羟丙甲基纤维素（精选六篇）
羟丙甲基纤维素 篇1
短切纤维能在水或分散介质中均匀分散,实现纤维之间的良好交织,是纤维复合材料湿法成型的关键。国内外学者对纤维分散性表征及改善已作了相关研究,Kerekes等[10]提出了“拥挤因子”的概念,用于评价纤维絮状特性和分散性,同时也反映了纤维在一种分散介质中形成絮状体的趋势。曾令可等[11]提出了一种新的表征陶瓷纤维分散性的方法,即以搅拌后料浆中产生陶瓷纤维球的质量比来表征纤维的分散效果,可快速有效地对纤维分散性进行评价。Akbar等[12]研究了羧酸甲基纤维素(Carboxy Methyl Cellulose,CMC)对碳纤维在水泥基体中分散性的影响,CMC能有效地促进碳纤维的分散。张素凤等[13]采用二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烷、硅烷偶联剂醇溶液、苯酚-四氯乙烷等溶剂或溶液对玻璃纤维进行处理,比较纤维在水中的分散效果,苯酚-四氯乙烷溶液处理的玻璃纤维分散效果最好。钱觉时等[14]在碳纤维水泥基材料中加入聚羧酸减水剂,不仅显著改善碳纤维分散性,还可以提高砂浆的流动性。陈清等[15]研究了切棉方式、玻璃纤维长度、分散剂的种类和含量对玻璃纤维分散性的影响,显示玻璃纤维越长越难分散,添加六偏磷酸钠(Sodium Hexametaphosphate,SHMP)的浆料分散性最好。
本工作针对短切纤维在熔模精铸硅溶胶浆料中难分散、易团聚的问题,采用超声振荡工艺和添加纤维素分散剂分散短切尼龙纤维,研究了超声振荡功率和羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl Methyl Cellulose,HPMC)分散剂的加入量对短切尼龙纤维在硅溶胶浆料中分散效果的影响,并对其分散机理进行了分析。
1 实验材料与方法
1.1 实验材料
本实验采用的硅溶胶为山东济南银丰硅制品有限责任公司生产的碱性硅溶胶,其主要成分和性能指标如表1所示。纤维采用北京融信通科技有限公司生产的短切尼龙纤维,直径为9~13μm,长度为2~4mm,纤维横截面为圆形;羟丙基甲基纤维素分散剂,类白色有机高分子粉末,河北新乐市科维精细化工厂生产;耐火粉料为320 目的白刚玉粉,郑州市海旭磨料有限公司生产;硅烷偶联剂,CG-221 型 γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷系列,南京辰工有机硅材料有限公司生产。
1.2 实验方法
首先对短切尼龙纤维进行表面处理。用硅烷偶联剂和乙醇加少量的水配制偶联剂醇溶液,再加入少许醋酸调节溶液pH,使得溶液为酸性从而提高其水解速率。将短切尼龙纤维放入偶联剂醇溶液中,搅拌10min,再浸泡20min,过滤,用丙酮水清洗,在真空干燥箱中干燥后待用。
取相同体积的硅溶胶分别置于5个浆料桶中,将经表面处理的短切尼龙纤维,按硅溶胶质量的0.6%分别加入其中,一份通过传统搅拌分散,其余四份利用TJS-3000智能数控超声波发生器V6.0,超声分散10min,超声波谐振频率为20kHz,超声功率分别选择300,500,700,900W,超声振荡和机械搅拌协同作用,观察纤维的分散情况并拍摄数码照片,从硅溶胶中纤维束的多少来判别纤维分散效果。
再取相同体积的硅溶胶分别置于5个浆料桶中,分别加入0.6%(质量分数,下同)的短切尼龙纤维,选取对纤维分散效果最好的超声功率分别超声分散10min,然后分别加入0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%的HPMC分散剂,用高速搅拌器搅拌3min后加入消泡剂,将白刚玉粉加入硅溶胶中配制浆料,再搅拌浆料5min后,用LND-1型号的涂-4黏度计来测量其黏度,根据公式(1)计算出浆料的运动黏度。
式中:ν为运动黏度,mm2/s;t为流出时间,s。
其次,从搅拌好的硅溶胶浆料中选取不同的部位,抽取4份质量为40g的实验浆料,放入水中淘洗,用致密纱布进行过滤、挤压至不再有水分滴流,再放入真空干燥箱中干燥,利用FA1204B电子天平称取纤维的质量,用变动系数的大小和差异率衡量纤维分散性[16],变动系数越小,说明纤维分散性越好,差异率可以验证变动系数的变化趋势,两者分别经公式(2),(3)求得:
式中:ymi为第m号实验淘洗过滤出的第i份纤维质量;y珔m为第m号实验淘洗过滤出的4份纤维质量的平均值;n为取样份数,n=4;m为实验号。
式中:y″m为第m号实验40g硅溶胶浆料中纤维的理论质量。
最后将以上掺入不同比例HPMC分散剂的纤维硅溶胶浆料分别灌入金属模具中,在室温下自然干燥固化后,掰断试样,利用Quanta 200型扫描电子显微镜观察试样断面形貌,分析短切尼龙纤维在浆料中的分散情况。
2 实验结果与讨论
2.1 超声振荡与机械搅拌协同作用下纤维的分散效果
