一種超聲微波制備水葫蘆羧甲基纖維素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及羧甲基纖維素制備領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種超聲微波制備水葫蘆羧甲基纖維素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素是地球上儲量最古老、儲量最豐富的可再生資源，主要來源于樹木、棉花、麻、谷類植物及一些草本植物，由植物的光合作用產(chǎn)生。纖維素被普遍認(rèn)為是人類最寶貴的可再生資源，它以來源廣泛，并具有生物降解性、生物相容性和易衍生化的特點，不僅被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙和木材工業(yè)，而且也將成為未來的主要化工原料之一。
[0003]水葫蘆原產(chǎn)于南美洲，于1901年開始引入中國。在我國，水葫蘆極其強(qiáng)大的繁殖能力以及對環(huán)境的適應(yīng)性水體富營養(yǎng)化，使得水葫蘆在河流水道瘋狂繁殖，短時間內(nèi)，占領(lǐng)河流水道，造成河道嚴(yán)重堵塞，影響水上交通，嚴(yán)重的時候甚至引發(fā)水災(zāi)。
[0004]水葫蘆的干樣纖維素含量約18.03%，纖維素含量豐富。纖維素是由纖維二糖重復(fù)單元以1，4-β -苷鍵連接而成的鏈狀天然有機(jī)高分子，每個葡萄糖單元環(huán)上均有三個活潑羥基，由結(jié)晶相和非結(jié)晶相交錯形成的；其中非結(jié)晶相中大部分葡萄糖環(huán)上的羥基基團(tuán)處于游離狀態(tài)，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而結(jié)晶相纖維素中大量的羥基基團(tuán)，形成了數(shù)目龐大的氫鍵，致使纖維素分子間形成了高度有序的“網(wǎng)絡(luò)狀”結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)嚴(yán)重阻礙了化學(xué)試劑或者生物酶與纖維素表面的有效接觸和作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種超聲微波制備水葫蘆羧甲基纖維素的方法，其能有效解決纖維素化學(xué)活性不夠強(qiáng)并極大限制纖維素應(yīng)用范圍的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:
一種超聲微波制備水葫蘆羧甲基纖維素的方法，包括有以下步驟:
(1)稱取10?20重量份過100目篩的水葫蘆纖維素粉末，加入適量的5%?10%堿溶液，混勻，室溫下浸泡48h ；
(2)把步驟(I)中浸泡的水葫蘆纖維素抽濾，用清水洗滌三次，接著抽濾，然后置于40?60 °C的烘箱中烘干；
(3)稱取步驟(2)得到的堿化水葫蘆纖維素5?10重量份加入到適量的有機(jī)溶劑中，攪拌均勻；
(4)稱取適量氫氧化鈉固體，配制成lg/ml的NaOH溶液；
(5)在攪拌的條件下，將步驟(4)得到的氫氧化鈉加入到步驟(3)得到的水葫蘆纖維素中進(jìn)行堿化反應(yīng)；水浴35 °C下超聲堿化反應(yīng)20?40 min ;
(6)將步驟(5)所得的堿化纖維素抽濾，然后加入適量85%乙醇溶液；
(7)將7?15重量份的醚化試劑加入到(6)所得的物質(zhì)中，于50?70°C超聲微波下反應(yīng)20?40 min ；
(8)稱取I?4.5重量份的氫氧化鈉加入到步驟(7)所得的混合物中，在50?70°C超聲微波下反應(yīng)20?40 min ；
(9)將步驟(8)中的物質(zhì)進(jìn)行抽濾，加入85%乙醇洗滌；
(10)滴加濃度為0.1N的鹽酸至步驟(9)中物質(zhì)，至PH=7 ;抽濾，加入85%酒精，攪拌洗滌30 min ;同樣步驟重復(fù)一次；
(11)將步驟(10)所得的羧甲基纖維素置于40?60°C烘箱中烘干。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(I)所述的堿溶液是氨水。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述超聲微波頻率是40 kHz。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(3)中的有機(jī)溶劑為85%乙醇溶液。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(7)中的醚化試劑是氯乙酸。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知:
