全 文 ：摇 核 农 学 报摇 圆园员圆袁圆远渊猿冤院园缘怨源 耀 园远园员允燥怎则灶葬造 燥枣 晕怎糟造藻葬则 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽
文章编号院员园园园鄄愿缘缘员渊圆园员圆冤园猿鄄园缘怨源鄄园愿
纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮辐射接枝共聚物的
制备及其溶胀性研究
张方娥摇 哈益明摇 王摇 锋摇 李伟明摇 李摇 安摇 唐洪涛
渊中国农业科学院农产品加工研究所 辕农业部农产品加工综合重点实验室袁 北京摇 员园园员怨猿冤
摘摇 要院采用共辐射法制备了纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物 悦藻造造鄄早鄄晕灾孕遥 考察了辐照剂量尧
去离子水用量和 晕灾孕 辕纤维素质量比对接枝率的影响遥 结果表明袁在去离子水用量及 晕灾孕 辕纤维素质量
比一定的情况下袁接枝率随辐照剂量的增加而增加袁并逐步达到平衡曰在辐照剂量和 晕灾孕 辕纤维素质量
比一定时袁接枝率在去离子水用量为 圆皂造时达到最大曰在辐照剂量和去离子水用量一定时袁接枝率随着
晕灾孕 辕纤维素质量比增加而增加袁并逐步达到平衡曰通过正交试验袁得到制备接枝共聚物的最佳工艺条件
为院辐照剂量 愿噪郧赠袁去离子水用量 源皂造袁晕灾孕 辕纤维素质量比 源 颐 员袁此时得到的接枝共聚物接枝率为
猿缘源郾 愿豫 遥 正交试验结果也表明 晕灾孕 辕纤维素质量比对接枝率影响最大袁其次是辐照剂量遥 红外光谱表
明接枝反应发生在 晕灾孕乙烯基部位袁接枝共聚物保留了 晕灾孕的内酰胺结构曰热重分析表明其热稳定性
得到了增强曰通过溶胀性研究表明接枝共聚物的溶胀性得到增强袁且持水性较好遥
关键词院纤维素曰 辐射接枝曰 晕 原乙烯基吡咯烷酮曰 溶胀特性
孕砸韵孕耘砸栽陨耘杂 韵云 杂宰耘蕴蕴陨晕郧 韵云 悦耘蕴蕴哉蕴韵杂耘鄄晕鄄灾陨晕再蕴孕再砸砸韵蕴陨阅韵晕耘
悦韵孕韵蕴再酝耘砸 孕砸耘孕粤砸耘阅 月再 砸粤阅陨粤栽陨韵晕 郧砸粤云栽陨晕郧
在匀粤晕郧 云葬灶早鄄藻摇 匀粤 再蚤鄄皂蚤灶早摇 宰粤晕郧 云藻灶早摇 蕴陨 宰藻蚤鄄皂蚤灶早摇 蕴陨 粤灶摇 栽粤晕郧 匀燥灶早鄄贼葬燥
渊 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 粤早则燥鄄孕则燥凿怎糟贼泽 孕则燥糟藻泽泽蚤灶早 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁 悦澡蚤灶藻泽藻 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽 辕 悦燥皂责则藻澡藻灶泽蚤增藻
运藻赠 蕴葬遭燥则葬贼燥则赠 燥枣 粤早则燥鄄孕则燥凿怎糟贼泽 孕则燥糟藻泽泽蚤灶早袁 酝蚤灶蚤泽贼则赠 燥枣 粤早则蚤糟怎造贼怎则藻袁 月藻蚤躁蚤灶早摇 员园园员怨猿冤
粤遭泽贼则葬糟贼院悦藻造造怎造燥泽藻鄄晕鄄增蚤灶赠造责赠则则燥造蚤凿燥灶藻 早则葬枣贼 糟燥责燥造赠皂藻则渊悦藻造造鄄早鄄晕灾孕冤 憎葬泽 责则藻责葬则藻凿 遭赠 泽蚤皂怎造贼葬灶藻燥怎泽 蚤则则葬凿蚤葬贼蚤燥灶袁 葬灶凿 贼澡藻
蚤灶枣造怎藻灶糟藻 枣葬糟贼燥则泽 燥枣 贼澡藻 早则葬枣贼蚤灶早 赠蚤藻造凿 憎藻则藻 泽贼怎凿蚤藻凿 葬泽 憎藻造造援 砸藻泽怎造贼泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 早则葬枣贼蚤灶早 则葬贼藻 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 憎蚤贼澡 蚤则则葬凿蚤葬贼蚤燥灶
凿燥泽藻 葬灶凿 皂葬泽泽 则葬贼蚤燥袁 葬灶凿 早则葬凿怎葬造造赠 葬糟澡蚤藻增藻凿 贼燥 贼澡藻 遭葬造葬灶糟藻援 栽澡藻 早则葬枣贼蚤灶早 赠蚤藻造凿 则藻葬糟澡藻凿 皂葬曾蚤皂怎皂 憎澡藻灶 贼澡藻 葬皂燥怎灶贼 燥枣
凿藻蚤燥灶蚤扎藻凿 憎葬贼藻则 憎葬泽 圆皂造 皂藻葬灶憎澡蚤造藻 贼澡藻 燥贼澡藻则 贼憎燥 枣葬糟贼燥则泽 蚤灶 葬 糟藻则贼葬蚤灶 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造 增葬造怎藻 则葬灶早藻援 栽澡藻 燥责贼蚤皂怎皂 糟燥灶凿蚤贼蚤燥灶泽
