由于羧甲基纖維素的快速發(fā)展,在各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用,研究它的學者專家也越來越多,致力于研究更多的化學反應(yīng)、更多的生產(chǎn)工藝,讓產(chǎn)品更加成熟。
羧甲基纖維素的分子量及分子量分布能通過SEC方法確定。
用葡萄糖內(nèi)切酶將兩種不同DS的羧甲基纖維素樣品分解成片斷,直至降解完全,處理后大大改善了高分子的水溶性。葡萄糖內(nèi)切酶作用明顯與取代度相關(guān),當取代度增加時酶的效率受到限制。兩種羧甲基纖維素樣品的多糖鏈都包含高取代和低取代的區(qū)域。用酶處理的方法研究了具有特殊取代形式的羧甲基纖維素的分子結(jié)構(gòu)。樣品通過葡萄糖內(nèi)切酶處理后用SEC分析,測試結(jié)果表明DS為1.9的樣品仍能被強烈降解,從而支持了block-like取代形式的存在。用SEC、離子交換色譜、脈沖電流檢測詳細研究了酶解后的片斷產(chǎn)物,表明所有的樣品中均含有DS高于起始樣品的片斷,同時也有大量降解產(chǎn)物是低DS或無取代的。
羧甲基纖維素分子的卷曲和排水程度能通過蠕蟲鏈模型分析,研究分子在水溶液中的構(gòu)象和流體力學性質(zhì),并可確立模型參數(shù)如流體力學直徑與纖維素羧甲基化程度的關(guān)系。用SEC和電位滴定的方法估算了羧甲基纖維素的持續(xù)長度。羧甲基纖維素的本征持續(xù)長度通過SEC與多角激光光散射(SEC-MALLS)聯(lián)用以及電位滴定的方法確定。對于取代度從0.75到1.25的樣品,用SEC-MALLS得到了分子量與旋轉(zhuǎn)半徑之間的關(guān)系。不考慮取代度的情況下,利用靜電蠕蟲鏈理論估算羧甲基纖維素的持續(xù)長度L-p0為16nm。利用聚電解質(zhì)尺寸的描述,得到一個稍低的值(12nm)。電位滴定在NaCl溶液(0.01-1mol/L)中進行,用均一電荷圓筒模型分析得到羧甲基纖維素主鏈的半徑。羧基的離解常數(shù)為3.2。DS=0.75的羧甲基纖維素的半徑為0.95nm,而DS=1.25的羧甲基纖維素為1.15nm。從電位滴定中推導出的本征持續(xù)長度L-p0為6nm。
研究羧甲基纖維素在溶液中的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),用八種不同的羧甲基纖維素(Mw:9000-360000g/mol-1、DS:0.75-1.47)。從流變學和導電雙折射中,區(qū)分了四個臨界濃度,依賴于羧甲基纖維素的分子量、電荷密度以及溶液的離子強度。在很低的濃度時,聚電解質(zhì)處于最伸展的狀態(tài),粘度與水接近。在臨界濃度c0時分子鏈之間的距離約等于持續(xù)長度。濃度達到c1后,伸展的鏈開始交迭,樣品粘度增加,遵循規(guī)律(c/c1)1/2。繼續(xù)增加聚電解質(zhì)的濃度,卷曲的分子鏈開始交迭、纏結(jié),粘度迅速上升,與濃度的關(guān)系為(c/c2)5.5,與不帶電荷的高分子相同。所有樣品的松弛時間開始迅速增加,聚電解質(zhì)表現(xiàn)為類似于中性高分子,形成瞬時的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在濃度為c3,溶液開始形成熱可逆的凝膠。在不同的濃度范圍內(nèi),聚電解質(zhì)溶液的離子強度的改變都會引起很大的變化。加入鹽、表面活性劑,以及pH值的變化都會引起松弛時間和粘度的變化。
羧甲基纖維素的研究還在繼續(xù),相信只是時間問題,更多工藝及生產(chǎn)技術(shù)會出現(xiàn),它的應(yīng)用會更加廣泛,市場前景會更好。