紅外光譜分析使用VECTOR-22型傅立葉紅外光譜儀(日本島津)，KBr壓片法測試；X射線粉末 衍射分析使用D/max-2200pc型X射線衍射儀(日 本理學)，實驗條件：CuK?，40kVx40mA,掃描 速度16 °/min,采樣寬度0.02°;元素分析使用 CHN-0-RAPID型元素分析儀。
2結(jié)果與討論2.1反應條件對接枝共聚反應的影響2.1.1黃原膠濃度對接枝共聚的影響黃原膠質(zhì)量濃度對接枝參數(shù)的影響如圖1所示。
用化工、食品、醫(yī)藥、采油、紡織、陶瓷及印染 等領(lǐng)域。為了使黃原膠獲得更多新特性，并且得 到更為廣泛的應用，其與乙烯基單體進行接枝共 聚合成新型功能材料，近年來逐漸成為人們研究 的熱點。黃原膠與丙烯酰胺的接枝共聚物既保留 了黃原膠自身的特性，又具有丙烯酰胺均聚物的 特點，在藥物控釋'石油鉆井、三次采油水 處理U)等領(lǐng)域已展現(xiàn)出良好的應用前景。
自1986年Gedye1111等首次將微波作為一種加 熱能源引入有機合成反應以來，微波法加熱方式成 為一種新興的髙分子合成技術(shù)。微波加熱是一種 “內(nèi)加熱”，極性物質(zhì)分子吸收電磁能髙速振動， 因介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱能112，具有速度快、均勻、有 選擇性、無滯后效應等特點，是一種節(jié)能、環(huán)保 的新型聚合技術(shù)，其優(yōu)越性是傳統(tǒng)加熱無法比 擬的微波輻射還具有活化反應單體的作用，可 以增大分子反應的活性，因此可以得到較高的產(chǎn) 率[141。此外，在高分子領(lǐng)域中，高分子及其混合物 (如本實驗中的原料黃原膠)的黏度較大，導熱能力 差，常常出現(xiàn)局部過熱而影響產(chǎn)物品質(zhì)，而微波 有很強的穿透力，能對被照物質(zhì)產(chǎn)生深層加熱作 用，使用微波加熱技術(shù)能在很大程度上解決上述 問題叭近年來，已有不少人將微波技術(shù)引人到多 糖改性中，并取得了相當大的成績，如陳傳品1151利 用微波技術(shù)，改性淀粉制備耐鹽性高吸水性樹脂； 徐云龍在微波條件下，改性殼聚糖制備高取代度 的N，0-竣甲基殼聚糖等。本文采用微波加熱法， 研究了黃原膠質(zhì)量濃度、單體配比、引發(fā)劑質(zhì)量 濃度、反應時間以及微波火力對產(chǎn)品接枝率和接 枝效率的影響，并采用紅外光譜儀(FT-IR)、元 素分析儀(EA)和X射線粉末衍射儀(XRD)對接枝 共聚物的結(jié)構(gòu)進行表征，初步探討了接枝機理。
1實驗部分1.1主要原料及儀器黃原膠(XG):食用級，河北新河生物化工有限 公司；丙烯酰胺(AM):化學純，天津市化學試 劑廠；甲醇：化學純，西安化學試劑廠產(chǎn)品。
WD800SZ-4機械燒烤不銹鋼型微波爐：順德 市格蘭仕微波爐電器有限公司；真空干燥箱； CHN-0-RAPID型元素分析儀：Heraeus公司生產(chǎn)。 1.2接枝共聚物的合成在250 mL三口燒瓶中加人將1.2 g XG和100 mL去離子水，攪拌lh使XG完全溶解。加人一 定量的AM，攪拌均勻，然后加人APS，繼續(xù)攪拌 30 min。反應液轉(zhuǎn)人微波反應器中，通氮除氧20 min,低火反應一定時間后取出，50 X下干燥，粉 碎，得粗產(chǎn)品，稱質(zhì)量。
1.3接枝率及接枝效率的測定將粗產(chǎn)品用體積比為80/20甲醇-水混合溶劑 在索氏提取器中萃取24 h以上，以除去AM均聚 物，抽提剩余物用蒸餾水反復洗滌，得到XG-g- AM接枝共聚物，于50丈下完全干燥，稱質(zhì)量。
根據(jù)公式(1), (2)計算接枝率(G),接枝效率(E):G=(^)xl00%⑴E=| JxlOO%(2)