枣燥则 贼澡藻 责则藻责葬则葬贼蚤燥灶 燥枣 早则葬枣贼 糟燥责燥造赠皂藻则泽 憎葬泽 燥遭贼葬蚤灶藻凿 遭赠 燥则贼澡燥早燥灶葬造 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼援 宰澡藻灶 贼澡藻 蚤则则葬凿蚤葬贼蚤燥灶 凿燥泽藻 憎葬泽 愿噪郧赠 憎蚤贼澡
源皂造 燥枣 凿藻蚤燥灶蚤扎藻凿 憎葬贼藻则袁葬灶凿 晕灾孕 辕 糟藻造造怎造燥泽藻 皂葬泽泽 则葬贼蚤燥 源 颐 员袁 贼澡藻 早则葬枣贼蚤灶早 则葬贼藻 燥枣 责则藻责葬则藻凿 早则葬枣贼 糟燥责燥造赠皂藻则 则藻葬糟澡藻凿
猿缘源郾 愿豫 援 云栽鄄陨砸 责蚤糟贼怎则藻 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 早则葬枣贼蚤灶早 则藻葬糟贼蚤燥灶 燥糟糟怎则则藻凿 蚤灶 晕灾孕 增蚤灶赠造 责葬则贼 葬灶凿 造葬糟贼葬皂 泽贼则怎糟贼怎则藻 憎葬泽 则藻贼葬蚤灶藻凿援
栽澡藻则皂燥早则葬增蚤皂藻贼则蚤糟 葬灶葬造赠泽蚤泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 悦藻造造鄄早鄄晕灾孕 藻灶澡葬灶糟藻凿 贼澡藻则皂葬造 泽贼葬遭蚤造蚤贼赠 燥枣 糟藻造造怎造燥泽藻援 栽澡藻 责则燥责藻则贼蚤藻泽 燥枣 悦藻造造鄄早鄄
晕灾孕 泽燥造怎贼蚤燥灶 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 早则葬枣贼蚤灶早 糟燥怎造凿 藻灶澡葬灶糟藻 贼澡藻 糟葬责葬糟蚤贼赠 燥枣 贼澡藻则皂燥泽贼葬遭蚤造蚤贼赠袁泽憎藻造造蚤灶早 葬灶凿 憎葬贼藻则 遭蚤灶凿蚤灶早援
运藻赠 憎燥则凿泽院糟藻造造怎造燥泽藻曰 蚤则则葬凿蚤葬贼蚤燥灶 早则葬枣贼蚤灶早曰 晕鄄增蚤灶赠造责赠则则燥造蚤凿燥灶藻曰 泽憎藻造造蚤灶早
收稿日期院圆园员员鄄员圆鄄园缘摇 接受日期院圆园员圆鄄园猿鄄员远
基金项目院农业部公益性行业科研专项渊圆园员员园猿园园苑冤袁核能开发科研项目野辐照在保障食品安全中的应用冶
作者简介院张方娥渊员怨愿远鄄冤袁女袁湖北荆州人袁硕士袁研究方向为农产品加工遥 耘鄄皂葬蚤造院扎澡葬灶早枣葬灶早藻愿远源源岳 赠葬澡燥燥援 糟燥皂援 糟灶
通讯作者院哈益明渊员怨缘苑鄄冤袁男袁山东蓬莱人袁教授袁博士生导师袁研究方向为辐照加工与农产品贮藏遥 耘鄄皂葬蚤造院澡葬赠蚤皂蚤灶早岳 泽蚤灶葬援 糟燥皂
摇 摇 纤维素是地球上分布最广尧含量最丰富尧可以再生 的一种天然多糖袁是由纤维素二糖重复单元通过 茁 ‐
源怨缘
摇 猿 期 纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮辐射接枝共聚物的制备及其溶胀性研究
员袁源鄄阅糖苷键连接而成的高分子物质遥 纤维素中的葡
萄糖属于 茁鄄阅鄄吡喃葡萄糖袁由于其含有大量的羟基袁
容易形成分子内和分子间氢键袁使原本应该亲水的高
分子链难溶袁从而限制了其深加工和资源利用咱员暂 遥 因
此通过特定的处理方法和技术手段改善纤维素的结构
和性质袁进而形成一种具备新的生物特性高聚物具有
十分重要的理论意义和经济价值遥
晕 原乙烯基 原 圆 原吡咯烷酮单体是一种天然无毒
的亲水性物质咱圆暂 袁广泛应用于共聚及交联袁接枝共聚
后可得到许多性能优异的高分子材料遥 交联物聚乙烯
基吡咯烷酮渊孕灾孕孕冤已经应用于啤酒和茶饮料的澄清袁
可以有效去除多酚类物质咱猿袁源暂 曰木屑与 晕 原乙烯基吡咯
烷酮渊晕灾孕冤的接枝共聚物可以吸附废水中的 悦凿圆 垣和
孕遭圆 垣 咱缘暂 遥
目前袁对纤维素接枝改性的研究主要集中在化学
诱导法上袁而纤维素辐射接枝改性的研究少有报道遥
辐射加工具有节能尧无二次污染尧加工简单等优点袁已
得到广泛应用咱远暂 遥 王俊等咱苑暂研究了远园悦燥 酌射线辐射下
丙烯酸与纤维素的接枝聚合反应袁制成高吸水材料袁员早
共聚物材料可吸附 猿园园早 去离子水遥 刘鹏飞等咱愿暂利用
辐射交联技术袁制成改性 悦酝悦 水凝胶袁并研究了其溶
胀行为袁发现其表现出较好的温度敏感性和 责匀 敏感
性遥 赵宝秀等咱怨暂采用微波辐射法合成以纤维素为基
质的吸附树脂袁并研究了其对 悦怎圆 垣 的吸附效果遥
杂燥造责葬灶 阅等咱员园暂采用 酌射线预辐射的方法袁将 圆 原氯丙
烯腈接到纤维素上袁得到一种较高热稳定性的接枝纤
维素遥 蕴蚤 再 云 等咱员员暂利用辐射接枝技术袁合成 载郧鄄早鄄
晕灾孕袁并用其进行了苯酚和茶多酚的吸附研究袁发现具
有较好的吸附效果遥 但目前对辐射接枝改性纤维素的
研究还仅限于共聚物特性研究袁对于接枝共聚物的结
构特征及其他物化性质研究尚不够深入遥 本研究拟通
