本發(fā)明屬于化學(xué)改性黃原膠領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)改性黃原膠的制備方法。

背景技術(shù)：

黃原膠又稱黃膠、漢生膠，黃單胞多糖，是淀粉經(jīng)黃胞桿菌發(fā)酵而產(chǎn)生的胞外多糖類生物聚合物，無毒、可降解、具有高黏度，耐酸、堿、鹽、耐熱的特性以及懸浮性和觸變性等獨(dú)特的理化性質(zhì)，具有許多高分子合成材料、天然生物高分子材料所不具備的優(yōu)良性能。

目前黃原膠的改性方法很多，復(fù)配、疏水、與過渡金屬交聯(lián)、接枝共聚、微波、輻射等。其中通過與烯類單體進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，可以使黃原膠的性能得到進(jìn)一步改進(jìn)或獲得新的特性，從而得到更廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有文獻(xiàn)曾報道過黃原膠與丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚，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(diǎn)。但是丙烯酰胺單體濃度對接枝共聚反應(yīng)影響較大，需要在較高濃度的丙烯酰胺條件下才能獲得高的接枝率。另外研究已知過量丙烯酰胺可致癌，使得這種改性黃原膠應(yīng)用前景受限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)改性黃原膠的制備方法，在較低的黃原膠與丙烯酰胺比例的條件下也能獲得高的接枝率，獲得的改性黃原膠絮凝效果增強(qiáng)，使黃原膠具有更廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的一種化學(xué)改性黃原膠的制備方法，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，丙烯酰胺為接枝單體，三羥甲基丙烷三縮水甘油醚為交聯(lián)劑，制備接枝共聚物。

所述制備方法具體操作如下：將黃原膠溶解在蒸餾水中，置于25～30℃恒溫水浴鍋中恒溫攪拌并通氮?dú)獗Ｗo(hù)，待黃原膠完全溶解后加入丙烯酰胺和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚攪拌，待水浴溫度達(dá)到50～70℃并且在完全無氧條件下，加入過硫酸鉀并攪拌反應(yīng)3～5h，反應(yīng)物經(jīng)后續(xù)純化處理得到改性黃原膠。

所述黃原膠與所述丙烯酰胺的質(zhì)量比為1：5～15。

所述黃原膠與三羥甲基丙烷三縮水甘油醚的質(zhì)量體積比為1:0.26～0.76。

所述黃原膠與所述過硫酸鉀的質(zhì)量比為1:0.2～0.4。

所述后續(xù)純化處理包括以下步驟：在反應(yīng)物中邊攪拌邊倒入體積比為1～4:1的乙醇/水混合溶劑沉降，沉降物用體積比為1～4:1的乙醇/水混合溶劑充分洗滌，后用體積比為1～4:1的乙醇/水混合溶劑浸泡12～24h，過濾，干燥即得改性黃原膠。

本發(fā)明可以在較低的黃原膠與丙烯酰胺比例的條件下也能獲得高的接枝率，即所述黃原膠與所述丙烯酰胺的質(zhì)量比為1：5，所述黃原膠與三羥甲基丙烷三縮水甘油醚的質(zhì)量體積比為1:0.76，所述黃原膠與所述過硫酸鉀的質(zhì)量比為1:0.4，并且反應(yīng)的水浴溫度達(dá)到70℃。

本發(fā)明化學(xué)改性的主要作用機(jī)理是在聚合過程中，過硫酸鉀引發(fā)劑在加熱下分解產(chǎn)生硫酸根陰離子自由基。然后硫酸根自由基與黃原膠鏈反應(yīng)，破壞了黃原膠中d-葡萄糖的環(huán)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致形成一些更活潑的基團(tuán)，如烷氧基。同時硫酸根自由基攻擊丙烯酰胺和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚分子，導(dǎo)致丙烯酰胺和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚自由基的形成。在反應(yīng)位點(diǎn)附近的單體分子黃原膠，丙烯酰胺和三羥甲基丙烷三縮水甘油醚成為由鏈起始產(chǎn)生的自由基的受體，其后自身成為鄰近分子的自由基供體，這導(dǎo)致接枝鏈無限增長。在鏈增長期間，聚合物鏈與交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三縮水甘油醚的末端乙烯基反應(yīng)。然后，共聚物由逐漸形成的交聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，得到改性黃原膠。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)化學(xué)改性黃原膠可使黃原膠吸水增強(qiáng)，溶脹性能提高，孔徑增大，絮凝效果增強(qiáng)，在較低黃原膠與丙烯酰胺比例的條件下也能獲得高的接枝率；