式中：W。為黃原膠質(zhì)量，g;注：AM/XG{g/g)=4; pg/L;time=5 miri;功率為 160 W。
圖1黃原膠質(zhì)量濃度對接枝參數(shù)的影響 當黃原膠質(zhì)量濃度小于12 g/L時，隨著質(zhì)量 濃度的增加，接枝率和接枝效率都提高；當質(zhì)量 濃度超過〗2 g/L時，接枝率和接枝效率卻呈下降 趨勢。因為起初黃原膠質(zhì)量濃度增加，單位體 積內(nèi)黃原膠分子數(shù)增加，引發(fā)劑分解的自由基 與其碰撞頻率提高，容易產(chǎn)生更多的黃原膠自 由基參加反應，接枝率和接枝效率都提高。當黃原膠質(zhì)量濃度超過12 g/L時，再隨著質(zhì)量濃度的 增加，但體系的黏度隨之大大增加，抑制了黃原 膠自由基的移動，造成自由基反應范圍變小，過 早進人鏈終止階段，接枝率和接枝效率則開始降 低。由實驗可以看出，反應最佳的黃原膠質(zhì)量濃 戽為12 g/L。
2.1.2單體配比對接枝共聚的影響單體配比對接枝參數(shù)的影響如圖2所示。
由圖2可以看出，當丙烯酰胺與黃原膠的質(zhì) 量比小于4時，隨著質(zhì)量比的增加，接枝率和接 枝效率都提髙；當質(zhì)量比超過4時，再隨著質(zhì)量 比的增加，上述參數(shù)卻減少。這是由于丙烯酰胺 與黃原膠的質(zhì)量比較小時，圍繞在黃原膠周圍的 丙烯丑胺分子較少，參加反應的分子也較少，均 聚反應同樣不容易發(fā)生，接枝率和接枝效率都隨 質(zhì)量比的增加而提高。當質(zhì)量比再增加時，大量 丙烯酰胺分子聚集在一起，均聚反應的幾率增大， 接枝反應的幾率相對減小。所以丙烯酰胺與黃原 膠最佳的質(zhì)量比為4。
2.1.3引發(fā)劑濃度對接枝共聚的影響圖3為引 發(fā)劑質(zhì)量濃度對接枝參數(shù)影響圖。
圖3引發(fā)劑質(zhì)量濃度對接枝參數(shù)影響 如圖3所示，引發(fā)劑質(zhì)量濃度較低時，接枝 率和接枝效率均隨質(zhì)量濃度增加而增大，但當引發(fā)劑質(zhì)量濃度超過2 g/L時，接枝率和接枝效率則 開始下降。因為引發(fā)劑質(zhì)量濃度較低時，引發(fā)劑 分解產(chǎn)生的自由基濃度隨其質(zhì)量濃度的增加而增 加，與黃原膠碰撞的幾率也增大，接枝聚合反應 變的容易，接枝率和接枝效率也較快增大。但引 發(fā)劑質(zhì)量濃度過大會造成均聚反應和偶合終止反 應加劇，同時會使黃原膠自由基之間以及黃原膠 自由基與初級自由基之間的終止反應幾率增大， 從而導致接枝率和接枝效率的降低。實驗結(jié)果表 明，最佳引發(fā)劑質(zhì)量濃度為2 g/L。
2.1.4反應時間對接枝共聚的影響圖4反映了 反應時間對接枝參數(shù)的影響。
注：AIWXG(g/gM; pWG|=12g/L: pHNHJ&C^g/L:功率為 160W。
圖4反應時間對接枝參數(shù)的影響 由圖4可以看出，當反應時間小于5 min時， 隨著反應時間的增長，接枝率和接枝效率都提高 了；反應時間再增加，接枝率和接枝效率沒有明 顯的變化。這說明接枝共聚反應在5 min內(nèi)已經(jīng)完 成，再繼續(xù)反應的影響很小。本文反應時間選為5min〇
2.1.5微波火力的選擇本文采用低火(160 W)和 中火(480 W)兩種條件進行實驗。在低火條件下， 反應速率較快，反應比較平穩(wěn)，易于控制；在中 火條件下，反應體系迅速吸收微波的熱量使丙烯 酰胺單體的活性加劇，造成其還未來得及與黃原 膠發(fā)生反應，便發(fā)生自身的均聚；同時，反應體 系由于升溫過快可能導致反應過度激烈、反應體 系暴沸而引起物料從反應釜中噴出，造成物料浪 費。以上現(xiàn)象都可能影響產(chǎn)品的接枝率和接枝效 率。故本文選用低火加熱。
2.2接枝共聚反應機理探討結(jié)構(gòu)表征2.3.1紅外分析(FT-IR)黃原膠與接枝共聚物的紅 外譜圖如圖5所示。.
