改性纤维素类吸附剂（四）

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

②光引发聚合光引发接枝法是指利用紫外光辐射在含有光敏剂的纤维素上，在纤维素表面上形成表面接枝中心表面自由基，从而将单体接枝到纤维素上。接枝用的光敏剂主要有2种：a.光敏剂吸收光后能产生激发态分子，夺取纤维素分子中的氢而产生自由基，如二甲苯酮及其衍生物；b.能产生自由基并向纤维素转移的光敏剂，这类光敏剂主要包括过氧化物、偶氮化物、亚硝基化物及安息香醚类等。如Kuwabara利用λ=300nm的紫外线辐射用过氧化氢和硫酸处理过的纤维素和丙烯酸的混合物，将丙烯酸接枝到纤维素基体上。

③辐射引发聚合辐射聚合主要是利用60Co发出的γ射线或高固化速率的电子加速器发射的电子束的高能辐射引发纤维素大量自由基，辐射聚合主要有共辐射接枝、预辐射接枝、过氧化法三种方式。纤维素经辐射后会产生脱氢效应，生成自由基，此自由基一般产生在C5位置，即如果此时有单体存在就可以引发接枝聚合反应。

笔者和课题组成员以马尾松硫酸盐浆纤维素为原料制备黏胶纤维，利用热溶胶转相法，采用反相悬浮技术，制备球形纤维素珠体。对制得的纤维素珠体进行接枝及微波催化改性，制得含咪唑基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂SCCA。

a.黏胶纤维的制备。称量20.0g(干基)马尾松硫酸盐浆纤维素，用质量分数为20.0%的NaOH在室温下浸泡2.0h，压去多余碱液至100g左右，于室温下老化3.0d。取出碱纤维素，置于500mL的三口烧瓶中，加入9.1mL CS2，搅拌一段时间，然后加入210mL 6% NaOH溶液和一定量的油酸钠(表面活性剂)，在室温下搅拌3.0h，即得黏胶纤维。取出，密封，在避光条件下放置1d，备用。

b.纤维素珠体的制备。在500mL三口烧瓶中加入30mL黏胶纤维和一定量的包埋剂CaCO3，配制成聚合相，搅拌一段时间，加入120mL分散相变压器油，以一定的油水比加入蒸馏水和少量分散剂油酸钠，用明胶调节体系的黏度。在200r/min转速下搅拌分散均匀后，缓慢加热升温到65℃并恒温反应1.5h，撤去水浴，搅拌下自然冷却至室温，取出，回收上层油相，将下层含纤维素珠体水洗、筛选，即得到白色球形纤维素珠体。

c.纤维素接枝丙烯腈。在三口烧瓶中加入一定量的球形纤维素珠体和100mL水，加入计算量的引发剂，常温搅拌15min，然后加入计算量的丙烯腈，升温至一定温度下继续反应1.0h后静置，取出，用筛网过滤，用水冲洗，即得到接枝后产物。

d.微波法促进多功能基吸附剂的合成。将适量纤维素丙烯腈接枝产物SCA与二乙烯三胺及催化剂硫脲以合适的比例混合于圆底烧瓶中，搅拌均匀，盖上带有导管的瓶塞。将反应瓶置于微波炉中，选择适当的微波输出功率与反应时间。为减少原料纤维素球和二乙烯三胺、硫脲等在高温时存在的分解、氧化、炭化等副反应，采用间歇辐射(三次)制备产品，最后冷却至室温，用蒸馏水冲洗干净，得到含有咪唑啉基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂SCCA。

微波输出功率对缩合反应的影响较大，一定范围内提高辐射功率会提高收率，但功率不宜过高，否则易发生反应物的氧化、分解甚至炭化，从而影响收率。在单体浓度为4.85mol/L，间歇辐射时间60s，催化剂硫脲浓度为0.39mol/L的条件下，不同功率对产品收率及单体转化率的影响如图4-27所示。实验结果表明，在微波输出功率为600W时，产品得率可达91%。

图4-27微波功率的影响

微波的辐射时间对反应收率有较大影响，在微波辐射功率为600W(中高火力)、单体浓度为4.85mol/L的条件下，考察间歇辐射的时间对反应过程的影响，结果如图4-28所示。

图4-28 辐射时间的影响

实验过程中发现，在间歇辐射时间小于60s的范围内，随着辐射时间越长，产品得率及单体转化率均有一定的上升。但是，辐射时间过长也会使反应物本身温度过高而产生分解，且胺类物质会因挥发使合成产率下降。此外，当时间继续延长时，反应过于剧烈，致使反应液从瓶塞上的导管喷出，甚至会导致瓶塞弹出，操作过程不易控制。因此，将辐射时间选为60s。

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