(2)本發(fā)明操作簡便，成本較低；

(3)本發(fā)明制得的改性黃原膠可用做吸附劑在工業(yè)廢水中發(fā)揮很大作用，也可用于食品包裝，使食品達(dá)到保鮮的目的，也可用于藥物控釋。

附圖說明

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為未經(jīng)改性黃原膠表面掃描電鏡圖；

圖2為實施例1中改性黃原膠表面掃描電鏡圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。

實施例1：

將1g黃原膠溶解在150ml蒸餾水中恒溫不斷攪拌60min。然后將15g丙烯酰胺和260μl的三羥甲基丙烷三縮水甘油醚加入到黃原膠溶液中并攪拌30min，裝置充滿氮?dú)庵辽?0min飽和以除去溶解氧。并且水浴溫度達(dá)到70℃，加入0.2g過硫酸鉀并反應(yīng)4h以引發(fā)接枝共聚物。通過將乙醇/水混合物(4:1，v/v)倒入反應(yīng)混合物中使改性的黃原膠沉淀。過濾沉淀物，高速攪拌下用乙醇/水混合物(4:1，v/v)充分洗滌數(shù)次，然后用乙醇/水混合物(4:1，v/v)浸泡24h。通過過濾收集改性黃原膠，并在50℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥即得改性黃原膠。

制得的改性黃原膠與未經(jīng)化學(xué)改性的黃原膠相比，其絮凝率達(dá)到95.88％、接枝率達(dá)到1851.66％。如圖1和2所示，圖1為未經(jīng)化學(xué)改性的黃原膠，基本無孔洞；圖2為制得的改性黃原膠的孔直徑為2.756μm，分形維數(shù)為3.378。

實施例2：

將1g黃原膠溶解在150ml蒸餾水中恒溫不斷攪拌60min。然后將15g丙烯酰胺和390μl的三羥甲基丙烷三縮水甘油醚加入到黃原膠溶液中并攪拌30min，裝置充滿氮?dú)庵辽?0min飽和以除去溶解氧。并且水浴溫度達(dá)到70℃，加入0.3g過硫酸鉀并反應(yīng)4h以引發(fā)接枝共聚物。通過將乙醇/水混合物(4:1，v/v)倒入反應(yīng)混合物中使改性的黃原膠沉淀。過濾沉淀物，高速攪拌下用乙醇/水混合物(4:1，v/v)充分洗滌數(shù)次，然后用乙醇/水混合物(4:1，v/v)浸泡24h。通過過濾收集改性黃原膠，并在50℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥即得改性黃原膠。

制得的改性黃原膠與未經(jīng)化學(xué)改性的黃原膠相比，其絮凝率達(dá)到91.88％、嫁接率達(dá)到1896.36％。

實施例3：

將1g黃原膠溶解在150ml蒸餾水中恒溫不斷攪拌60min。然后將15g丙烯酰胺和520μl的三羥甲基丙烷三縮水甘油醚加入到黃原膠溶液中并攪拌30min，裝置充滿氮?dú)庵辽?0min飽和以除去溶解氧。并且水浴溫度達(dá)到60℃，加入0.3g過硫酸鉀并反應(yīng)4h以引發(fā)接枝共聚物。通過將乙醇/水混合物(4:1，v/v)倒入反應(yīng)混合物中使改性的黃原膠沉淀。過濾沉淀物，高速攪拌下用乙醇/水混合物(4:1，v/v)充分洗滌數(shù)次，然后用乙醇/水混合物(4:1，v/v)浸泡24h。通過過濾收集改性黃原膠，并在50℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥即得改性黃原膠。

制得的改性黃原膠與未經(jīng)化學(xué)改性的黃原膠相比，其絮凝率達(dá)到93.25％、接枝率達(dá)到1583.85％。

實施例4：

將1g黃原膠溶解在150ml蒸餾水中恒溫不斷攪拌60min。然后將10g丙烯酰胺和630μl的三羥甲基丙烷三縮水甘油醚加入到黃原膠溶液中并攪拌30min，裝置充滿氮?dú)庵辽?0min飽和以除去溶解氧。并且水浴溫度達(dá)到70℃，加入0.3g過硫酸鉀并反應(yīng)4h以引發(fā)接枝共聚物。通過將乙醇/水混合物(4:1，v/v)倒入反應(yīng)混合物中使改性的黃原膠沉淀。過濾沉淀物，高速攪拌下用乙醇/水混合物(4:1，v/v)充分洗滌數(shù)次，然后用乙醇/水混合物(4:1，v/v)浸泡24h。通過過濾收集改性黃原膠，并在50℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥即得改性黃原膠。

制得的改性黃原膠與未經(jīng)化學(xué)改性的黃原膠相比，其絮凝率達(dá)到91.00％、接枝率達(dá)到1607.88％。

實施例5：

將1g黃原膠溶解在150ml蒸餾水中恒溫不斷攪拌60min。然后將5g丙烯酰胺和760μl的三羥甲基丙烷三縮水甘油醚加入到黃原膠溶液中并攪拌30min，裝置充滿氮?dú)庵辽?0min飽和以除去溶解氧。并且水浴溫度達(dá)到70℃，加入0.4g過硫酸鉀并反應(yīng)4h以引發(fā)接枝共聚物。通過將乙醇/水混合物(4:1，v/v)倒入反應(yīng)混合物中使改性的黃原膠沉淀。過濾沉淀物，高速攪拌下用乙醇/水混合物(4:1，v/v)充分洗滌數(shù)次，然后用乙醇/水混合物(4:1，v/v)浸泡24h。通過過濾收集改性黃原膠，并在50℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥即得改性黃原膠。

制得的改性黃原膠與未經(jīng)化學(xué)改性的黃原膠相比，其絮凝率達(dá)到89.00％、接枝率達(dá)到1976.46％。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。