过辐射接枝改性技术袁将 晕 原乙烯基 原 圆 原吡咯烷酮接
枝到纤维素上袁研究接枝共聚物的结构特征及影响接
枝率大小和溶胀性的因素袁以期改变纤维素的某些性
质袁将其应用于废水处理袁为纤维素资源的综合应用提
供技术支撑袁进而为富含纤维素的农副产品的应用拓
展应用领域袁实现资源再生利用和减少对环境的污染袁
提高纤维素的综合利用价值遥
员摇 材料与方法
员郾 员摇 主要试剂及仪器
工业级纤维素购自山东奇剑化工经营部曰晕 原乙
烯基吡咯烷酮购自国药集团化学试剂有限公司曰怨缘豫
乙醇购于北京化工厂袁所用试剂均为分析纯遥
试验用红外光谱仪袁德国 月砸哉运耘砸 栽耘晕杂韵砸曰栽郧 辕
阅栽粤热分析仪袁美国 孕藻则噪蚤灶 耘造皂藻则曰冷冻干燥机袁北京
博医康曰恒温水浴锅袁北京利康达曰电热恒温鼓风干燥
箱袁武汉利辉曰光照培养箱袁国华仪器遥
员郾 圆摇 纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物的制
备
称取一定量纤维素袁加入 员园园皂造溶剂瓶中袁用适量
去离子水溶胀后袁用移液管准确量取适量 晕 原乙烯基
吡咯烷酮于上述瓶中袁混合尧摇匀袁通入 晕圆 缘皂蚤灶 后袁密
封袁采用远园悦燥 酌辐射源进行动态共辐射接枝处理遥 辐
射接枝在中国农业科学院农产品加工研究所辐照中心
进行袁辐照剂量范围 源 耀 员远噪郧赠袁剂量率为 园郾 缘噪郧赠 辕 澡袁
吸收剂量采用重铬酸银渊粤早圆悦则圆韵苑 冤剂量计标定袁剂量
计与中国计量科学院比对渊晕阅粤杂冤袁误差 约 依 猿豫 遥 得
到的样品经真空冷冻干燥袁粉碎袁制得接枝共聚物粗
品遥
将共聚物粗品置于索氏提取器中袁怨缘豫乙醇提取
源愿澡袁去除均聚物袁得到纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮
接枝共聚物袁 远园益下干燥至恒重袁称重备用遥
根据公式渊员冤计算接枝率渊则郧袁豫 冤院
则郧 越 憎 原 憎园憎园 伊 员园园豫 渊员冤摇 摇 式中袁憎园 为纤维素质量渊早冤曰憎 为接枝共聚物质量渊早冤遥
员郾 猿摇 测定方法
取少量纤维素及纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮辐
射接枝共聚物样品袁分别与 运月则 混合袁研磨使其分散
均匀袁压片袁使用德国 月砸哉运耘砸 栽耘晕杂韵砸 猿苑 红外光谱
仪袁在 源园园 耀 源园园园糟皂 原员下进行红外吸收测定遥
热重分析通过 孕藻则噪蚤灶 耘造皂藻则 栽郧 辕 阅栽粤 热分析仪袁
试验条件院氮气氛围袁升温速率 员园益 辕 皂蚤灶袁扫描温度范
围院圆缘益 耀缘缘园益遥
员郾 源摇 接枝反应条件的优化
员郾 源郾 员摇 辐照剂量对接枝反应的影响摇 分别称取 员早 纤
维素于 远 个试剂瓶中袁分别加入 远皂造 去离子水进行溶
胀遥 准确量取 圆早 晕灾孕 于上述试剂瓶中袁充分混匀后
通氮气 缘皂蚤灶袁辐照剂量分别取 源尧远尧愿尧员园尧员圆尧员源 和
员远噪郧赠遥 辐照后进行纯化尧干燥袁计算接枝率遥
员郾 源郾 圆摇 晕灾孕 辕纤维素质量比对接枝反应的影响摇 分别
称取 员早纤维素于 远 个试剂瓶中袁分别加入 远皂造去离子
水溶胀遥 准确量取一定量的 晕灾孕袁使 晕灾孕 辕纤维素的
质量比为 圆颐 员尧猿颐 员尧源颐 员尧缘颐 员尧远颐 员和 苑颐 员袁加入上述试剂
瓶中袁充分混匀后袁通氮气 缘皂蚤灶袁辐照剂量选取 源噪郧赠遥
缘怨缘
核摇 农摇 学摇 报 圆远 卷
其余操作同 员郾 源郾 员袁计算接枝率遥
员郾 源郾 猿摇 去离子水用量对接枝反应的影响摇 分别称取
员早纤维素于 远 个试剂瓶中袁分别加入 圆尧源尧远尧愿尧员园尧
员圆皂造去离子水溶胀袁保持 晕灾孕 辕纤维素质量比为 圆颐 员袁
混匀后通氮气 缘皂蚤灶袁辐照剂量选取 源噪郧赠遥 其余操作同
员郾 源郾 员袁计算接枝率遥
员郾 源郾 源摇 猿 因素 猿 水平正交试验摇 吸收剂量尧晕灾孕 辕纤维
素质量比和去离子水用量 猿 个影响因素袁进行 猿 因素
猿 水平正交试验遥 根据上述 猿 个因素的单因素试验袁
接枝率变化率最大点袁即曲线斜率最大原则袁辐照剂量
选择 源尧远 和 愿噪郧赠袁晕灾孕与纤维素质量比选取 圆颐 员尧猿颐 员尧
源颐 员袁去离子水用量选择 圆尧源 和 远皂造遥 操作同 员郾 源郾 员袁计
算接枝率遥
员郾 缘摇 接枝共聚物的溶胀性测定
员郾 缘郾 员摇 吸水率的测定摇 称取 园郾 员早纤维素及纤维素共
聚物于滤纸袋中袁浸入已加 员园园皂造 蒸馏水的 员缘园皂造 烧
