第23卷 第1期
2002年3月吉首大学学报(自然科学版)JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.23 No.1 Mar.2002 文章编号:1007-2985(2002)01-0074-03
KMnO4引发红薯淀粉与甲基丙烯酸丙酯的接枝共聚
傅伟昌,顾仁勇,彭清静,黄 诚
(吉首大学生命科学与化学学院,湖南吉首 416000)Ξ
摘 要:研究了不同聚合反应条件下红薯淀粉与甲基丙烯酸丙酯接枝聚合反应的规律.实验结果显示,在高锰酸钾引发下,最佳条件为:单体浓度1.0mol/L,引发剂浓度1.5mmol/L,反应温度40～50℃,反应时间1.5h.
关键词:接枝共聚;甲基丙烯酸丙酯;红薯淀粉;高锰酸钾
中图分类号:O631.5文献标识码:A
红薯高产价廉,但用作食品原料或饲料附加值增值不大.为扩展红薯淀粉的新用途,笔者将它与烯类单体接枝共聚后改性,使其对有机物具有较好的亲合性,.尽管在淀粉与有机单体的接枝共聚方面国内外已有一些研究[1～10]究未见报导.实验表明,在高锰酸钾引发下,.
1 实验部分
1.1原料与仪器
红薯淀粉,市售;甲基丙烯酸丙酯,分析纯,用前经减压蒸馏以除去阻聚剂;高锰酸钾、草酸、丙酮均为分析纯.Impact400傅立叶变换红外光谱仪(日本岛津),CS501超级恒温水浴槽(重庆实验设备厂).
1.2接枝共聚反应
将2g红薯淀粉加入到置于超级恒温水浴槽中的配有冷凝管的250mL三口烧瓶内,并加入一定量的去离子水,搅拌下在80℃糊化10min,然后降温到反应温度,加入高锰酸钾,10min后再加入一定量的草酸和甲基丙烯酸丙酯,反应至规定时间后加入一定量的丙酮,真空抽滤,去离子水洗涤,60℃下干燥至恒重得接枝共聚粗产物.
1.3均聚物的去除
把粗产物放入索氏抽提器中,用丙酮抽提24h,剩余物在60℃下干燥至恒重得纯接枝共聚物.
1.4接枝侧链的分离
将纯接枝共聚物置于250mL圆底烧瓶中,加入100mL浓度为1mol/L的盐酸,回流1h,然后冷至室温,过滤并用去离子水洗至中性,固体物在60℃下干燥至恒重,得接枝侧链化合物.
1.5有效接枝率的计算
因分离产物时采用丙酮沉淀,均聚物在丙酮中溶解度较大,故粗产物中均聚物量很少.为了便于表征接枝效果,笔者采用有效接枝率(EG)来表示接枝效果,计算方法是:
有效接枝率=×100%.纯接枝共聚物重
Ξ收稿日期:2001-05-11
作者简介:傅伟昌(1969-),男,湖南省沅陵县人,吉首大学生命科学与化学学院讲师,主要从事食品化学、环境化学研究.
第1期 傅伟昌:KMnO4引发红薯淀粉与甲基丙烯酸丙酯的接枝共聚752 结果与讨论
2.1 接枝证明
红薯淀粉和接枝共聚物的红外吸收光谱如图1
所示.红薯淀粉的红外光谱a只在3322.4cm-1,769.
0cm-1,584.8cm-1等处出现淀粉的特征吸收谱带.接
枝共聚物的红外光谱b在2931.9cm-1,1707.9
cm-1,1440.3cm-1,1168.3cm-1,1027.9cm-1附近
有明显的CH,C,CH2,CH3,伸缩振动
特征红外吸收峰,并且在3322.4cm-1,769.0cm-1,
584.8cm-1等处又出现红薯淀粉的特征吸收谱带.结
合化学分离过程,可说明淀粉与甲基丙烯酸丙酯发生
了接枝共聚反应,得到了接枝共聚物.
2.2反应条件对接枝共聚效果的影响
2.2.1单体浓度的影响 保持引发剂浓度为1.5
mmol/L,反应温度为50℃,反应时间为1.5h不变,测图1 红薯淀粉、接枝共聚物的红外光谱得不同单体浓度时的有效接枝率如图2所示.有效接枝率随单体浓度的增加,首先是升高,当单体浓度达到1mol/L以后有效接枝率呈缓慢下降,当单体浓度达到2mol/L以后有效接枝率下降加快.这是因为接枝共聚是自由基反应,因此对单体呈零级反应.,单体浓度达到2mol/L,体系粘度增大,影响接枝链的增长,.左右较好.
