丙烯酸/丙烯酸丁酯对细菌纤维素表面接枝改性的研究

顾森林 杨鑫 林梦睫 雷吉 孙燕

摘 要：本文研究了丙烯酸和丙烯酸丁酯对细菌纤维素的表面接枝改性。结果显示丙烯酸改性后的细菌纤维素膜吸水率提高，丙烯酸/丙烯酸丁酯复合改性后的细菌纤维素膜的吸水率下降。

关键词：丙烯酸；丙烯酸丁酯；改性；细菌纤维素

纤维素是自然界中存在量极其丰富且具有生物可降解性的生物合成高分子材料，这种可再生资源与人类的衣食住行关系非常密切并且其在许多技术领域中发挥重要作用[ 1 ]。

近年来的研究发现某些微生物也可高效地合成纤维素，并且这种细菌纤维素比植物纤维素显示出更优异的性能，如结晶度更高等[ 2 ]。

1 实验部分

1.1 实验药品

过硫酸铵，江苏强盛功能化学股份有限公司；亚硫酸氢钠，广东省化学试剂工程技术研究开发中心；丙烯酸丁酯和丙烯酸均购自上海化学试剂采购供应五联化工厂。

1.2 不同改性剂对细菌纤维素表面性能影响实验

加入一定量的细菌纤维素和水在三口烧瓶中，固定温度80℃反应，反应一定的时间后，加入氧化剂和引发剂过硫酸铵（变量），搅拌十分钟后，放入丙烯酸或者丙烯酸/丙烯酸丁酯（不同配比）单体，然后加入还原剂亚硫酸氢钠，上升到需要的反应温度，反应时间（1h），升温或加入适量氢氧化钠保温一定时间（20min），后将三口烧瓶移出水浴，冷却至室温，即为细菌纤维素改性产物。

2 结果与讨论

2.1 改性纤维素膜的红外光谱分析

图1是丙烯酸/丙烯酸丁酯接枝改性细菌纤维素的产物的红外光谱图。

由图1B和C可以看出丙烯酸/丙烯酸丁酯改性后的细菌纤维素膜在1735cm-1处出现一个吸收峰，这应该归属于酯基的特征峰，而纯的丙烯酸改性细菌纤维素的红外曲线上（图1A）不存在此峰。

而在1650cm-1处没有出现C=C双键的特征吸收峰，说明发生了自由基聚合反应。

（A：丙烯酸改性纤维素膜；B、C、D分别是用量比丙烯酸∶丙烯酸丁酯引发剂∶氧化剂∶还原剂=1∶1∶2∶2∶4，1∶1∶1∶1∶2，1∶1∶1.5∶0.5∶2）

2.2 改性纤维素膜的拉伸性能分析

（a：丙烯酸改性纤维素膜；b、c、d分别是用量比丙烯酸∶丙烯酸丁酯引发剂∶氧化剂∶还原剂=1∶1∶2∶2∶4，1∶1∶1∶1∶2，1∶1∶1.5∶0.5∶2）

由图2可见，丙烯酸/丙烯酸丁酯单体混合物接枝改性的细菌纤维素膜的应力屈服时间有所提升。

2.3 改性纤维素膜的吸水率分析

由图3可知，与丙烯酸改性细菌纤维素材料相比，利用丙烯酸/丙烯酸丁酯复合改性的细菌纤维素的吸水性能降低。可以利用复合改性控制改性纤维素的吸水性能。

（a：丙烯酸改性纤维素膜；b、c、d分别是用量比丙烯酸∶丙烯酸丁酯引发剂∶氧化剂∶还原剂=1∶1∶2∶2∶4，1∶1∶1∶1∶2，1∶1∶1.5∶0.5∶2）

3 结论

本研究的结论是丙烯酸/丙烯酸丁酯单体混合物接枝改性的细菌纤维素膜的应力屈服时间有所提升；且吸水率较低。

参考文献：

[1] Bie Lecki Stanislaw，Krystynowicz Alina，Turkiewicz Marianna，et al.Bacterial Cellulose[M].Biopolymers Weinheim： Wiley-VCH Verlag Gmb H，2002，5：37-90.

[2] 贾士儒，欧竑宇.细菌纤维素的生物合成及其应用[J].化工科技市場，2001，2：21-23.

基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）

项目编号：2015R423072

作者简介：顾森林（1993-），男，浙江人；孙燕（1978-），女，山东人，博士，研究方向：生物医用高分子。