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羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究

发布日期:2015-05-02 10:19:50
羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究
羧甲基纤维素钠(CMC),化学纯,山东东达纤维素有限公司生产;丙烯酰胺(AM),分析纯,天津市 博迪化工有限公司提供;氢氧化钠,分析纯,上海化 学试剂有限公司提供;过硫酸铵,分析纯,宜兴市展 望化工试剂厂生产;无水乙醇,分析纯,上海化学试 剂有限公司提供;磷酸二氢钾,分析纯,合肥工业大 学化学试剂厂生产;磷酸氢二钠,分析纯,合肥工业 大学化学试剂厂生产;磷酸,分析纯,上海实验试剂 有限公司提供;纤维素酶,合肥工业大学化学试剂厂 生产;卵清白蛋白,生化试剂,上海源聚生物科技有 限公司提供。
 
1.2 羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺接枝共聚物 (CMC^g-PAM 的制备称取适量羧甲基纤维素钠,加入蒸馏水搅拌,待 其完全溶解后加入单体丙烯酰胺,在恒温水浴锅中搅拌溶解约30 min,再加入引发剂过硫酸铵,置于微 波炉中反应,反应结束后取出,冷却至室温,用无水 乙醇沉淀,置于60 +恒温干燥箱中干燥至恒质量, 得接枝共聚物(CMC-g-PAM。
 
1.3接枝率的测定称取一定质量的接枝共聚物,在35 4下用纤维 素酶(用磷酸缓冲液调pH值为4.3),酶解4 8,然 后放入恒温干燥箱烘至恒质量,得接枝部分质量 (PAM)。接枝率!根据以下公式计算。
 
!=lX100%式中& !接枝率,%)
 
"〇接枝部分PAM的质量,g;"i——接枝共聚物的质量,g。
 
1.4缓释性能测定配置浓度为3 mg/mL的卵清蛋白溶液,加入适量 CMC-g-PAM,静置24 8后取出,置于盛有蒸馏水 20 mL的烧杯中,每隔一段时间测定烧杯中卵清蛋白 的浓度,检测方法本文参阅文献[4]。
 
2结果与讨论2.1接枝反应时间对接枝率的影响接枝率与接枝反应时间的关系见图2。从图2可 知,接枝率随微波反应时间呈抛物线型变化,最佳反 应时间为3 mi*。这可能是因为当反应时间小于 3 min时,反应体系温度较低,达不到反应所需的活 化能,因而接枝率低。随着反应时间的增加,反应体 系温度上升,引发剂的活性提高,产生的自由基增 多,接枝率高。但如果反应温度超过一定值,会使接 枝反应终止速率相应增加,同时也不利于活性中心的 稳定,从而使接枝率下降。 高,易导致自由基氧化而终止反应,或由于均聚物的 增加而导致接枝率的下降;引发剂浓度过大还会使反 应过于剧烈,易造成爆聚或副反应增加[5]。
 
345678引发剂浓度mg/mL 图3接枝率与引发剂量的关系2.3 CMC/AM大小对接枝率的影响接枝率与AM/CMC的关系见图4$从图4可知, 当AM/CMC为3时,接枝率最高。这可能是因为当 AM/CMC较低时,单体与自由基接触的概率小,因而 接枝率低,随着丙烯酰胺单体质量的增加,会使得反 应活性增加,聚合速度增加,接枝率上升。随着单体 投入比的增加,使链转移,链终止反应加速进行从而 接枝率下降,这也符合自由基反应的一般规律。 6570图4接枝率与AM/CMC的关系2.4反应初始温度对接枝率的影响接枝率与初始温度的关系见图5。从图5可知, 反应初始温度为30 A时接枝率最高。这是因为随着 温度的提高,分子热运动加快,反应活性增加,接枝 率提高;但温度过高,不利于活性中心的稳定,同时 引发剂引发单体均聚的机会加大,从而接枝率下降。
 
502.2引发剂浓度对接枝率的影响接枝率与引发剂量的关系见图3。当引发剂浓度 为5 mg/mL时,接枝率最高。这可能是因为当引发剂 浓度较低时,在CMC上产生的接枝点较少,接枝反 应不易进行。随着引发剂浓度的增大,产生的自由基 增加,接枝点增多,接枝率提高。但引发剂的浓度过10 I111L_1020304050初始温度!/D图5接枝率与初始温度的关系82.5 CMOg-PAM 形态CMC进行接枝改性后,其性质发生明显变化, CMC-g-PAM不溶于水,而是在水中发生溶胀,呈凝 胶状。CMC-g-PAM吸水后形态见图6。
 
2.6CMOg-PAM的缓释性能卵清蛋白的浓度与时间的关系见图7。由图7可 见,CMC-g-PAM接枝共聚物对卵清蛋白具有一定的 缓释作用,所释放的卵清蛋白在3h时达到平衡状 态。这可能是由于CMC长链上接枝了聚丙烯酰胺侧 链,一方面增加了分子量,使其吸附性能提高;另一 方面,接枝共聚物形成大分子网络结构,内部有许多246时间!/min图7卵清蛋白的浓度与时间的关系孔隙,在溶液中溶胀后,孔隙增大,能够容纳溶液中 的蛋白质分子,当外界溶液浓度降低时,可以依靠浓 度梯度进行扩散,接枝共聚物内外浓度达到平衡时扩 散结束。CMC-g-PAM接枝共聚物的这个性质,可以 应用于新的领域,比如药物缓释等方面。
 
3 结论(1)微波法合成CMC-g-PAM接枝共聚物,当接 枝反应时间为3 min,引发剂浓度为5 mg/mL, CMC/AM为1/5,初始反应温度为30 B时,接枝率 可达 62.69E。
 
(2)CMC-g-PAM在水中发生溶胀,形成的水凝 胶对卵清蛋白具有一定的缓释作用,可望用于药物缓释材料。