2.2.2引发剂浓度的影响 3.3可以看出,有效接枝率随着引1.5mmol/L处达最大,然后随着引发剂浓度的继续增加反而下降.,增加引发剂可使接枝活性中心增多,从而增加有效接枝率;当引发剂浓度大到一定程度后,过剩的引发剂能够引起链终止反应,从而使有效接枝率反而下降.显然,最佳引发剂浓度为1.5mm
ol/L.
图2 单体浓度与有效接枝率的关系 图3 引发剂浓度与有效接枝率的关系
2.2.3反应时间的影响 反应时间对有效接枝率的影响如图4所示,有效接枝率随反应时间的延长而逐渐增加,但增加的速度随反应时间的延长而迅速减小.从图中可以看出,反应时间达1.5h以后,有效接枝率不再增加,反应基本结束.故最佳反应时间为1.5h.
2.2.4反应温度的影响 如图5所示,有效接枝率随反应温度的升高而缓慢增加,在50℃时达到最大值,继续升高反应温度,有效接枝率反而下降,这可能是因为温度较高时均聚反应和链终止反应加快所至.所
76吉首大学学报(自然科学版)第23卷以,最佳反应温度为40～50℃
.
图4 反应时间对有效枝率的影响 图5 反应温度对有效接枝率的影响
3 结论
从红外光谱的结构分析证明,甲基丙烯酸丙酯可与红薯淀粉发生接枝共聚,:甲基丙烯酸丙酯的浓度为1mol/L左右,高锰酸钾的浓度为1.5mmol/,1.5h.参考文献:
[1] 黄承亚,李 红.].高分子材料科学与工程,1996,12(4):45-49.
[2] 肖伟平.[J].广东科技,1999,(2):26-27.
[3] 刘晓洪,黄翠蓉,军.高锰酸钾-酸引发淀粉与丙烯酸接枝聚合反应的研究[J].湖北化工,1998,(3):17-18.
[4] 朱常英,由英才,赵福凯,等.淀粉-甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯接枝共聚反应研究[J].南开大学学报(自然科学
版),1999,32(2):18-21.
[5] 王 珍.接枝共聚淀粉的合成及应用[J].高分子材料科学与工程,1995,11(3):139-143.
[6] 谢文磊,吴平格,梁志德,等.丙烯腈在木薯淀粉上接枝共聚的研究[J].郑州粮食学院学报,1995,16(2):54-61.
[7] 刘光畅,陈 梁.芭蕉芋淀粉的接枝共聚[J].云南化工,1995,(3):4-7.
[8] 彭毓华,李 蕾,吴建华,等.马铃薯淀粉与丙烯酸甲酯接枝共聚反应的研究[J],农业工程学报,1995,11(4):170-174.
[9] 高建平,田汝川,王 为.天然竹芋淀粉及其接枝共聚[J].材料研究学报,1997,11(2):199-202.
[10] 张一峰,殷 雄,沈之荃.淀粉在CS2/H2O2体系中与烯烃接枝共聚[J].高分子材料科学与工程,2000,16(2):17-20.
GraftCopolymerizationofPropylMethacrylateOntoSweetPatato
StarchInitiatedbyPotassiumPermangate-Acid
FUWei2chang,GURen2yong,PENGQing2jing,HUANGCheng
(CollegeofLifeSciencesandChemistry,JishouUniversity,Jishou416000,HunanChina)
Abstract:Thegraftcopolymerizationofpropylmethacrylateontosweetpatatostarchwascarriedoutusingpatassiumpermangate-acidasinitiator.Theeffectofvariousconditionsonthegraftpolymerizationwasstudied.Theresultsshowthatwhentheconcentrationofthemonomeris1.0mol/L,theconcentrationoftheinitiatoris1.5mmol/L,thereactiontemperatureis40～50℃,thereactiontimeis1.5h,highefficientgrafting(EG%)canbeachieved.