图1为不同超声功率作用下短切尼龙纤维在硅溶胶中分散效果的数码照片。图1(a)显示,未施加超声作用,短切尼龙纤维分散程度很差,与硅溶胶不能很好地相容,大多纤维处于束状或团聚形态。这可能是由于短切尼龙纤维间存在一定的聚集力,而在机械搅拌过程中,尽管加快了硅溶胶胶体颗粒布朗运动,但仍无法破坏纤维间的作用力。由图1(b)~(e)可以看出随着超声功率的提高,纤维的分散效果显著改善;超声功率为900W时,纤维分散相对较均匀,实现了纤维单丝分布的状态,无明显的纤维团聚现象。这是因为超声振荡具有均化、筛分、化学反应及除气等功效,当超声波作用于纤维-硅溶胶溶液时,利用超声空化效应产生的冲击波和微射流使得硅溶胶胶体粒子具有一定的作用力,从而破坏了纤维间存在的范德华力[17];此时,超声作用后纤维并没有完全地分散,超声功率较低时溶液中产生的“气穴”声压小,而“气穴”破裂时产生的自由基量少,超声反应速率较慢,超声波的化学效应较弱,纤维分散效果就差;但是纤维间的作用力有所变弱,再利用机械搅拌,对纤维具有极强的剪切打散作用,可以有效地破坏纤维间相互的结合力,纤维束逐渐分离而呈现丝状分布,使得纤维较均匀地悬浮在硅溶胶溶液中,呈现较好的相容性;随着超声功率的提高,超声波的化学效应增强,在较大的声强作用下,空化和声流效应使得纤维降解分散速率加快,短切尼龙纤维团状内部产生抗高温高压的动流场,从而使得短切尼龙纤维在硅溶胶溶液中激烈地运动而达到一个动态平衡状态,短切尼龙纤维束内部分散为丝状,相对间距稳定,利用机械搅拌后纤维束被彻底打散,呈现出较理想的分散效果,因此,要将短切尼龙纤维在硅溶胶溶液中很好地分散,单一使用超声振荡或机械搅拌无法实现,而在超声振荡和机械搅拌的协同作用下,短切尼龙纤维在硅溶胶溶液中能够均匀地分散成单丝状,实现纤维与硅溶胶分散体系的良好交织。
2.2 羟丙基甲基纤维素对纤维分散性的影响
图2为羟丙基甲基纤维素(HPMC)分散剂的加入量对短切尼龙纤维硅溶胶浆料运动黏度的影响。从图2可以看出,短切尼龙纤维硅溶胶浆料的运动黏度随HPMC分散剂加入量的增加呈先减小后增大的趋势,添加HPMC超过0.3%时,浆料运动黏度反而增大。HPMC是非离子型、水溶性的纤维素混合醚,具有增加溶液黏稠度的作用,而增稠作用的强弱取决于纤维素醚的浓度[18]。HPMC的分子结构中含有较多极性羟基基团和更长的分子链,容易吸附在短切尼龙纤维的表面,增加对硅溶胶溶液的湿润性,还可以阻止纤维间的相互接触。 在添加低浓度范围的HPMC分散剂后,增稠作用极小,HPMC对纤维的分散性能较显著,短切尼龙纤维分散成单丝状,其流动性好,从而浆料的运动黏度较低;当HPMC分散剂加入量过高,超过了自身在硅溶胶溶液中的分解能力,此时HPMC分散性能减弱,而增稠能力增强,分散剂对纤维的分散效果较小,纤维与硅溶胶未能充分混合,严重影响了分散体系的流动性,浆料的运动黏度开始增大。
图3为羟丙基甲基纤维素(HPMC)分散剂的加入量对短切尼龙纤维质量变动系数和差异率的影响。从图3可以看出,随着HPMC加入量的增加,变动系数先减小后增大;当HPMC加入量为0.3% 时,变动系数最小达0.26,与未加HPMC相比减小了60%。这说明HPMC的加入可以有效地降低变动系数,HPMC浓度的变化最终会影响到短切尼龙纤维的流动速率及运动状态,HPMC的加入增大了纤维间的相互斥力,提高了纤维的分散度,从而明显改善了纤维在硅溶胶浆料中的分散性,且HPMC加入量为0.3%时,纤维在硅溶胶浆料中的分散性最好。而HPMC加入量为0.4% 时,变动系数出现增大趋势,这是因为HPMC加入量过高,分散体系的运动黏度增大,浆料的流动性变差,大量的HPMC包覆在短切尼龙纤维上,很难通过超声作用和机械搅拌将纤维悬浮液搅拌均匀。而差异率的变化也是随着HPMC加入量的提高先减小后增大,在加入量为0.4%时达到最大,这个变化趋势与变动系数一致,因此,HPMC可以有效促进短切尼龙纤维在硅溶胶浆料中的分散,且HPMC加入量在0.2% ~0.3% 之间时,纤维的分散性较好。纤维能够在硅溶胶浆料中均匀分散,是纤维硅溶胶浆料特性得以稳定且对精铸型壳性能具有良好增强效果的关键,否则纤维在浆料中聚集成束,在型壳内部会形成大的孔洞,从而削弱了纤维对精铸型壳的增强作用。
2.3 纤维在硅溶胶浆料中分散的微观分析
图4为添加不同加入量HPMC分散剂的硅溶胶浆料在干燥固化后的断面SEM形貌。从图4可以看出,未加HPMC的硅溶胶浆料基体中短切尼龙纤维分散效果较差,纤维分布不均,部分区域纤维分布较密集,纤维之间活动间距较小,纤维束状现象非常明显;而加入分散剂后分散效果明显改善,说明HPMC可促进纤维的分散;随着HPMC加入量在0.1% ~0.3%范围内增加,从图4(b)~(d)中可以看出纤维的分散越显稳定,纤维非常均匀地分布在硅溶胶浆料基体中;当HPMC加入量增加到0.4%时,纤维的分散效果变差,图4(e)中纤维出现了成束现象,纤维聚集在部分区域,很容易发生接触缠绕,因此,HPMC的加入量不是越大纤维的分散性就越好,HPMC加入量过低,较少的极性基团和长分子链作用力不足以破坏硅溶胶溶液的表面张力,纤维的亲水性和润湿性较差,其分散效果就不是很明显;HPMC加入量增加时,分散体系中羟基与极性分子形成的氢键的作用力稳定性增强,使纤维具有极强的亲水性,提高了纤维的分散性;HPMC加入量过高,由于硅溶胶本身就具有一定的黏度,再加上HPMC的增稠作用,浆料的黏度大幅提高,从而影响了分散体系的流动性,阻碍了纤维的分散。只有加入适量的HPMC分散剂,才能保证纤维在硅溶胶浆料中均匀分散,纤维对精铸型壳性能才有更稳定的增强效果。
