的接枝率，使结冷胶具有更广阔的应用前景。
本发明的一种化学改性结冷胶的制备方法，以过硫酸钾为引发剂，丙烯酰胺为接枝单体，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚为交联剂，制备接枝共聚物。
所述制备方法具体操作如下：将结冷胶溶解在150mL蒸馏水中，置于20~40℃恒温水浴锅中恒温搅拌并通氮气保护，待结冷胶完全溶解后加入丙烯酰胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚搅拌，待水浴温度达到50~70℃并且在完全无氧条件下，加入过硫酸钾并搅拌反应3~5 h，反应物经后续纯化处理得到改性结冷胶。
所述结冷胶与所述丙烯酰胺的质量比为1:5~15。
所述结冷胶与三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的质量体积比为1:0.085~0.42。
所述结冷胶与所述过硫酸钾的质量比为1:0.2~0.4。
所述后续纯化处理包括以下步骤：在反应物中边搅拌边倒入体积比为1~4:1的乙醇/水混合溶剂沉降，沉降物用体积比为1~4:1的乙醇/水混合溶剂充分洗涤，后用体积比为1~4:1的乙醇/水混合溶剂浸泡12~24 h，过滤，干燥即得改性结冷胶。
本发明化学改性的主要作用机理是在聚合过程中，过硫酸钾引发剂在加热下分解产生硫酸根阴离子自由基。然后硫酸根自由基与结冷胶链反应，破坏了结冷胶中D-葡萄糖的环结构，导致形成一些更活泼的基团，如烷氧基。同时硫酸根自由基攻击丙烯酰胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚分子，导致丙烯酰胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚自由基的形成。在反应位点附近的单体分子结冷胶，丙烯酰胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚成为由链起始产生的自由基的受体，其后自身成为邻近分子的自由基供体，这导致接枝链无限增长。在链增长期间，聚合物链与交联剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的末端乙烯基反应。然后，共聚物由逐渐形成的交联和网络结构构成，得到改性结冷胶。
本发明的显著优点在于：
（1）化学改性结冷胶可使结冷胶吸水增强，溶胀性能提高，出现多孔结构，在较低结冷胶与丙烯酰胺比例的条件下也能获得高的接枝率；
（2）本发明操作简便，成本较低；
（3）本发明制得的改性结冷胶可用做吸附剂在工业废水中发挥很大作用，还被应用于药物控释、生物医学工程以及填充传导等领域。
附图说明
图1为未经改性结冷胶表面扫描电镜图；
图2为实施例3中改性结冷胶表面扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1：
将0.3 g结冷胶溶解在150 mL蒸馏水中恒温不断搅拌60 min。然后将15 g丙烯酰胺和85 μL 的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入到结冷胶溶液中并搅拌30 min，装置充满氮气至少30 min饱和以除去溶解氧。并且水浴温度达到70℃，加入0.2 g过硫酸钾并反应4 h以引发接枝共聚物。通过将乙醇/水混合物（4:1，v / v）倒入反应混合物中使改性的结冷胶沉淀。过滤沉淀物，高速搅拌下用乙醇/水混合物（4:1，v / v）充分洗涤数次，然后用乙醇/水混合物（4:1，v / v）浸泡24 h。通过过滤收集改性结冷胶，并在50℃鼓风干燥箱中干燥即得改性结冷胶。
制得的改性结冷胶与未经化学改性的结冷胶相比，接枝率达到3417.72%。
实施例2：
将0.3 g结冷胶溶解在150 mL蒸馏水中恒温不断搅拌60 min。然后将15 g丙烯酰胺和170 μL 的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入到结冷胶溶液中并搅拌30 min，装置充满氮气至少30 min饱和以除去溶解氧。并且水浴温度达到70℃，加入0.3 g过硫酸钾并反应4 h以引发接枝共聚物。通过将乙醇/水混合物（4:1，v / v）倒入反应混合物中使改性的结冷胶沉淀。过滤沉淀物，高速搅拌下用乙醇/水混合物（4:1，v / v）充分洗涤数次，然后用乙醇/水混合物（4:1，v / v）浸泡24 h。通过过滤收集改性结冷胶，并在50℃鼓风干燥箱中干燥即得改性结冷胶。
制得的改性结冷胶与未经化学改性的结冷胶相比，嫁接率达到3394.32%。
实施例3：
