淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物——水溶液聚合（一）

时间：2023-03-24 17:30:20来源：food栏目：食品快速检测阅读：

淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物——水溶液聚合（一）

[db:作者] / 2022-12-29 00:00

[制备方法]将带有电动搅拌器、温度计、氮气进出口管的四颈玻璃反应瓶置于恒温水浴中，升至一定温度，然后加入准确称量的淀粉和反应介质，通氮气保护，搅拌1.0h后冷却至30℃，加入引发剂，反应30min后加人准确称量的丙烯酰胺单体，反应3.0h。产物用甲醇、丙酮、乙醚洗涤，并用体积比为1：1的N，N-二甲基甲酰胺和冰醋酸混合液抽提除去均聚物，真空干燥至恒定质量。

淀粉能否与丙烯酰胺单体发生反应，除与单体的结构、性质有关外，还取决于淀粉大分子上是否存在活化的自由基。自由基可用物理或化学激发的方法产生。国内外的科研工作者已在这方面做了大量的研究工作。Fanta等和Hofreiter等采用Co60的Y射线辐照来引发淀粉-AM的接枝共聚。但最常用的还是化学引发方法，一般用Ce4+、H2O2/Fe2+、K2S2O8/KHSO3、NH4S2O8/NaHSO3或K2S2O8/Na2S2O3、偶氮二异丁腈、KMnO4等为引发剂，其中Ce4+引发效能高，均聚物含量低。除Ce4+外，Ranby等采用[Mn(H2P2O7)3]3-作引发剂，也取得了很高的引发效果。但是有关引发剂的引发效率的比较以及不同的反应介质与接枝效果的关系这方面的研究工作报道较少，因此笔者就不同引发剂以及不同的反应介质与接枝效果的关系作了详细的研究，并探讨了淀粉与丙烯酰胺的接枝机理。

影响淀粉接枝反应的主要因素有引发剂的种类及浓度、反应时间、反应温度、单体用量、反应介质等。

(1)引发剂种类

在其他条件相同的情况下，利用8种不同引发剂引发淀粉PAM接枝共聚，试验结果见表3-33。从表中可看出，Fe2+/CH3(CO)OOH的引发效果最好，单体转化率可达99.6%，接枝效率为62.3%，接枝量为38.3%，[Mn(H2P2O7)3]3-、Fe2+/H2O2次之，钒酸钠最差。因此，拟采用Fe2+/CH3(CO)OOH为淀粉-PAM接枝共聚的引发剂。

(2)引发剂浓度

在0.25×10-8~1.0×10-8 mol/L范围内，接枝效率、单体转化率和接枝量均随着引发剂Fe2+/CH3(CO)OOH浓度的增大而增大；当Fe2+/CH3(CO)OOH浓度超过1.0×10-3 mol/L时，接枝效率和接枝量则随着引发剂浓度的增大而呈递减趋势(见图3-6)，引发剂浓度增大引起接枝效率下降的主要原因可能是由于过量的淀粉游离基加速了链终止反应，从而引起接枝效率的下降。因此，引发剂的最佳浓度为1.0×10-3 mol/L。

表3-33 引发剂种类对接枝效果的影响

图3-6 引发剂浓度对接枝效果的影响

注：淀粉用量10.0g(绝干质量)，丙烯酰胺

用量10.0g，25℃，3.0h。

图3-7 温度对接枝效果的影响

注：淀粉用量10.0g(绝干质量)，丙烯酰胺用量10.0g，

引发剂浓度1.0×10-3 mol/L，3.0h。

(3)温度

图3-7表明温度升高有利于提高单体的转化率，但是随着温度的升高，接枝效率呈下降趋势。这可能是随着温度升高，CH3(CO)OOH的分解速度加快，淀粉游离基增多，与此同时能引起链终止反应的Fe3+也相应增多，从而有利于丙烯酰胺均聚物的产生，提高单体的转化率，并引起接枝效率的下降。因此，聚合反应温度宜控制在20～30℃。

(4)反应时间

接枝效率、单体转化率和接枝量均随着反应时间的增加而增大，但当反应3h后，继续延长反应时间有利于丙烯酰胺均聚物的生成，接枝到单体上的聚合物反而减少，即接枝效率略为降低(如图3-8所示)，因此接枝反应以3h为宜。

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