羧甲基纖維素鈉凝膠的吸水性能研究

背景介紹纖維素具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使纖維素有很多空隙，水通過這些空隙可以產(chǎn)生毛細效應(yīng)，可以吸水，羧甲基纖維素鈉與天然纖維素在結(jié)構(gòu)上相似，區(qū)別在于羧甲基取代了纖維素羥基上的氫原子，但是分子鏈之間相互連接的形式?jīng)]有發(fā)生變化，同樣可以吸水，所以羧甲基纖維素鈉被應(yīng)用于制備吸水性材料。無論是其溶解性還是吸水量都大于纖維素的溶解性和吸水量，且羧甲基纖維素鈉無毒，對環(huán)境無污染。所以可被制作成吸水樹脂。文章亮點1.報道了一種吸水性能較好的吸水材料；2.通過溶媒法和交聯(lián)法制備羧甲基纖維素鈉凝膠，測試結(jié)果表明：該凝膠具有很好的吸水和保水性能；3.

為吸水材料的合成提供了一種新的思路，也為以后羧甲基纖維素鈉凝膠的廣泛應(yīng)用提供了一些參考。內(nèi)容介紹1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

實驗方法2

結(jié)果與討論2.1

羧甲基纖維素鈉及其凝膠的表征2.1.1

羧甲基纖維素鈉的XRD表征羧甲基纖維素鈉的XRD見圖3。由圖分析得，在2θ=20°附近出現(xiàn)了強衍射峰，對應(yīng)的是002

晶面纖維素Ⅰ的晶型，與文獻[18]羧甲基纖維素鈉所出現(xiàn)的衍射峰相吻合。由此可判斷制備出的為羧甲基纖維素鈉。圖3

羧甲基纖維素鈉的XRD圖Fig.3

XRDpatternsofsodiumcarboxymethylcellulose2.1.2

羧甲基纖維素鈉的FT-IR表征羧甲基纖維素鈉的FT-IR見圖4。由圖分析得，羧甲基纖維素鈉的紅外光譜圖在3425cm-1附近處出現(xiàn)了O-H的紅外特征峰；在2920、1421

和1320cm-1附近處出現(xiàn)羧甲基纖維素鈉CH2的紅外特征峰，分別對應(yīng)羧甲基纖維素鈉CH2的不對稱伸縮振動、彎曲振動和面外搖擺振動。圖4

羧甲基纖維素鈉的FT-IR圖Fig.4

FT-IRpatternsofsodiumcarboxymethylcellulose2.1.3

羧甲基纖維素鈉凝膠的SEM表征羧甲基纖維素鈉凝膠冷凍后干燥的SEM見圖5。圖5分別表示羧甲基纖維素鈉凝膠的表面掃描電鏡圖和切面掃描電鏡圖。a.表面放大圖；b.面圖；c.截面放大圖；d.

截面圖圖5

羧甲基纖維素鈉凝膠SEM圖Fig.5

SEMpatternsofsodiumcarboxymethylcellulose2.2

羧甲基纖維素鈉凝膠吸水性能研究2.2.1

交聯(lián)試劑濃度對羧甲基纖維素鈉凝膠的吸水性能影響交聯(lián)試劑濃度對羧甲基纖維素鈉凝膠吸水性能的影響見圖6。圖6

交聯(lián)試劑濃度對凝膠吸水性能的影響Fig.6

Effectofconcentrationofcross-linkingreagentonwaterabsorptionofgel2.2.2

羧甲基纖維素鈉凝膠的吸水性能羧甲基纖維素鈉凝膠在純水和鹽水溶液中的吸水能力測試結(jié)果見圖7。圖7

羧甲基纖維素鈉凝膠吸水性能Fig.7

Waterabsorptionofsodiumcarboxymethylcellulosegel3

結(jié)論以濾紙、氫氧化鈉、氯乙酸為原料，通過溶媒法制備出羧甲基纖維素鈉。再通過交聯(lián)法，在含有Al3+的交聯(lián)試劑中制備出羧甲基纖維素鈉凝膠。采用冷凍干燥對羧甲基纖維素鈉凝膠進行干燥。羧甲基纖維素鈉具有高吸水的特點，因此可將羧甲基纖維素鈉制備成凝膠研究其吸水性能。實驗中，先探究出最適的交聯(lián)試劑濃度。結(jié)果表明：交聯(lián)試劑中Al3+濃度為0.1mol/L時，羧甲基纖維素鈉吸水性能最好，質(zhì)量吸水倍率為10.4。又用去離子水和0.9%NaCl溶液做對比，對羧甲基纖維素鈉凝膠的吸水及保水性能進行測試。結(jié)果表明：羧甲基纖維素鈉凝膠在去離子水中的吸水性能及保水率均優(yōu)于在0.9%NaCl溶液中。