圖5黃原膠(a)及接枝共聚物(b)的FT-IR譜圖 圖5中，黃原膠在3447 cnT1處出現(xiàn)強而寬的 0-H伸縮振動吸收峰，在1620 cnT1和1472 cm—1 出現(xiàn)coo-對稱及非對稱伸縮振動吸收峰，另外在 1419和1030 cm-1分別出現(xiàn)C-H彎曲振動吸收峰 和0-H彎曲振動吸收峰。接枝共聚物除仍保留黃 原膠的上述特征吸收峰外，1664 cnT1和1630 cm-1 分別出現(xiàn)歸屬于酰胺基的酰胺I帶吸收峰(C=0伸 縮振動)和酰胺n帶吸收峰(N-H彎曲振動)，在 1453 cnr1處出現(xiàn)C-N的伸縮振動吸收峰，3423 cnT1處0-H伸縮振動吸收峰與N-H伸縮振動吸收 峰疊加，由此證明了丙烯酰胺已接枝到黃原膠上。 2.3.2元素分析(EA)黃原膠是一種高分子多糖， 其與丙燦酰胺的接枝共聚物分子式不能準確得到，表1黃原膠與接枝共聚物的元素組成元素分析/%NHC黃原膠0.3646.7435.85接枝共聚物4.9416.7838.7所以其理論元素含量也不易算出。但從表1中可 以看出，接枝共聚物的N元素含量比黃原膠顯著 增加，H和C元素含量也略有增加，由此也可以 證明，黃原膠已與丙烯酰胺發(fā)生接枝反應。
2.3.3 X 衍射(XRD)
圖6黃原膠(a)及接枝共聚物(b)的XRD譜圖X射線粉末衍射測試結(jié)果(見圖6)表明，黃原 膠存在一定的有序結(jié)構(gòu)，在20為20°，29°附近存 在特征衍射峰I17'，結(jié)晶度為2.62 %;與AM接枝聚 合后，上述兩處峰位置基本未變，但峰強度有所 下降，而且在20為25°，31°等附近又出現(xiàn)新的衍 射峰，結(jié)晶度為20.77 %。這說明接枝共聚反應主 要發(fā)生在無定形區(qū)，并且由于引人AM,降低了黃 原膠大分子鏈內(nèi)鏈間的作用力，提高了鏈的活動 能力，增強了分子排列的規(guī)整性，從而導致結(jié)晶 度提高。
根據(jù)上述表征，黃原膠和丙烯酰胺在微波條 件下確實發(fā)生了接枝反應。
3結(jié)論⑴本實驗最佳合成條件為：XG質(zhì)量濃度為12 g/L, m(AM):m(XG)=4:l，APS 質(zhì)量濃度為 2g/L， 反應時間為5 min,采用微波低火加熱(160 W)。在 最佳合成條件下，產(chǎn)品的接枝率和接枝效率分別 為 135.0%和 82.1%。
(2)采用紅外光譜儀(FT-IR)、元素分析儀(EA) 和X射線粉末衍射儀(XRD}對接枝共聚物的結(jié)構(gòu)進 行表怔，證明了接枝反應的發(fā)生。
(3)以APS為引發(fā)劑合成XG-g-AM接枝共聚 物，與傳統(tǒng)加熱法相比，微波法具有高效、均勻、 節(jié)能、無污染等清潔生產(chǎn)的優(yōu)點。