杯中袁调 责匀袁放入一定温度的恒温箱中袁溶胀一定时间
后袁取出袁用吸水纸滤掉滤纸袋周围多余的水分称量袁
去除共聚物袁称量湿滤纸袋的重量袁计算接枝共聚物的
吸水率遥 根据公式渊圆冤计算吸水率遥
吸水率 越 皂园 原 皂皂 伊 员园园豫 渊圆冤
摇 摇 式中袁皂园 为吸水后的纤维素共聚物质量渊早冤袁皂为
纤维素共聚物的质量渊早冤遥
员郾 缘郾 圆摇 不同接枝率共聚物的溶胀性测定摇 称取不同
接枝率的干燥纤维素共聚物和纤维素原品各 员早袁装入
滤纸袋中袁浸入已加 员园园皂造蒸馏水的烧杯中袁置于温度
为 圆缘益的恒温箱中袁每间隔一定时间称量水凝胶袁计
算吸水率遥
员郾 缘郾 猿摇 责匀对共聚物溶胀性的影响摇 称取干燥纤维素
共聚物各 园郾 员早袁装入滤纸袋中袁浸入加了 员园园皂造 蒸馏
水的烧杯中袁调 责匀袁置于温度为 圆缘益的恒温箱中袁每
间隔一定时间称量水凝胶袁计算吸水率遥
员郾 缘郾 源摇 温度对共聚物溶胀性的影响摇 称取干燥纤维
素共聚物各 园郾 员早袁装入滤纸袋中袁浸入已加 员园园皂造 蒸
馏水的烧杯中袁调 责匀袁分别置于温度为 圆缘尧猿园尧猿缘尧源园尧
源缘 和 缘园益恒温箱中袁间隔 员圆澡 后称量水凝胶袁计算吸
水率遥
员郾 缘郾 缘 摇 晕葬悦造浓度对共聚物溶胀性的影响摇 称取干燥
纤维素共聚物各 园郾 员早袁装入滤纸袋中袁分别浸入加入
质量分数为 圆郾 缘尧缘郾 园尧员园尧员缘 和 圆园豫的 员园园皂造 晕葬悦造 溶
液的烧杯中袁置于 圆缘益恒温箱中袁间隔 员圆澡 后称量水
凝胶袁计算吸水率遥
员郾 缘郾 远摇 共聚物在不同类型溶液中的溶胀性测定摇 称
取干燥纤维素共聚物各 园郾 员早袁装入滤纸袋中袁分别浸
入已加 员园园皂造蒸馏水尧纯水尧去离子水和生理盐水的烧
杯中袁置于 圆缘益恒温箱中袁每间隔一定时间称量水凝
胶袁计算吸水率遥
员郾 远摇 接枝共聚物持水力的测定
称取不同接枝率的干燥纤维素共聚物和纤维素原
品各 园郾 员早袁装入滤纸袋中袁浸入加了 员园园皂造 蒸馏水的
烧杯中袁充分吸水溶胀后称重袁再将各水凝胶置于
猿缘益恒温箱中袁每隔一定时间称量水凝胶袁计算纤维素
接枝共聚物和纤维素原品的持水力遥 根据公式渊猿冤计
算持水力 宰砸渊豫 冤院
宰砸 越 宰 原 宰阅宰宰 原 宰阅 伊 员园园豫 渊猿冤摇 摇 式中袁宰砸 为持水力袁宰 为每次测量的凝胶量渊早冤袁
宰宰 为湿样质量渊早冤袁宰阅 为干样质量渊早冤遥
圆摇 结果与分析
圆郾 员摇 纤维素接枝共聚物的结构表征
圆郾 员郾 员摇 纤维素鄄早鄄晕灾孕的红外图谱扫描摇 由红外图谱
渊图 员冤可知袁在 员远苑园糟皂 原员出现了聚吡咯烷酮的 悦 韵
伸缩振动袁但低于 晕灾孕 均聚物 孕灾孕 中的 悦 韵 伸缩
振动峰渊员远愿园糟皂 原员 冤 咱员圆暂 袁在 员园圆员 和 员圆愿愿糟皂 原员处出现
悦要晕伸缩振动吸收峰袁而在 猿缘园园 耀 猿员园园糟皂 原员未出现
晕 原 匀伸缩振动袁员远源园 耀 员缘远园糟皂 原员也未出现 晕 原 匀 的
变形振动袁这是 晕灾孕 中内酰胺结构的特征吸收袁表明
酌射线引发了 晕灾孕中乙烯基的加成聚合咱员猿暂 袁并没有发
生开环反应而是保留了此五元环结构袁同时接枝共聚
物保留了纤维素原有的特征吸收峰袁并出现了 晕灾孕特
有的内酰胺结构的吸收峰袁因此可以判断纤维素与
晕灾孕发生接枝共聚反应遥
圆郾 员郾 圆摇 纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物的
热性能分析摇 根据纤维素及纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯
烷酮接枝共聚物热重分析图渊图 圆冤的比较可知袁当温
度升至 圆园圆益时袁随着温度的升高袁纤维素的质量损失
加剧袁其损失速度大于纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮
接枝共聚物的质量损失速度袁猿圆愿益温度下袁纤维素的
质量损失已达到了 圆缘豫 袁而纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯
烷酮接枝共聚物在温度达到 猿愿猿益时袁其质量损失才
达到 圆缘豫 袁因此纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮接枝共
聚物的热稳定性相较纤维素本身得到了一定的提高遥
同时热重分析也从另一侧面证明了接枝反应的发生遥
圆郾 圆摇 接枝共聚反应条件的优化
圆郾 圆郾 员摇 辐照剂量对接枝率的影响摇 辐照剂量对接枝