3 结论
(1)超声振荡和机械搅拌协同作用,可明显提高短切尼龙纤维在硅溶胶分散体系中的分散效果;随着超声功率在300~900W范围内增加,纤维分散性逐渐增强;当超声功率为900W时,纤维分散相对较均匀,无明显的纤维团聚现象。
(2)HPMC分散剂对短切尼龙纤维在硅溶胶浆料中的分散状态十分有效。随着HPMC加入量在0%~0.4%范围内增加,浆料的运动黏度先降低后升高,分离出纤维质量的变动系数和差异率均先减小后增大,HPMC加入量在0.2%~0.3%之间时,纤维的分散性最佳。
羟丙甲纤维素滴眼液说明书 篇2
【规格型号】50mg:10ml
【用法用量】成人及儿童均可使用每日三次每次1-2滴;或遵医嘱
【不良反应】在极少数人中可能会引起眼部不适如眼睛疼痛视力模糊眼球持续发红或出现刺激如使用后眼部的上述症状持续超过3天则应停止使用该药必要时去医院检查
【注意事项】1用后如眼部持续刺激，则停止使用。切勿将滴瓶头接触眼睑及其他表面，以防污染。本产品含有氯化苄烷胺，配戴软性隐形眼镜时不宜使用。请放于儿童接触不到的地方。开瓶一个月后，不宜再继续使用。2孕妇及哺乳期妇女用药：未见羟丙甲纤维素在人体中引起生殖损害或其他问题的报道;哺乳期妇女使用该药时授乳，也未见在婴儿中引起不良反应的报道。因此，孕妇和哺乳期妇女用药无特殊禁忌。3儿童用药：儿童使用羟丙甲纤维素，与其他年龄组人群相比，并不引起更多的不良反应，因此，儿童可与成人按同样方案使用羟丙甲纤维素滴眼液。4老人用药：在老年患者中使用羟丙甲纤维素，与其他年龄组人群相比，并不引起不同的副作用或其他问题。因此，老年患者用药无特殊禁忌。
【有效期】0月
【批准文号】国药准字H3874
【生产企业】哈药集团三精英美制药有限公司
羟丙甲基纤维素 篇3
关键词：压载水检测；羧甲基纤维素钠；黏度；异弯藻运动
中图分类号：X736.3文献标志码：A文章编号：16717953(2009)03001903
船舶压载水由于混有外来生物而造成当地的生态失去平衡，已成为日益严重的生态问题，并引起了许多国家的关注。许多国家的研究表明，许多水生物、植物以及细菌能在船舶压载水和沉渣中生存，有的经过60天的旅行仍然能够成活。对于压载水检测，基于目前的实验条件，传统水质检测微生物大多使用常规显微镜检测，但是压载水中许多微生物具有较强的运动能力，如不采取措施限制微生物的运动，常规显微镜无法达到检测的目的，故需要对待检测的微生物进行固定。固定材料选择的一般原则是：固定微生物的操作过程简单；固定材料的水溶液应无色透明；粘度适中；化学稳定性较好；固定微生物后对其无毒；廉价易得。传统的化学药剂固定待检微生物的方法主要是采用海藻酸钠和聚乙烯醇溶液限制微生物的运动，但是海藻酸钠溶液颜色过深，不利于观察和镜检计数，而聚乙烯醇溶液在高浓度时容易产生气泡，浓度变小，黏度又较小，影响计数。故本文尝试选用羧甲基纤维素钠溶液来限制浮游藻类的运动，以便于观察和提高提高计数的准确性。
1、海藻酸钠，聚乙烯醇及羧甲基纤维素钠溶液理化性质实验
1.1实验仪器和试剂
本实验所用的药剂海藻酸钠，羧甲基纤维素钠，聚乙烯醇PVA124均为国药集团化学试剂有限公司生产。配置好的羧甲基纤维素钠溶液，海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液，平式毛细管黏度计，烧杯，秒表，恒温水浴锅。
1.2色度，黏度实验
分别配制海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液，羧甲基纤维素钠溶液，并测定3种溶液的黏度，进行对比。
1.3活性实验
分别使用配置好的羧甲基纤维素钠溶液，海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液与异弯藻溶液混合，观察异弯藻活性变化。
1.4实验结果分析
1.4.1色度对比
配置海藻酸钠溶液的过程中，产生大量的气泡，且海藻酸钠溶液颜色较深，对于镜检过程会产生较大的影响。配置的海藻酸钠溶液在常温下不会凝固，取用方便。聚乙烯醇溶液在配置过程中溶解缓慢，且溶解度较小，在室温下会产生一些结晶物附着在烧杯瓶壁上，聚乙烯醇溶液无色透明。羧甲基纤维素钠溶液无色透明，溶解度好。
1.4.2黏度对比
具体的羧甲基纤维素钠溶液，海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液3种溶液的黏度值见表1。溶液及混合液的黏度的测定用平式毛细管黏度计测定。数据表明，羧甲基纤维素钠溶液具有较好的粘度值，相同浓度下的羧甲基纤维素钠溶液比海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液的黏度值都高。