Keywords:graftcopolymerization;propylmethacrylate;sweetpatatostarch;patassiumpermangate
第23卷 第1期
2002年3月吉首大学学报(自然科学版)JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.23 No.1 Mar.2002 文章编号:1007-2985(2002)01-0074-03
KMnO4引发红薯淀粉与甲基丙烯酸丙酯的接枝共聚
傅伟昌,顾仁勇,彭清静,黄 诚
(吉首大学生命科学与化学学院,湖南吉首 416000)Ξ
摘 要:研究了不同聚合反应条件下红薯淀粉与甲基丙烯酸丙酯接枝聚合反应的规律.实验结果显示,在高锰酸钾引发下,最佳条件为:单体浓度1.0mol/L,引发剂浓度1.5mmol/L,反应温度40～50℃,反应时间1.5h.
关键词:接枝共聚;甲基丙烯酸丙酯;红薯淀粉;高锰酸钾
中图分类号:O631.5文献标识码:A
红薯高产价廉,但用作食品原料或饲料附加值增值不大.为扩展红薯淀粉的新用途,笔者将它与烯类单体接枝共聚后改性,使其对有机物具有较好的亲合性,.尽管在淀粉与有机单体的接枝共聚方面国内外已有一些研究[1～10]究未见报导.实验表明,在高锰酸钾引发下,.
1 实验部分
1.1原料与仪器
红薯淀粉,市售;甲基丙烯酸丙酯,分析纯,用前经减压蒸馏以除去阻聚剂;高锰酸钾、草酸、丙酮均为分析纯.Impact400傅立叶变换红外光谱仪(日本岛津),CS501超级恒温水浴槽(重庆实验设备厂).
1.2接枝共聚反应
将2g红薯淀粉加入到置于超级恒温水浴槽中的配有冷凝管的250mL三口烧瓶内,并加入一定量的去离子水,搅拌下在80℃糊化10min,然后降温到反应温度,加入高锰酸钾,10min后再加入一定量的草酸和甲基丙烯酸丙酯,反应至规定时间后加入一定量的丙酮,真空抽滤,去离子水洗涤,60℃下干燥至恒重得接枝共聚粗产物.
1.3均聚物的去除
把粗产物放入索氏抽提器中,用丙酮抽提24h,剩余物在60℃下干燥至恒重得纯接枝共聚物.
1.4接枝侧链的分离
将纯接枝共聚物置于250mL圆底烧瓶中,加入100mL浓度为1mol/L的盐酸,回流1h,然后冷至室温,过滤并用去离子水洗至中性,固体物在60℃下干燥至恒重,得接枝侧链化合物.
1.5有效接枝率的计算
因分离产物时采用丙酮沉淀,均聚物在丙酮中溶解度较大,故粗产物中均聚物量很少.为了便于表征接枝效果,笔者采用有效接枝率(EG)来表示接枝效果,计算方法是:
有效接枝率=×100%.纯接枝共聚物重
Ξ收稿日期:2001-05-11
作者简介:傅伟昌(1969-),男,湖南省沅陵县人,吉首大学生命科学与化学学院讲师,主要从事食品化学、环境化学研究.
第1期 傅伟昌:KMnO4引发红薯淀粉与甲基丙烯酸丙酯的接枝共聚752 结果与讨论
2.1 接枝证明
红薯淀粉和接枝共聚物的红外吸收光谱如图1
所示.红薯淀粉的红外光谱a只在3322.4cm-1,769.
0cm-1,584.8cm-1等处出现淀粉的特征吸收谱带.接
枝共聚物的红外光谱b在2931.9cm-1,1707.9
cm-1,1440.3cm-1,1168.3cm-1,1027.9cm-1附近
有明显的CH,C,CH2,CH3,伸缩振动
特征红外吸收峰,并且在3322.4cm-1,769.0cm-1,
584.8cm-1等处又出现红薯淀粉的特征吸收谱带.结
合化学分离过程,可说明淀粉与甲基丙烯酸丙酯发生
了接枝共聚反应,得到了接枝共聚物.
2.2反应条件对接枝共聚效果的影响
2.2.1单体浓度的影响 保持引发剂浓度为1.5
mmol/L,反应温度为50℃,反应时间为1.5h不变,测图1 红薯淀粉、接枝共聚物的红外光谱得不同单体浓度时的有效接枝率如图2所示.有效接枝率随单体浓度的增加,首先是升高,当单体浓度达到1mol/L以后有效接枝率呈缓慢下降,当单体浓度达到2mol/L以后有效接枝率下降加快.这是因为接枝共聚是自由基反应,因此对单体呈零级反应.,单体浓度达到2mol/L,体系粘度增大,影响接枝链的增长,.左右较好.