远怨缘
摇 猿 期 纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮辐射接枝共聚物的制备及其溶胀性研究
图 员摇 纤维素与纤维素鄄早鄄晕灾孕的红外图谱
云蚤早援 员摇 云栽鄄陨砸 泽责藻糟贼则怎皂 燥枣 糟藻造造怎造燥泽藻 葬灶凿 糟藻造造怎造燥泽藻鄄早鄄晕灾孕
图 圆摇 纤维素与纤维素鄄早鄄晕灾孕的热性能分析
云蚤早援 圆摇 栽郧 糟怎则增藻泽 燥枣 糟藻造造怎造燥泽藻 葬灶凿 糟藻造造怎造燥泽藻鄄早鄄晕灾孕
共聚反应的影响如图 猿 所示遥 纤维素共聚物的接枝率
随辐照剂量增大而增加袁当剂量达到 员圆噪郧赠 后袁接枝
率的增加逐步趋于平缓遥 这是由于随着辐照剂量的增
加袁纤维素分子被辐照后形成的自由基位点增多袁因此
接枝率增大咱员源暂 遥 当辐照剂量达到一定值后袁纤维素不
能产生更多的反应位点袁同时 晕灾孕均聚反应趋势加大
也会阻碍接枝反应的进行袁因此接枝率逐渐达到最高
值后会随辐照剂量的继续增加而趋于平缓遥
圆郾 圆郾 圆摇 晕灾孕 辕纤维素质量比对接枝率的影响 摇 晕灾孕 辕
纤维素质量比对接枝率的影响如图 源 所示遥 纤维素共
聚物的接枝率随着 晕灾孕 辕纤维素质量比的增加而增
大遥 因为刚开始随着单体量的增加袁纤维素可利用的
单体量增多袁接枝率逐渐增大咱员缘暂 遥 当 晕 原乙烯基吡咯
烷酮单体量达到一定值后袁溶液中单体自由基量较多袁
图 猿摇 辐照剂量对接枝率的影响
云蚤早援 猿摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 蚤则则葬凿蚤葬贼蚤燥灶 凿燥泽藻 燥灶 早则葬枣贼蚤灶早 赠蚤藻造凿
单体之间形成均聚物的趋势逐步高于接枝反应袁且随
着接枝反应的发生袁空间位阻逐渐加大袁因此阻碍接枝
苑怨缘
核摇 农摇 学摇 报 圆远 卷
率的进一步增大遥
图 源摇 晕灾孕 辕纤维素质量比对接枝率的影响
云蚤早援 源摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 晕灾孕 辕 糟藻造造怎造燥泽藻 皂葬泽泽 则葬贼蚤燥
燥灶 早则葬枣贼蚤灶早 赠蚤藻造凿
圆郾 圆郾 猿摇 去离子水用量对接枝率的影响摇 去离子水用
量对接枝率的影响如图 缘 所示遥 纤维素共聚物的接枝
率袁随着去离子水量的增加而降低遥 因为随着去离子
水量的增加袁纤维素浓度降低袁与单体物质接触的几率
减小袁故接枝率逐渐降低遥
圆郾 圆郾 源摇 正交试验 摇 正交试验结果见表 员遥 从表 员 中
数据可知袁晕灾孕 辕纤维素质量比这一列的极差渊砸冤最
大袁即晕灾孕 辕纤维素质量比对纤维素共聚物接枝率的
图 缘摇 去离子水用量对接枝率的影响
云蚤早援 缘摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 葬皂燥怎灶贼 燥枣 凿藻蚤燥灶蚤扎藻凿
憎葬贼藻则 燥灶 早则葬枣贼蚤灶早 赠蚤藻造凿
影响最大袁是最主要的影响因素遥 由这 猿 个因素的极
差大小关系袁可得出这 猿 个因素对接枝率的影响顺序
为院晕灾孕 辕纤维素质量比 跃辐照剂量 跃去离子水用量遥
此外袁从极差的数值大小上亦可发现袁晕灾孕 辕纤维素质
量比对接枝率的影响远大于其他因素遥 综合以上分
析袁得出制备纤维素共聚物的最佳工艺参数为院取 员早
纤维素袁加 源皂造去离子水溶胀袁充 晕圆 缘皂蚤灶袁按 晕灾孕 辕纤
维素质量比 源院员 加入 晕灾孕袁在 愿噪郧赠 的辐照剂量下辐
照袁得到共聚物的接枝率可达到 猿园园豫以上遥
表 员摇 正交试验表
栽葬遭造藻 员摇 韵则贼澡燥早燥灶葬造 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼 贼葬遭造藻
编号
晕燥援
辐照剂量
蚤则则葬凿蚤葬贼蚤燥灶 凿燥泽藻 渊噪郧赠冤
去离子水用量
葬皂燥怎灶贼 燥枣 凿藻蚤燥灶蚤扎藻凿 憎葬贼藻则 渊皂造冤
晕灾孕 辕纤维素质量比
晕灾孕 辕 糟藻造造怎造燥泽藻 皂葬泽泽 则葬贼蚤燥
接枝率
早则葬枣贼蚤灶早 赠蚤藻造凿 渊豫 冤
员 源 圆 圆颐 员 员园园郾 圆
圆 源 源 猿颐 员 圆员源郾 猿
猿 源 远 源颐 员 猿猿猿郾 缘
源 远 圆 源颐 员 圆源缘郾 怨
缘 远 源 圆颐 员 员园园郾 员
远 远 远 猿颐 员 圆猿园郾 园
苑 愿 圆 猿颐 员 圆圆圆郾 员
愿 愿 源 源颐 员 猿缘源郾 愿
怨 愿 远 圆颐 员 员园苑郾 员