本發(fā)明采用超聲輻射技術(shù)，以水葫蘆纖維素為原料，對水葫蘆纖維素進(jìn)行化學(xué)改性，通過醚化反應(yīng)，使葡萄糖分子鏈中活潑羥基上的氫被功能基團(tuán)取代而得到纖維素醚，破壞纖維素分子內(nèi)和分子間很強(qiáng)的氫鍵作用，改善纖維素的溶解性合成羧甲基纖維素，如此增加了水葫蘆纖維素的化學(xué)活性，提高了產(chǎn)品的性能，更利于水葫蘆資源的應(yīng)用推廣，結(jié)果表明，超聲輻照合成工藝簡單、反應(yīng)速度快、反應(yīng)均勻、易于操作，并能降低反應(yīng)成本，縮短反應(yīng)時間，經(jīng)濟(jì)效率可觀，同時還實現(xiàn)了可再生資源纖維素的高效利用，合成水葫蘆羧甲基纖維素不僅將水葫蘆資源利用化，而且為解決水葫蘆環(huán)境問題的技術(shù)方法奠定了基礎(chǔ)，制備的水葫蘆羧甲基纖維素取代度和粘度高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0012]為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明制備的水葫蘆羧甲基纖維素的紅外光譜圖；
圖2本發(fā)明制備的水葫蘆羧甲基纖維素的SEM圖。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明公開一種超聲微波制備水葫蘆羧甲基纖維素的方法，包括有以下步驟:
(1)稱取10?20重量份過100目篩的水葫蘆纖維素粉末(即水葫蘆纖維素粉末的顆粒粒度為100目以上)，加入適量的5%?10%堿溶液，混勻，室溫下浸泡48h，所述的堿溶液是氨水；
(2)把步驟(I)中浸泡的水葫蘆纖維素抽濾，用清水洗滌三次，接著抽濾，然后置于40?60 °C的烘箱中烘干；
(3)稱取步驟(2)得到的堿化水葫蘆纖維素5?10重量份加入到適量的有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，所述有機(jī)溶劑為85%乙醇溶液；
(4)稱取適量氫氧化鈉固體，配制成lg/ml的NaOH溶液；
(5)在攪拌的條件下，將步驟(4)得到的氫氧化鈉加入到步驟(3)得到的水葫蘆纖維素中進(jìn)行堿化反應(yīng)；水浴35 °C下超聲堿化反應(yīng)20?40 min ;
(6)將步驟(5)所得的堿化纖維素抽濾，然后加入適量85%乙醇溶液；
(7)將7?15重量份的醚化試劑加入到(6)所得的物質(zhì)中，所述醚化試劑是氯乙酸，于50?70°C超聲微波下反應(yīng)20?40 min，所述超聲微波頻率是40 kHz ；
(8)稱取I?4.5重量份的氫氧化鈉加入到步驟(7)所得的混合物中，在50?70°C超聲微波下反應(yīng)20?40 min，所述超聲微波頻率是40 kHz ；
(9)將步驟(8)中的物質(zhì)進(jìn)行抽濾，加入85%乙醇洗滌；
(10)滴加濃度為0.1N的鹽酸至步驟(9)中物質(zhì)，至PH=7 ;抽濾，加入85%酒精，攪拌洗滌30 min ;同樣步驟重復(fù)一次；
(11)將步驟(10)所得的羧甲基纖維素置于40?60°C烘箱中烘干。
[0015]下面用具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0016]實施例1
稱取1g過100目篩的水葫蘆纖維素粉末于燒杯中，加入400ml 5%氨水溶液，攪拌均勻于室溫下浸泡48h。將處理后的水葫蘆纖維素洗滌抽濾，重復(fù)三次，并置于50°C的烘箱中烘干待用。稱取5g上述堿化后的水葫蘆纖維素于燒杯中，加入120ml的85%乙醇溶液，攪拌均勻后，慢慢滴入5ml的lg/ml NaOH溶液。把燒杯用保鮮膜封口，置于40 kHz的超聲儀中反應(yīng)30 min。將上述反應(yīng)物抽濾后，加入Ilg氯乙酸及適量85%乙醇，重新用保鮮膜封口并置于40 kHz的超聲儀中，升溫至70°C繼續(xù)反應(yīng)30 min。隨后滴加I ml的lg/ml NaOH溶液于上述混合液后再繼續(xù)反應(yīng)30min。取出產(chǎn)物抽濾，再加入85%乙醇洗滌抽濾。滴加濃度為0.1N的鹽酸于上述物質(zhì)中中和至pH=7 ;使用85%乙醇，攪拌洗滌30 min ；同樣步驟重復(fù)一次后，將產(chǎn)物置于50°C烘箱中烘干，獲得水葫蘆羧甲基纖維素。
[0017]實施例2
稱取Ilg過100目篩的水葫蘆纖維素粉末于燒杯中，加入450ml 7%氨水溶液，攪拌均勻于室溫下浸泡48h。將處理后的水葫蘆纖維素洗滌抽濾，重復(fù)三次，并置于40°C的烘箱中烘干待用。稱取6g上述堿化后的水葫蘆纖維素于燒杯中，加入130ml的85%乙醇溶液，攪拌均勻后，慢慢滴入6ml的lg/ml NaOH溶液。把燒杯用保鮮膜封口，置于40kHz的超聲儀中反應(yīng)30min。將上述反應(yīng)物抽濾后，加入12g氯乙酸及適量85%乙醇，重新用保鮮膜封口并置于40kHz的超聲儀中，升溫至70°C繼續(xù)反應(yīng)30 min。隨后滴加1.5 ml的lg/ml NaOH溶液于上述混合液后再繼續(xù)反應(yīng)30 min。取出產(chǎn)物抽濾，再加入85%乙醇洗滌抽濾。滴加濃度為0.1N的鹽酸于上述物質(zhì)中中和至pH=7 ;使用85%乙醇，攪拌洗滌30 min ；同樣步驟重復(fù)一次后，將產(chǎn)物置于55°C烘箱中烘干，獲得水葫蘆羧甲基纖維素。
[0018]實施例3
稱取13g過100目篩的水葫蘆纖維素粉末于燒杯中，加入500ml 6%氨水溶液，攪拌均勻于室溫下浸泡48h。將處理后的水葫蘆纖維素洗滌抽濾，重復(fù)三次，并置于60°C的烘箱中烘干待用。稱取7g上述堿化后的水葫蘆纖維素于燒杯中，加入140ml的85%乙醇溶液，攪拌均勻后，慢慢滴入7ml的lg/ml NaOH溶液。把燒杯用保鮮膜封口，置于40 kHz的超聲儀中反應(yīng)30 min。將上述反應(yīng)物抽濾后，加入14g氯乙酸及適量85%乙醇，重新用保鮮膜封口并置于40kHz的超