1.4.3黏温性研究
海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液随着温度的升高，黏度基本呈线性降低。在本实验中，实验温度不可能太高，否则在与藻液混合时，可能会将其中的藻类灭活，影响检测结果。故在本次实验中，选择温度不超过45℃。尽量在接近室温的各种温度状态下测定羧甲基纤维素钠溶液的黏度随温度的变化情况，结果如表2所示。
由表2可以看出，浓度一定的羧甲基纤维素钠溶液的黏度随温度的升高而降低，当温度在35～40℃时，其黏度受温度变化的影响很大，溶液黏度随温度的降低而增大得十分迅速。
2、海藻酸钠，聚乙烯醇及海藻酸钠对异弯藻活性实验
将海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液及羧甲基纤维素钠溶液分别加入到异弯藻溶液中，均能抑制微生物的运动能力。但另一方面，须避免加入的试剂杀死微生物，避免影响到对微生物个体的测定。海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液及羧甲基纤维素钠溶液与异弯藻溶液混合后1h后，在显微镜下观察到异弯藻仍具有运动的能力。因此在本次实验中可以认为3种溶液对异弯藻的活性基本无影响。
3、羧甲基纤维素钠溶液限制异弯藻运动实验
3.1实验设备及仪器
本实验所用的异弯藻购自中国科学院海洋研究所，这种藻具有鞭毛，运动能力较强，是比较典型的赤潮藻。藻的培养条件：温度20℃；光照度20001X；光照时间12h；培养基为不加硅酸盐的f/2培养液。所用的药剂海藻酸钠，羧甲基纤维素钠，聚乙烯醇PVA124均为国药集团化学试剂有限公司生产。
显微镜，计数框，烧杯，移液器，移液管，秒表，平氏毛细管黏度计，蒸馏水，配置好的羧甲基纤维素钠溶液，海藻酸钠溶液，聚乙烯醇溶液，恒温水浴锅。
3.2实验内容
根据开始的预备实验，选用黏度适中，色度较好的羧甲基纤维素钠溶液与异弯藻液均匀混合。将羧甲基纤维素钠溶液与异弯藻溶液在小烧杯内混合，其混合比例从1:1开始，向两端逐次变化， 3:4:1：1.5:1，2:1:3，根据实验实际情况，可以逐步缩小比例划分间隔。固定剂和异弯藻溶液混合均匀后，用移液器取1ML混合液加入计数框内，立即放在显微镜下观察藻的运动状态，静置10分钟后，再观察检验固定剂的固定效果，观察过程中调节显微镜细调螺旋并移动载物台，以观察不同深度、不同视野区域藻细胞的运动情况。
3.3羧甲基纤维素钠溶液的浓度选择
羧甲基纤维素钠水溶性具有很好的粘滞性，在常温下不同浓度的羧甲基纤维素钠溶液的黏度变化见图1。
由图1可以看到，在温度一定的情况下，羧甲基纤维素钠溶液的黏度随浓度的增加而增大，基本呈直线增长的态势，即只需选择合适浓度的羧甲基纤维素钠溶液就可以满足实验的要求。 根据本实验的要求，选用1%浓度的羧甲基纤维素钠溶液。
3.4羧甲基纤维素钠溶液与异弯藻溶液的配置比
羧甲基纤维素钠溶液对于异弯藻溶液的限制效果较为明显，但是在与异弯藻溶液混合时，存在一个最低混合比，在该混合比下，既能达到固定的目的，同时对藻的稀释倍数最低。同时为了便于评价固定效果，在本实验中，选取显微镜观察视野下的几个异弯藻为参照，比较异弯藻溶液与羧甲基纤维素钠溶液按比例混合后，静置5min后异弯藻的运动速度变化情况。具体数值参见表3。由表3可以看到，在混合比为1：1时，粘度值较好，且异弯藻的运动速度最小，对于在显微镜下的异弯藻计数基本无影响。
4、结论及展望
本实验证明，羧甲基纤维素钠溶液可以作为限制异弯藻运动较好的固定剂，与海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液相比，羧甲基纤维素钠溶液色度好，黏度合适，配置简单，操作方便。且在本实验中，浓度为1%的羧甲基纤维素钠溶液对异弯藻溶液的限制效果最好，和异弯藻溶液的比例为1：1时最佳，羧甲基纤维素钠具有优良的水溶性，已广泛应用于石油、地质、日化、轻工、食品、医药等工业中，应用前景十分宽广。但使用羧甲基纤维钠溶液容易产生油膜，影响视镜，控制好配置比及温度，可以消除油膜的出现。
但同时在羧甲基纤维素钠应用时需要注意的问题，如：毒性、有害性等、时效等，仍需要进一步的实验研究。
参考文献
［1］ ZK(#GOLLASCHS. A new ballast water sampling device for sampling organisms above 50 micro［J］.Aquatic Invastions，2006，19(2):46-50.
［2］ 王建龙.生物固定化技术与水污染控制［M］.北京：科学出版社，2002.
［3］ 汪学荣，阚建全，邓尚贵.羧甲基纤维素钠在食品工业中应用及研究现状.粮食与油脂 ［J］. 2006(3).
［4］ 何培民.海藻生物技术及其应用［M］.北京：科学出版社，2002.