栽员 躁 远源愿郾 园 缘远愿郾 圆 猿园苑郾 源栽圆 躁 缘苑远郾 园 远远怨郾 圆 远远远郾 源栽猿 躁 远愿源郾 园 远苑园郾 远 怨猿源郾 圆
砸 员园愿郾 园 员园圆郾 源 远圆远郾 愿
圆郾 猿摇 纤维素共聚物的溶胀性能
圆郾 猿郾 员摇 不同接枝率的纤维素共聚物凝胶的溶胀平衡
摇 纤维素共聚物及纤维素吸水倍率变化如图 远 所示遥
从图中可看出袁纤维素共聚物与纤维素的吸水倍率逐
步加大袁并逐步达到平衡曰相对于纤维素原品袁纤维素
共聚物吸水倍率起初明显低于纤维素原品曰接枝率影
响吸水倍率袁吸水倍率与接枝率成正相关性曰达到溶胀
平衡时袁除了接枝率为 圆员怨郾 员豫的共聚物吸水倍率低
于纤维素外袁其他的共聚物都高于纤维素原品袁因此接
枝共聚物的吸水性得到了提高遥
圆郾 猿郾 圆摇 责匀值对纤维素共聚物溶胀性能的影响摇 图 苑
为溶剂 责匀值对纤维素共聚物溶胀性能的影响遥 纤维
愿怨缘
摇 猿 期 纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮辐射接枝共聚物的制备及其溶胀性研究
图 远摇 纤维素共聚物凝胶的溶胀平衡
云蚤早援 远摇 耘择怎蚤造蚤遭则蚤怎皂 泽憎藻造造蚤灶早 燥枣
糟藻造造怎造燥泽藻鄄早鄄晕灾孕 葬灶凿 糟藻造造怎造燥泽藻
素共聚物在强酸性条件下溶胀性能较差袁弱酸性近中
性尧碱性条件下溶胀性能较好遥 这是因为强酸性有利
于凝胶网络中氢键的形成袁链段之间的作用较强袁分子
间的缠绕现象比较严重袁导致凝胶溶胀率较小咱员远暂 遥 在
近中性条件下袁水凝胶分子间的氢键作用较弱袁分子内
羰基大多呈自由舒展状态袁凝胶网络内有充足的空间袁
能够充分地吸收水分遥
图 苑摇 责匀值对纤维素共聚物溶胀性能的影响
云蚤早援 苑摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 责匀 燥灶 泽憎藻造造蚤灶早
责则燥责藻则贼蚤藻泽 燥枣 糟藻造造怎造燥泽藻鄄早鄄晕灾孕
圆郾 猿郾 猿摇 纤维素共聚物的温度敏感性摇 图 愿 为介质温
度对纤维素共聚物吸水倍率的影响遥 随着介质温度的
升高袁纤维素共聚物吸水倍率缓慢上升袁在 源园益左右
出现最大值袁然后又降低遥 水凝胶吸水溶胀是聚合物
网络在溶剂中的扩散过程袁 聚合物的扩散是水凝胶吸
水速率的决定因素咱员苑暂 遥 温度升高使水分子扩散加快袁
同时高分子网络迅速扩张变得更加舒展袁水分子更容
易渗入凝胶网络内部曰另一方面袁高分子网络的迅速扩
张使得高分子网络收缩应力增大遥 当温度超过 源园益
时袁高分子网络的收缩应力进一步加大袁阻碍水分子进
入凝胶网络内部袁进而影响吸水倍率遥
圆郾 猿郾 源摇 晕葬悦造浓度对纤维素共聚物溶胀性的影响摇 图
怨 为 晕葬悦造 浓度对纤维素共聚物平衡溶胀率的影响遥
当盐液浓度低于 缘豫时袁由于纤维素共聚物水凝胶在
图 愿摇 纤维素共聚物的温度敏感性
云蚤早援 愿摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 皂藻凿蚤怎皂 贼藻皂责藻则葬贼怎则藻 燥灶
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晕葬悦造浓液中的反聚电解质效应咱员愿暂 袁从盐溶液中吸水袁
表现出随盐浓度增加纤维素共聚物溶胀率上升遥 当盐
浓度超出 缘豫后袁纤维素共聚物溶胀率下降袁是因为盐
浓度过高袁阻碍凝胶从盐溶液中吸水袁水分子很难进入
到凝胶网络中遥
图 怨摇 晕葬悦造浓度对纤维素共聚物溶胀性的影响
云蚤早援 怨摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 晕葬悦造 糟燥灶贼藻灶贼 燥灶
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圆郾 猿郾 缘摇 纤维素共聚物在不同类型水中的溶胀行为摇
图 员园 为纤维素共聚物在不同类型水中的吸水倍率遥
由图可以看出袁起初在纯水和去离子水中袁共聚物吸水
较快袁在蒸馏水中相对较缓袁经过 员园澡 后袁相同量纤维
素共聚物吸收最多的是去离子水袁其次是纯水袁再其次
是生理盐水袁最少的是蒸馏水袁同时也表明适量的盐袁
可促进纤维素共聚物吸水速率的提高遥
圆郾 源摇 不同接枝率的纤维素共聚物持水性能分析
图 员员 为不同接枝率的纤维素共聚物吸水溶胀后
的持水性能变化关系遥 研究显示纤维素共聚物的持水
性明显强于纤维素袁源澡 后还可以保持 缘园豫的水分袁而
纤维素原品仅能保持 猿园豫多的水分袁员员澡 后纤维素原
品中的水分基本散失完全袁而纤维素共聚物还能保持