2.2.2引发剂浓度的影响 3.3可以看出,有效接枝率随着引1.5mmol/L处达最大,然后随着引发剂浓度的继续增加反而下降.,增加引发剂可使接枝活性中心增多,从而增加有效接枝率;当引发剂浓度大到一定程度后,过剩的引发剂能够引起链终止反应,从而使有效接枝率反而下降.显然,最佳引发剂浓度为1.5mm
ol/L.
图2 单体浓度与有效接枝率的关系 图3 引发剂浓度与有效接枝率的关系
2.2.3反应时间的影响 反应时间对有效接枝率的影响如图4所示,有效接枝率随反应时间的延长而逐渐增加,但增加的速度随反应时间的延长而迅速减小.从图中可以看出,反应时间达1.5h以后,有效接枝率不再增加,反应基本结束.故最佳反应时间为1.5h.
2.2.4反应温度的影响 如图5所示,有效接枝率随反应温度的升高而缓慢增加,在50℃时达到最大值,继续升高反应温度,有效接枝率反而下降,这可能是因为温度较高时均聚反应和链终止反应加快所至.所
76吉首大学学报(自然科学版)第23卷以,最佳反应温度为40～50℃
.
图4 反应时间对有效枝率的影响 图5 反应温度对有效接枝率的影响
3 结论
从红外光谱的结构分析证明,甲基丙烯酸丙酯可与红薯淀粉发生接枝共聚,:甲基丙烯酸丙酯的浓度为1mol/L左右,高锰酸钾的浓度为1.5mmol/,1.5h.参考文献:
[1] 黄承亚,李 红.].高分子材料科学与工程,1996,12(4):45-49.
[2] 肖伟平.[J].广东科技,1999,(2):26-27.
[3] 刘晓洪,黄翠蓉,军.高锰酸钾-酸引发淀粉与丙烯酸接枝聚合反应的研究[J].湖北化工,1998,(3):17-18.
[4] 朱常英,由英才,赵福凯,等.淀粉-甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯接枝共聚反应研究[J].南开大学学报(自然科学
版),1999,32(2):18-21.
[5] 王 珍.接枝共聚淀粉的合成及应用[J].高分子材料科学与工程,1995,11(3):139-143.
[6] 谢文磊,吴平格,梁志德,等.丙烯腈在木薯淀粉上接枝共聚的研究[J].郑州粮食学院学报,1995,16(2):54-61.
[7] 刘光畅,陈 梁.芭蕉芋淀粉的接枝共聚[J].云南化工,1995,(3):4-7.
[8] 彭毓华,李 蕾,吴建华,等.马铃薯淀粉与丙烯酸甲酯接枝共聚反应的研究[J],农业工程学报,1995,11(4):170-174.
[9] 高建平,田汝川,王 为.天然竹芋淀粉及其接枝共聚[J].材料研究学报,1997,11(2):199-202.
[10] 张一峰,殷 雄,沈之荃.淀粉在CS2/H2O2体系中与烯烃接枝共聚[J].高分子材料科学与工程,2000,16(2):17-20.
GraftCopolymerizationofPropylMethacrylateOntoSweetPatato
StarchInitiatedbyPotassiumPermangate-Acid
FUWei2chang,GURen2yong,PENGQing2jing,HUANGCheng
(CollegeofLifeSciencesandChemistry,JishouUniversity,Jishou416000,HunanChina)
Abstract:Thegraftcopolymerizationofpropylmethacrylateontosweetpatatostarchwascarriedoutusingpatassiumpermangate-acidasinitiator.Theeffectofvariousconditionsonthegraftpolymerizationwasstudied.Theresultsshowthatwhentheconcentrationofthemonomeris1.0mol/L,theconcentrationoftheinitiatoris1.5mmol/L,thereactiontemperatureis40～50℃,thereactiontimeis1.5h,highefficientgrafting(EG%)canbeachieved.
Keywords:graftcopolymerization;propylmethacrylate;sweetpatatostarch;patassiumpermangate