羟丙甲基纤维素 篇4
微波化学是一门新兴的交叉性学科, 利用微波技术能明显加快反应速度, 缩短反应时间, 并且有可能得到一些不同于传统方法的产物。[2]因此本文通过微波的辅助替代传统的加热方式合成醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯。
1 实验材料
H P M C购自西亚试剂公司;醋酸、乙酸钠、丁二酸酐、乙酸酐等购自国药集团化学试剂部, 均为分析纯级。
2 实验仪器
微波反应器 (改装) , 红外光谱仪 (Nicollet I R380) , T G 209 F3热重分析仪 (德国) , L&W 066型抗张强度分析仪 (瑞典) 。
在反应釜中加入一定量的羟丙基甲基纤维素、无水乙酸钠和冰醋酸, 反应物搅拌均匀后, 加入适量的丁二酸酐和乙酸酐。加料后在不同功率下进行微波辐射5min-8min[5], 反应体系开始冷却到50℃, 在其中加入一定量的水。停止反应, 把产物倒入大量的水中使产物完全沉析, 多次洗涤, 抽滤, 直至析出液是中性为止, 产物在60~80℃真空烘箱中烘干, 得到纯净的HPMCAS, 防潮保存并计算得率。[3]
3 实验方法
3.1 微波功率分析
在反应中, 通过调节微波反应器的功率的大小, 计算HPMCAS的不同产率。
3.2 红外光谱分析
红外光谱仪 (Nicollet IR380) 在波数范围4000-500 cm-1内对样品进行测试。
3.3 化学定量分析
酸性丁二酰基含量测试是用0.1mol/L的Na OH标准溶液中和滴定HPMCAS酸性丁二酰基上的羧基, 经计算得到酸性丁二酰基含量;乙酰基含的测试是用0.5mol/L的Na OH标准溶液中和酸性丁二酰基上的羧基, 水解H P M C A S中的2个酯键, 再中和水解产物, 根据滴定结果计算得到乙酰基的含量。
3.4 热重分析
利用耐驰公司 (德国) TG 209 F3热重分析仪。以10K·min-1的升温速度从室温升高至400℃。
3.5 抗张能力分析
取少许样品用二氯甲烷-无水乙醇 (1:1) 配成5%溶液。取适量铺于成膜玻璃板上, 用溶液量控制薄膜厚度, 自然干燥12 h, 置真空干燥器中抽真空3 h, 即得干燥游离膜。将干燥的游离膜裁成25mm宽的长带规格, 备用。游离膜的抗张强度采用L&W 066型抗张强度分析仪 (瑞典) 进行测定, 按照IS06239-1986, 拉伸速度为5 mm·min-1。
4 结果与讨论
(1) 利用微波技术能明显加快反应速度, 极大的缩短反应时间, 传统加热需要2-5h, 但是利用微波辅助只需要4-7m i n.其原因有可能是微波辐射不仅具有热效应, 它的“非热效应”也起了重要作用。
随着微波辐射功率的增大, HPMCAS的产率反而缓慢降低, 有可能是功率越大, “内加热”现象的出现, 使得反应温度急剧升高, 副产物增多。
(2) 对产物进行了红外分析, 结果见图1。羧酸 (-COOH-) 、羧酸 (-COO-) 基团的吸收蜂范围在1720-1770 cm-1, 图1表明, 在波数为1 740 cm-1处可发现有强的尖锐吸收峰;在1069, 1139 cm-1处的吸收峰经确认是C-O-C伸缩振动峰, 在H P M C的图谱中, 在1730-1 750 c m-1处无羰基的特征吸收峰, 说明产物的结构中含有酯键;而波数1460 cm-1的吸收峰为-CH3的弯曲振动峰;2951 cm-1处的吸收峰是-CH3的伸缩振动峰;3578 cm-1处是-OH的吸收峰。由此可以定性判定此产物为HPMCAS。
(3) 产品酸性丁二酰基、乙酰基含量的测试结果见表3。从表3可见, 在反应中加入的丁二酸酐及乙酸酐的量相同时, 我们认为这种“内加热”对合成反应中的不同组份有所选择性, 导致了产物HPMCAS中丁二酰基值增高。
(4) 产物在100℃之前相对热稳定, 这部分质量损失主要是其中的水分的蒸发, 可用于确定样品的水分含量大约在4.5%左右, 从100℃起, 产物开始自身讲解, 尤其在200℃以后, 迅速失重, 在100~400℃范围内质量损失主要是由HPMCAS降解贡献的。
4.5 抗张强度结果
微波辅助合成的醋酸羟丙基甲基纤维素琥珀酸酯游离膜的抗张强度超过48Mpa, 质量较好, 其伸长率也在9%左右, 有一定的韧性。但是相比传统加热合成方法, 微波辐射合成产物在抗张强度方面提升并不明显。
5 结论
微波辅助合成的HPMCAS和日本二公司的产品AS-LG的物化性质比较接近;, 与普通加热合成方法相比大大缩短了反应时间, 提高了效率。但是寻找最佳的微波辐射条件, 进一步研究反应动力学, 探索反应机理还需要付出更多的努力。
摘要：以羟丙基甲基纤维素 (HPMC) 、醋酸、乙酸钠、丁二酸酐、乙酸酐等为原料, 采用微波辅助的方法合成了醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯 (HPMCAS) 。用化学分析方法对产物的丁二酰 (乙酰) 基值进行测定, 结果表明:微波辅助合成的HPMCAS和日本二公司的产品AS-LG的物化性质比较接近;, 与普通加热合成方法相比加大大缩短了反应时间。
关键词：醋酸羟丙基甲基纤维素琥珀酸酯,微波辐射,抗张强度
参考文献
[1]王振国, 王忠, 安景华, 等.纤维素类药用薄膜包衣材料研究[J].化工新型材料, 1994, (1) :34
[2]石德芝, 施召才, 等.酯化反应在微波条件下的特性.实验室研究与探索.Vol.30No.4.Apr2011.