员园豫以上的水分袁表明接枝反应提高了纤维素的持水
性遥
怨怨缘
核摇 农摇 学摇 报 圆远 卷
图 员园摇 纤维素共聚物在不同
类型溶液中的溶胀行为
云蚤早援 员园摇 陨灶枣造怎藻灶糟藻泽 燥枣 泽燥造怎贼蚤燥灶 增葬则蚤藻贼蚤藻泽 燥灶
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图 员员摇 纤维素共聚物持水性能分析
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猿摇 讨论
纤维素与 晕 原乙烯基吡咯烷酮经过共辐照袁纤维
素在 酌 射线作用下袁吸收辐射能袁产生活性位点引发
单体 晕 原乙烯基吡咯烷酮的接枝聚合反应咱员怨暂 袁形成共
聚物遥 通过对影响纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮接枝
率的影响因子的研究发现袁辐照剂量和 晕灾孕纤维素质
量比对接枝率的影响关系袁在一定范围内呈正相关袁与
李咏富等咱员圆暂研究结果一致曰另外袁接枝率随着去离子
水用量的增多而减小袁是由于纤维素吸水后袁玻璃化温
度降至室温以下袁形成的自由基不稳定尧易失活咱圆园暂造
成的遥 根据正交试验结果袁晕灾孕 辕纤维素质量比对纤维
素共聚物接枝率的影响最大袁其次是辐照剂量袁最后才
是去离子水遥
基于正交试验结果袁本研究选取辐照剂量为
源噪郧赠袁去离子水用量为 圆皂造袁晕灾孕 辕纤维素质量比为 猿 颐
员尧缘颐 员尧远颐 员和 愿 颐 员袁制备纤维素共聚物袁以此得到的共
聚物进行了溶胀性研究袁并考察了 责匀尧温度等对溶胀
性的影响遥 纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮吸附水的能
力与其所含有的亲水性基团数量有关袁亲水基团越多袁
其吸附水的能力越强袁吸水倍率越大遥 本研究发现共
聚物吸水倍率与接枝率呈正相关性袁这表明接枝反应
加入了更多的亲水基团遥 基于成本的考虑袁选择制备
共聚物接枝率最小的进行溶胀性影响因素的研究袁发
现 责匀值尧温度尧晕葬悦造浓度及溶液的类别都对共聚物的
吸水倍率有影响遥 当其他条件一定时袁责匀在近中性条
件下表现出良好的吸水特性袁这是因为中性条件下氢
键作用较弱袁有利于共聚物吸水曰共聚物吸水表现出良
好的温度敏感性袁在 源园益时吸水倍率最大袁由于温度
升高会加速共聚物分子扩散袁同时也会增加其分子网
络的收缩应力袁从而影响其吸水倍率曰晕葬悦造 浓度对共
聚物吸水倍率袁在 圆郾 缘豫 耀 缘郾 园豫范围内增大袁缘郾 园豫 耀
员园郾 园豫范围内减小袁员园郾 园豫 耀员缘郾 园豫范围内增大袁大于
员缘郾 园豫后减小袁这与张侃等咱圆员暂的结果一致袁表明共聚
物对去离子水有较强的吸附性袁适量的盐环境有助于
其吸水倍率的提高遥
对于给定的水凝胶袁其脱水速率只与交联密度有
关遥 纤维素中引入了 晕灾孕单体袁形成带有较多支链的
聚合物袁增大了大分子链间的缠绕作用袁增大了水凝胶
的交联密度袁接枝率越高袁水凝胶交联密度加大袁虽然
单位面积水凝胶表面上毛细管的数目增多袁但毛细管
的半径减小袁因此袁失水速率降低袁即持水能力增强遥
源摇 结论
接枝反应提高了纤维素分子结构的稳定性尧吸水
溶胀性袁其溶胀性与接枝率成正比袁当接枝率为
远缘远郾 源豫时袁其平衡溶胀率达到 源猿园员豫 遥 接枝反应同
时也使纤维素的耐盐性得到一定程度的提高袁对纤维
素持水性起到显著促进作用遥
制备纤维素 原 晕 原乙烯基吡咯烷酮接枝共聚物的
最佳工艺条件院吸收剂量 愿噪郧赠袁去离子水用量 源皂造袁
晕灾孕 辕纤维素质量比 源颐 员袁此时得到的接枝共聚物接枝
率为 猿缘源郾 愿豫 遥 晕灾孕 辕纤维素质量比对接枝率起主导
作用袁其次是辐照剂量袁最后为去离子水用量遥
参考文献院
咱 员 暂摇 张俐娜援天然高分子改性材料及应用咱酝暂援 北京院化学工业出版
社袁圆园园缘院源
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咱 猿 暂摇 黎新明袁崔英德援 晕灾孕 的交联聚合研究咱 允暂 援 化工科技袁圆园园员袁怨
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咱 源 暂 摇 李咏富袁哈益明袁陶乐仁袁李彦杰袁王摇 锋援辐射接枝共聚物 载郧鄄早鄄
晕灾孕溶胀性能及其对苯酚吸附特性的研究咱允暂 援核农学报袁圆园员员袁
