羟基化改性木质素磺酸钠/丙烯酸接枝共聚物的制备及研究

邹阳雪　狄玉丽

【摘 要】文章用过氧化氢为氧化剂、氢氧化铁为催化剂，制备羟基化改性木质素磺酸钠（HLS）。再用羟基化木质素磺酸钠为原料，丙烯酸（AA）为单体，过硫酸钾（KPS）为引发剂，在水溶液环境中进行接枝反应制备羟基化木质素磺酸钠接枝丙烯酸共聚物（HLS-AA）。研究了温度对接枝产率的影响。实验结果表明最佳反应条件为：反应温度70℃，在该条件下羟基化木质素磺酸钠的接枝产率最大产率为121%。对羟基化木质素磺酸钠的接枝改性提高了其化学活性，为木质素磺酸钠开发利用提供了新的方向。

【关键词】木质素磺酸钠;过氧化氢;丙烯酸;接枝改性

中图分类号： O647.3;X703 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0083-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.038

0 前言

自东汉蔡伦发明造纸术一来，我国对纸的应用越来越广泛，如课本、卫生纸、包装袋等，可以说在生活中无处不在。但是造纸必然要产生大量的制浆造纸废液[1-3]，而来自废液的木质素磺酸钠是自然界中第二大可再生资源[6]，将“黑液”排放或焚烧造成了极大的浪费和环境污染。

对木质素磺酸钠的开发利用通常是将其制成复合材料，比一般的材料具有更加耐磨、耐水、耐化学腐蚀、不易燃烧的优势，木质素磺酸钠分子中活性基团种类多，但是不均一，故而进行接枝改性，使其官能团活性更均一，与其他材料相容性更大[4]。文章用木质素磺酸钠为原料，氢氧化铁为催化剂，过氧化氢为氧化剂，对木质素磺酸钠进行羟基化改性，以增多接枝活性位点[5-7]。再用羟基化木质素磺酸钠与丙烯酸接枝共聚，提高木质素磺酸钠利用价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料和仪器

主要实验材料有木质素磺酸钠、丙烯酸、过硫酸钾、氢氧化钠、稀盐酸、氢氧化铁、过氧化氢、亚硫酸氢钠。主要仪器有FTIR-650型傅里叶变换红外光谱仪、SHZ-D（Ⅲ）型循环水式真空泵、101型电热鼓风烘箱。

1.2 实验原理

1.2.1 傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）

采用FTIR-650型傅里叶变换红外光谱仪，制备光谱纯溴化钾（KBr）压片测投射红外光谱，设置扫描范围为4000-400cm-1，扫描次数为32次，分辨率为4cm-1。

1.2.2 制备过程

将10g木质素磺酸钠、0.2g催化剂装入三口烧瓶中，50℃下逐渐滴加50ml过氧化氢，反应1h后，制得HLS。将10g羟基化改性木质素磺酸钠、0.2g引发剂装入三口烧瓶，再取10ml丙烯酸于恒压滴液漏斗中，调节滴液速率为3滴/s。调节水浴锅温度，反应3h后，制得HLS-AA，计算接枝產率。

W为接枝改性产率，M0为接枝改性的质量，M1为不添加丙烯酸，其余实验条件与接枝改性相同的产物质量。

2 结果与讨论

2.1 温度对接枝率的影响

由表1分析可知，反应初期随温度升高接枝率增大，此时反应体系中的单体活性逐步增大，反应速度加快;当温度超过70℃时，引发剂活性不再增大，有副反应发生，体系中各基团的活性也在降低，从而致使接枝产率降低。因此，最佳反应温度为70℃时有最大接枝率为121%。

2.2 HLS-AA的红外表征

图1的a曲线为木质素磺酸钠，b曲线为HLS-AA。对比红外光谱图可知：a曲线中有木质素磺酸钠特征峰，例如1283cm-1和1038cm-1的磺酸基特征峰，1116cm-1为苯环上-CH的面内变形振动;b曲线中1690cm-1附近出现明显羰基C=O的伸缩振动峰，并且1145cm-1附近的醚键C-O伸缩振动峰增强，3400cm-1附近的羧基-OH伸缩振动峰增强[6-8]，其它特征峰没有明显改变。表明羟基化木质素磺酸钠成功与丙烯酸发生接枝反应，并保留了木质素磺酸钠原有骨架。

3 结论

（1）随着温度升高，HLS-AA接枝率增大，当温度超过70℃时，由于引发剂活性不再增大以及发生副反应，接枝率反而下降。因此最佳反应温度为70℃时有最大接枝率为121%。

（2）红外结果表明羟基化木质素磺酸钠与丙烯酸发生了接枝反应，并保留了木质素磺酸钠原有的基本骨节结构。

【参考文献】

[1]周建，曾荣，罗学刚.木质素化学改性的研究现状[J].铸造设备研究，2006（3）：59-66.

[2]张小丽，周益同，高源，张力平.碱木质素羟基化改性的研究[J].现代化工，2011，31：194-198.

[3]杨伟，李追，毕严文，路进程，龚承承，曹伟华，方桂珍，马艳丽.聚丙烯酸接枝碱木质素磺酸钠/酚醛开孔吸水材料的工艺研究[J].生物质化学工程，2015，49（3）：8-12.

[4]谢燕，曾祥钦.引发剂对木质素磺酸钠磺酸盐接枝丙烯酸的影响[J].贵州工业大学学报（自然科学版），2005，34（6）：37-38.

[5]王晓红，郝臣.木质素磺酸钠磺酸盐与丙烯酸接枝改性[J].江苏大学学报（自然科学版），2007，28（6）：528-531.

[6]吴宇雄，周尽花，叶翠层，孙汉洲.木质素磺酸钠接枝丙烯酸-丙烯酞胺高吸水性树脂的制备与表征[J].中南林业科技大学学报，2011，31（4）：206-208.

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