羟丙甲基纤维素 篇5
鉴于KGM与HPC均有可生物降解性, 水溶性、成膜性, 目前有关KGM与纤维素衍生物共混膜的研究并不多见, 本研究以水为溶剂, 采用溶液共混法制备HPC/KGM共混膜, 有望克服单一KGM薄膜吸水性强的缺点, 制备性能互补、功能协调增效的可生物降解绿色包装材料, 以期在可降解包装材料领域得到应用。
1 实验部分
1.1 材料及仪器设备
魔芋葡甘聚糖 (KGM) , 武汉市清江魔芋制品有限公司;羟丙基纤维素 (HPC) , 珠海远城医药化工有限公司;甘油 (分析纯) , 天津市大茂化学试剂厂。
微机控制电子万能材料试验机 (CMT8202型) , 深圳市新三思材料检测有限公司;紫外/可见分光光度计 (UV-9600型) , 北京瑞利分析仪器公司;偏光显微镜 (DM 2500P型) , 德国徕卡仪器有限公司。
1.2 HPC/KGM共混膜的制备
将KGM和HPC粉末按照比例混合, 逐渐加入到搅拌着的超纯水中, 在30℃下以600r/min的转速搅拌30min, 加入2L甘油, 继续搅拌30min, 得到HPC和KGM的混合溶液, 将此溶液倒入干燥的培养皿中, 静置2h消泡后放入电热鼓风恒温干燥箱中于60℃下烘干, 揭膜, 将制得的薄膜置于干燥器中待测。
1.3 共混膜的性能及表征
1.3.1 力学性能的测定
采用CMT8202型微机控制电子万能材料试验机按照国家标准GB13022-91测定共混膜的拉伸强度和断裂伸长率, 拉伸速率50mm/min, 每个试样测5次, 取平均值。
1.3.2 透光率 (T) 的测定
采用UV-9600型紫外/可见分光光度计测试。将待测共混膜切成10×60mm矩形, 用透明胶带纸贴于比色皿表面 (一边即可) , 在400~800nm范围内, 以蒸馏水作为标准物, 以比色皿作为空白参照物, 分别测定膜的透光率 (T) 。每个试样测量3次, 取平均值。
1.3.3 吸水率 (Q) 的测定
将膜切成40mm×40mm大小的矩形。吸水前称重, 记为Wt;将切好的膜浸入盛蒸馏水的玻璃杯中室温静置24h, 小心取出膜片, 用滤纸小心吸去表面的水份, 称重, 重复此操作直至恒重, 记为Wd。
吸水率Q的计算公式:
式中, Wt为吸水前膜的质量;Wd为吸水后膜的质量。
每个样品测5次, 取其平均值, 作为测试结果。
1.3.4 微观形态观察
采用LEICA DM 2500P型偏光显微镜观察了薄膜的微观形态。
2 结果与讨论
2.1 KGM含量对KGM/HPC薄膜力学性能的影响
不同KGM含量的HPC/KGM薄膜的拉伸强度和断裂伸长率测试结果如图1所示。由图可见, (1) 纯KGM薄膜的拉伸强度略高于纯HPC薄膜, 共混体系中随着KGM含量的增加, 共混膜的拉伸强度逐渐提高, 当KGM含量达到20%时, 拉伸强度达到最大值, 此后, 随着KGM含量的增加, 共混膜的拉伸强度逐渐下降, KGM含量为80%时拉伸强度达到最小值, 表明少量的KGM成分的加入有利于提高共混膜的拉伸强度, 过多的KGM成分不利于共混膜拉伸强度的提高。其原因可能随着少量KGM成分的加入, 共混体系中KGM和HPC分子间的氢键逐渐形成, 当KGM含量达到20%时, KGM和HPC分子间的氢键相互作用达到最强, 拉伸强度达到最大值; (2) 当KGM含量为10%~40%范围内时, HPC/KGM共混薄膜的拉伸强度均高于纯KGM薄膜和纯HPC薄膜, 其原因可能是KGM与HPC分子间形成了较强的相互作用, 表明控制KGM的含量有利于提高HPC/KGM共混膜的拉伸强度; (3) 断裂伸长率的变化曲线显示, 当KGM含量在0%~80%范围内时, 随着KGM含量的增加, HPC/KGM薄膜的断裂伸长率逐渐下降, KGM含量高于80%时, 断裂伸长率呈现上升趋势, 表明KGM成分的加入不利于共混膜断裂伸长率的提高。
2.2 KGM含量对KGM/HPC薄膜透光率的影响
共混体系的透明性与体系的相容性密切相关, 相容性好共混体系透光率高, 相反, 共混体系中两相的相容性差, 入射光在两相界面处被散射, 因而透射率偏低。HPC/KGM共混膜在400~800nm波长可见光下的透光率测定结果如图2所示。由图2可见: (1) 当KGM含量为0%~100%时, KGM/HPC薄膜在可见光区的透光率均大于80%, 薄膜的透明性非常好, 由此可以判断在我们所研究的KGM含量范围内, KGM与HPC具有良好的相容性; (2) 当KGM含量为20%时, KGM/HPC薄膜的透光率达到最大值, 大于纯KGM和纯HPC薄膜的透光率, 表明该比例下KGM与HPC的相容性最好, 可能是因为KGM含量为20%时, 共混体系中KGM和HPC分子间相互作用力最强, 图1力学性能测试结果显示, 该比例下KGM/HPC薄膜的拉伸强度达到最大值, 也证实了这一点。
2.3 KGM含量对KGM/HPC薄膜吸湿率的影响