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咱 苑 暂 摇 王 摇 俊袁尹 摇 华袁李明玉袁汤心虎袁曹 摇 刚援 丙烯酸与纤维素在
远园悦燥辐照下的接枝聚合反应咱允暂 援化学研究与应用袁圆园园源袁员远渊猿冤院
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咱 愿 暂 摇 刘鹏飞袁彭摇 静袁吴季兰援辐射交联制备改性 悦酝悦 水凝胶的溶胀
行为研究咱允暂 援高分子学报袁圆园园远袁渊远冤院苑缘远 原 苑缘怨
咱 怨 暂 摇 赵宝秀袁王摇 鹏袁郑摇 彤袁舒摇 静袁陈建华援 微波辐射合成纤维素
基吸附树脂及对 悦怎圆 垣吸附性能研究咱砸暂援 第 员员 届中国微波能
应用学术研讨会袁源员 原 源源
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咱员猿暂摇 李咏富袁李彦杰袁哈益明袁王摇 锋援黄原胶辐射接枝 晕 原乙烯基吡
咯烷酮及其物性分析研究咱允暂 援辐射研究与辐射工艺学报袁圆园员员袁
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咱员源暂摇 杨连利袁梁国正援黄原胶辐射接枝丙烯酸及其耐盐性研究咱允暂 援精
细化工袁圆园园愿袁圆缘渊源冤院 猿怨苑 原 源园园
咱员缘暂摇 苏秀霞袁诸晓峰袁李仲景袁王摇 磊袁顿雪明袁路宽援黄原胶辐射接枝
丙烯酰胺及其应用性能的研究咱 允暂 援 辐射研究与辐射工艺学报袁
圆园园怨袁圆苑渊圆冤院 愿源 原 愿愿
咱员远暂摇 易国斌袁崔英德袁杨少华袁康摇 正袁崔亦华袁郭建维袁等援 晕灾孕接枝
壳聚糖水凝胶的合成与溶胀性能咱 允暂 援 化工学报袁圆园园缘袁缘远渊怨冤院
员苑愿猿 原 员苑愿怨
咱员苑暂摇 崔亦华袁崔英德袁郭建维袁赵摇 伟袁易国斌援 晕灾孕 共聚物水凝胶中
吸附水的性能研究咱 允暂 援 高分子材料科学与工程袁圆园园苑袁圆猿渊源冤院
员缘圆 原 员缘源
咱员愿暂摇 允 悦 杂葬造葬皂燥灶藻袁 宰 灾燥造噪泽藻灶袁 杂 悦 陨泽则葬凿袁藻贼 葬造援 孕则藻责葬则葬贼蚤燥灶 燥枣 蚤灶灶藻则 泽葬造贼
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咱员怨暂摇 幕内惠三援聚合物辐射加工咱酝暂援北京院科学出版社袁圆园园圆院员圆员
咱圆园暂摇 翟茂林袁伊摇 敏袁哈鸿飞援高分子材料辐射加工技术及进展咱酝暂援
北京院化学工业出版社袁圆园园源院猿怨
咱圆员暂摇 张摇 侃袁张黎明援乙烯基吡咯烷酮 辕磺酸甜菜碱两性单体共聚物
水凝胶的溶胀行为咱允暂 援中山大学学报袁圆园园员袁源园渊缘冤院远缘 原 远苑
渊责任编辑摇 邱爱枝冤
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渊上接第 远圆圆 页冤
咱圆园暂摇 刘法涛袁 杨志忠援 里奥百脉根的优点与利用评价咱 允暂 援 中国草
地袁 员怨怨愿袁 远院 猿园 原 猿源
咱圆员暂摇 李玉珠袁 陶摇 茸袁 王摇 娟袁 师尚礼袁 马晖玲袁 赵小强援 百脉根原
生质体的分离和酶解条件的研究咱允暂 援 草地学报袁 圆园员园袁 员愿渊远冤院
苑怨愿 原 愿园源
咱圆圆暂摇 朱至清援 植物细胞工程咱酝暂援 北京院化学工业出版社袁 圆园园猿院 圆缘
咱圆猿暂摇 在澡葬燥 在 郧袁 匀怎 栽 栽袁 郧藻 载 匀袁 阅怎 载 在袁 蕴蚤 阅袁 蕴蚤 在 再援 孕则燥凿怎糟贼蚤燥灶
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灶葬责怎泽 葬灶凿 韵则赠糟澡燥责澡则葬早皂怎泽 增蚤燥造葬糟藻怎泽 葬灶凿 贼澡藻蚤则 遭葬糟噪糟则燥泽泽蚤灶早
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咱圆源暂摇 付莉莉袁 杨细燕袁 张献龙袁 王志伟袁 冯常辉袁 刘传祥袁 江培勇袁
张金龙援 棉花原生质体野供 原受体冶双失活融合产生种间杂种植
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报袁 圆园园源袁 源怨渊员源冤院 员猿怨缘 原 员猿怨愿
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渊圆冤院 员圆愿 原 员猿圆
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安院西北大学袁 圆园园圆袁 源源
渊责任编辑摇 邱爱枝冤
员园远