将0.3 g结冷胶溶解在150 mL蒸馏水中恒温不断搅拌60 min。然后将10 g丙烯酰胺和260 μL 的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入到结冷胶溶液中并搅拌30 min，装置充满氮气至少30 min饱和以除去溶解氧。并且水浴温度达到60℃，加入0.3 g过硫酸钾并反应4 h以引发接枝共聚物。通过将乙醇/水混合物（4:1，v / v）倒入反应混合物中使改性的结冷胶沉淀。过滤沉淀物，高速搅拌下用乙醇/水混合物（4:1，v / v）充分洗涤数次，然后用乙醇/水混合物（4:1，v / v）浸泡24 h。通过过滤收集改性结冷胶，并在50℃鼓风干燥箱中干燥即得改性结冷胶。
制得的改性结冷胶与未经化学改性的结冷胶相比，接枝率达到3590.79%。如图1和2所示，图1为未经化学改性的结冷胶，基本无孔洞；图2为制得的改性结冷胶的孔直径为2.831 μm，分形维数为3.256。
实施例4：
将0.3 g结冷胶溶解在150 mL蒸馏水中恒温不断搅拌60 min。然后将10 g丙烯酰胺和345 μL 的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入到结冷胶溶液中并搅拌30 min，装置充满氮气至少30 min饱和以除去溶解氧。并且水浴温度达到70℃，加入0.3 g过硫酸钾并反应4 h以引发接枝共聚物。通过将乙醇/水混合物（4:1，v / v）倒入反应混合物中使改性的结冷胶沉淀。过滤沉淀物，高速搅拌下用乙醇/水混合物（4:1，v / v）充分洗涤数次，然后用乙醇/水混合物（4:1，v / v）浸泡24 h。通过过滤收集改性结冷胶，并在50℃鼓风干燥箱中干燥即得改性结冷胶。
制得的改性结冷胶与未经化学改性的结冷胶相比，接枝率达到3169.43%。
实施例5：
将0.3 g结冷胶溶解在150 mL蒸馏水中恒温不断搅拌60 min。然后将5 g丙烯酰胺和420 μL 的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入到结冷胶溶液中并搅拌30 min，装置充满氮气至少30 min饱和以除去溶解氧。并且水浴温度达到70℃，加入0.4 g过硫酸钾并反应4 h以引发接枝共聚物。通过将乙醇/水混合物（4:1，v / v）倒入反应混合物中使改性的结冷胶沉淀。过滤沉淀物，高速搅拌下用乙醇/水混合物（4:1，v / v）充分洗涤数次，然后用乙醇/水混合物（4:1，v / v）浸泡24 h。通过过滤收集改性结冷胶，并在50℃鼓风干燥箱中干燥即得改性结冷胶。
制得的改性结冷胶与未经化学改性的结冷胶相比，接枝率达到2962.25%。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的技术人员可从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种化学改性结冷胶的制备方法，其特征在于：以过硫酸钾为引发剂，丙烯酰胺为接枝单体，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚为交联剂，制备接枝共聚物。
2.根据权利要求1所述的化学改性结冷胶的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体操作如下：将结冷胶溶解在150 mL蒸馏水中，置于20~40℃恒温水浴锅中恒温搅拌并通氮气保护，待结冷胶完全溶解后加入丙烯酰胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚搅拌，待水浴温度达到50~70℃并且在完全无氧条件下，加入过硫酸钾并搅拌反应3~5 h，反应物经后续纯化处理得到改性结冷胶。
3.根据权利要求1所述的化学改性结冷胶的制备方法，其特征在于：所述结冷胶与所述丙烯酰胺的质量比为1:5~15。
4.根据权利要求1所述的化学改性结冷胶的制备方法，其特征在于：所述结冷胶与三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的质量体积比为1:0.085~0.42。
5.根据权利要求1所述的化学改性结冷胶的制备方法，其特征在于：所述结冷胶与所述过硫酸钾的质量比为1:0.2~0.4。
6.根据权利要求1所述的化学改性结冷胶的制备方法，其特征在于：所述后续纯化处理包括以下步骤：在反应物中边搅拌边倒入体积比为1~4:1的乙醇/水混合溶剂沉降，沉降物用体积比为1~4:1的乙醇/水混合溶剂充分洗涤，后用体积比为1~4:1的乙醇/水混合溶剂浸泡12~24 h，过滤，干燥得到改性结冷胶。
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