吸湿率测定结果如图3所示。由图3可见, (1) 随着KGM含量的增加, KGM/HPC薄膜的吸湿率大部分呈增大趋势; (2) 当KGM含量为20%时, KGM/HPC薄膜的吸湿率达到现最小值, 此时KGM/HPC薄膜的吸湿率小于纯KGM和纯HPC薄膜。这是由于KGM分子结构中含有大量游离的亲水性基团-OH, 随着KGM含量的增加, 共混体系中亲水性基团-OH的数量逐渐增加, 吸湿率逐渐增加;另一方面, 当KGM含量为20%时, KGM/HPC薄膜的吸湿率最小, 可能因为此时共混体系中KGM和HPC分子间氢键作用最强, KGM分子中绝大部分-OH都已形成氢键, 游离亲水基团数目减少, 导致吸湿性降低。
2.4 KGM/HPC薄膜形貌的观察
采用偏光显微镜对KGM/HPC薄膜微观形态进行观察, 结果如图4所示, 照片 (a) 为纯HPC膜, 膜表面光滑平整。照片 (d) 是纯的KGM膜, 其中存在细小的孔隙, 小而密集, 孔隙率高, 这也是纯KGM薄膜吸湿率高的原因 (见图3) 。照片 (c) 为KGM含量为80%的共混膜, 可见薄膜中存在清晰的网络结构, 孔隙变大, 锁水能力下降, 从而导致吸湿率降低。照片 (b) 为KGM含量为20%的共混膜, 薄膜致密, 表面光滑。
3 结论
(1) 力学性能测定结果表明, 随着KGM含量的增加, KGM/HPC共混膜的断裂伸长率大体呈现下降趋势, KGM含量为20%时共混膜拉伸强度达到最大值;当KGM含量为10%~40%范围内时, 共混膜的拉伸强度均高于纯KGM薄膜和纯HPC薄膜, 表明少量KGM的加入有利于提高KGM/HPC共混膜的拉伸强度。
(2) 透光率测定结果表明, 共混膜在可见光区400~800nm的透光率均大于80%, 表明共混膜中KGM和HPC相容性很好。当KGM含量为20%时, KGM/HPC薄膜的透光率达到最大值。
(3) 吸湿率测定结果表明, 随着KGM含量的增加, KGM/HPC薄膜的吸湿率大体呈增大趋势;当KGM含量为20%时, KGM/HPC薄膜的吸湿率达到现最小值, 此时KGM/HPC薄膜的吸湿率小于纯KGM和纯HPC薄膜。
(4) 偏光显微镜观察结果表明, KGM含量为20%的共混膜质地均匀, KGM含量为80%的共混膜中形成了清晰的网状结构。
摘要：采用溶液共混法制备了一系列不同比例的魔芋葡甘聚糖 (KGM) /羟丙基纤维素 (HPC) 共混膜, 研究了KGM含量对共混膜的力学性能、透光性、吸湿性能等的影响。结果表明, 当KGM含量为10%40%范围内时, 共混膜的拉伸强度均高于纯KGM薄膜和纯HPC薄膜, 随着KGM含量的增加, KGM/HPC共混膜的断裂伸长率下降, 吸湿率大体呈增大趋势, 当KGM含量为20%时, KGM/HPC薄膜的吸湿率达到最小值;共混膜在可见光区400800nm的透光率均大于80%, 表明共混膜中KGM和HPC相容性良好;偏光显微镜观察结果表明, KGM含量为20%的共混膜质地均匀, KGM含量为80%的共混膜中形成了清晰的网状结构。
关键词：魔芋葡甘聚糖,羟丙基纤维素,共混膜,性能,降解
参考文献
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羟丙甲基纤维素 篇6
1 实验部分
1.1 原料
羧甲基纤维素钠,钛酸四丁酯和冰醋酸等试剂均为市售化学纯和分析纯药品。
1.2 羧甲基纤维素钠/TiO2复合膜的制备
通过钛酸四丁酯水解的方法得到胶体TiO2溶液[8]。取一定量的羧甲基纤维素钠(CMC)溶于蒸馏水中,加热搅拌使CMC完全溶解,得到质量百分比为20%的CMC水溶液,并与胶体TiO2溶液在室温下共混,得到羧甲基纤维素/TiO2共混溶液,共混溶液在玻璃板上流延成膜,并用水洗至中性,干燥后得到羧甲基纤维素/TiO2复合膜(CMC/TiO2),以下简称复合膜。称一定量干燥的复合膜放入坩埚中,并在马弗炉中煅烧,煅烧温度为700 ℃,煅烧时间为4 h,冷却恒重后称量。按下式计算复合膜中TiO2的质量分数:
W(TiO2)=m2/m1×100%
式中m1为复合膜的质量(g),m2为复合膜煅烧后的TiO2质量(g)。
1.3 X-射线分析
对复合膜经煅烧后的TiO2粉末分别作X-射线衍射分析(D/MAX),采用Cu Kα射线(λ=0.15405 nm),电压为40 kV,电流为30 mA,扫描范围为2θ=4°～90°,扫描速率为4 °·min-1。
1.4 TiO2晶体的形貌
将复合膜煅烧后的TiO2晶体作喷金处理,用电子扫描电镜(SEM,S-570)观察其形貌。
1.5 光催化降解速率的测定
在日光照射下,不同TiO2质量分数的复合膜分别放置在烧杯中,加入已知浓度的甲基橙溶液。利用721分光光度计测量不同时间内甲基橙溶液的吸光度(λmax=463 nm),利用甲基橙工作曲线算出其浓度,得到复合膜的光催化降解率D。
D=(A0-A)/A0×100%=(C0-C)/C0×100%
式中:A0和A分别为甲基橙溶液的起始吸光度和光照一定时间后的吸光度;C0和C是甲基橙溶液初始浓度与光照后浓度(mol·L-1)。
1.6 复合膜的性能表征
透光率:将复合膜裁成4 cm×2 cm的片,固定在2401-PC紫外-可见光分析仪的测量槽上,在200～800 nm波长范围内测量复合膜的透光率。
溶胀率:称取一块尺寸为5 cm×5 cm的干燥复合膜,将其浸泡在蒸馏水中,24 h后用滤纸吸去膜表面水分后称量,按下式计算复合膜的溶胀率:
溶胀率/%=(m4-m3)/m3×100%
式中m4为复合膜吸水后的质量(g),m3为干燥复合膜的质量(g)。
热稳定:将w(TiO2)=5.88%的复合膜在微机差热天平(WCT-2C)中测定其热稳定性。测试过程中采用氮气保护,升温速率为20 ℃·min-1,扫描范围为室温至700 ℃,记录DTA、TG和DTG变化曲线。
2 结果与讨论
2.1 TiO2的晶体结构
图1为复合膜煅烧后的TiO2粉末的X-射线衍射图。出现2θ=20.85°、25.20°、26.64°、33.02°等TiO2晶体衍射峰,表明复合膜经煅烧后,羧甲基纤维素钠等有机物已被完全分解,只残留下TiO2晶体,所得的TiO2主要为锐钛矿晶型。
2.2 TiO2晶体的形貌
图2为复合膜经马弗炉煅烧后的TiO2晶体的扫描电镜照片。TiO2为厚度300～1000 nm的柱状晶体及其团聚体,柱状晶体呈平行辐射状生长,表明CMC膜可诱导柱状纳米TiO2的形成。由于TiO2具有大量表面羟基,TiO2与CMC的羧基和羟基能形成较强的氢键等分子间相互作用力,使TiO2能均匀分散在CMC膜内。在煅烧过程中,复合膜内的CMC被全部分解,留下柱状TiO2晶体之间的空隙。这类多层的柱状纳米TiO2具有较大的光接触面积,使复合膜具有较好的光催化性能。
2.3 复合膜的光催化性能
在太阳光照射下,不同TiO2质量分数的复合膜对甲基橙水溶液均有较好的光催化效果,如图3所示。复合膜在35 min内,对甲基橙水溶液的光催化降解率(D)为50%。与已报道的紫外光为光源催化降解甲基橙水溶液的结果相比,复合膜的D略低。因为太阳光中只有部分紫外光。单纯的CMC膜则无明显的光催化降解效果,表明复合膜对甲基橙的降解作用主要通过膜内TiO2的光催化降解来实现。随着TiO2质量分数从3.61%增加到8.05%,复合膜的D逐渐增加,表明可通过提高复合膜内TiO2的质量分数来提高复合膜的光催化降解能力。
2.4 复合膜的溶胀性能
表1为不同TiO2质量分数w(TiO2)的复合膜的溶胀率测定结果。随着复合膜中TiO2的质量分数从3.61%增加到8.05%,复合膜的溶胀率从125%增加到206%。原因可解释为TiO2中的TiO键的极性较大,其表面吸附的水因极化发生解离而形成羟基,使纳米级TiO2具有表面超亲水性。因此,随TiO2质量分数的增加,复合膜的溶胀率也持续增加。这种性能将有利于TiO2从复合膜内释放到甲基橙溶液内,使复合膜具有良好的催化降解能力。
2.5 复合膜的透光率
复合膜在可见光区域(400～800 nm)具有较高的光透过率,其透光率(T)为40%～60%,如图4所示。随着复合膜内TiO2质量分数的增加,膜的透光率逐渐降低。原因为复合膜内的TiO2粒子能反射部分可见光,导致复合膜的透光率降低。此外,复合膜的外观呈透明和半透明,表明TiO2能均匀分布在复合膜内。
2.6 复合膜的热稳定性
图5为复合膜在氮气氛围下的DTG、TG和DTA的曲线谱图。复合膜的热失重主要分为3个阶段。室温至211 ℃的热失重主要为复合膜残余水分的挥发和CMC的部分降解。211 ℃至333 ℃的失重为TiO键的断裂[6],证明了纳米TiO2通过其表面羟基与CMC的羧基和羟基能形成分子间相互作用。333 ℃以上的失重归结为CMC的分解。复合膜的DTA结果表明在246 ℃和272 ℃存在放热峰,为复合膜内CMC分解后放出大量热所致。与CMC膜在230 ℃和256 ℃存在的放热峰相比较,复合膜的热分解温度得到提高。
3 结论
通过流延成膜的方法,羧甲基纤维素与胶体TiO2的混合溶液能制备出羧甲基纤维素/TiO2复合膜。复合膜内TiO2为300～1000 nm厚的柱状晶体及其团聚体。在日光照射下35 min,复合膜对甲基橙水溶液的光催化降解率达到50%。随着复合膜中TiO2的质量分数从3.61%增加到8.05%,复合膜的溶胀率从125%增加到206%,复合膜在400～800 nm可见光范围的透光率为40%～60%。复合膜的热稳定性比单纯的CMC膜好。本工作的复合膜可完全生物降解,为利用太阳光快速催化降解甲基橙等工业污水提供一种方法。
致谢:感谢江汉大学博士基金和学生学术科技项目的资助。
参考文献
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