实验九 淀粉的低度交联及接枝聚丙烯腈

实验九、淀粉的低度交联及接枝聚丙烯腈

一、实验目的

了解对多糖类天然高分子进行交联及接枝改性的反应原理及方法。

二、实验原理

淀粉浆经加热糊化后加入环氧氯丙烷进行交联反应，使淀粉变成低度交联的体型聚合物：

2CH2OHOOHOOOHCH2OHOOOOHO?CH2?CH??CH2??ClnnOCH2CHOHCH2CH2OOOHOOOHn通过设定环氧氯丙烷和淀粉的质量比及反应温度和时间，可控制淀粉的交联度在2%~3%之间。

淀粉分子内存在1,2-二醇的结构，容易在酸性条件下与Ce4+ 进行氧化还原反应，主链上生成活性自由基，即可引发烯烃单体进行接枝聚合，其反应原理为：

?CH+ CHCH??CH + Ce4++ Ce3+ + H+OHOHOHO

??CH2???nCH??CH??CH +nCH2=CHOHOHCNCN

=

三、主要仪器和试剂

1. 实验仪器

250ml三颈烧瓶一个

电动搅拌及恒温装置一套 冷凝管一支

100ml三角瓶一个 2. 试剂药品

玉米淀粉 8g

Ce(NO3)4 2.5g

2.0mol/L HNO3 20ml 环氧氯丙烷 0.5g

丙烯腈15.0g 甲醇50ml 乙醇120ml

四、实验步骤

在250ml三口烧瓶中加入150ml去离子水，8.0g玉米淀粉，开动搅拌并逐渐升温至75℃令淀粉糊化，之后加入环氧氯丙烷0.5g并令其迅速分散均匀，用2mol/L的硝酸溶液调节pH值至1-2之间，升温至80反应1.5小时，之后降温至50℃。取2.0mol/L的硝酸1ml与去离子水19ml配成0.1mol/L硝酸稀溶液20ml并以此溶解2.50g Ce(NO3)4,在三口烧瓶中加入15g丙烯腈单体，在其中一个瓶口上装上分液漏斗，把之前配好的Ce(NO3)4/稀硝酸混合溶液转入分液漏斗中缓慢滴加到三口瓶中，控制在0.5h内滴完，之后继续恒温反应1.5h。停止加热并冷却至室温。然后把三口瓶中的反应物料转入500ml的烧杯中，加入甲醇50ml，乙醇120ml，充分搅拌令淀粉接枝聚丙烯腈沉淀析出，经过滤、洗涤、干燥，计算所得产物的产量。所得接枝产物留作下一个实验使用。

五、思考题

1. 淀粉为何先糊化后再进行接枝聚合？ 2. 为什么要用硝酸进行酸化处理？

3. 为什么所采用的接枝共聚体系生成的丙烯腈均聚物极少？

实验十、高分子超级吸水剂的制备

一、实验目的

认识聚丙烯腈彻底水解皂化成超级吸水性聚丙烯酸盐的反应原理和方法，了解超级吸水高分子的制备方法。

二、实验原理

淀粉接枝聚丙烯腈共聚物在强碱催化作用下分两步水解：

?CH2?CH??nP??CNH2O/OH??CH2?CH??nP??CONH2H2O/OH??CH2?CH??nP??COO?最终彻底水解成淀粉接枝聚丙烯酸盐，其羧基离子对水具有很强的吸附作用，可以快速并大量地吸收水分，其驱动力主要来源于两方面，一是接枝聚丙烯酸盐与水的混合熵，二是渗透压，因此成为超级吸水性高分子。

三、实验仪器和试剂

1. 主要实验仪器

搅拌、加热恒温装置1套 250ml三口烧瓶1个 温度计1支 冷凝管1支 200ml量筒1支 250ml三角瓶1个 2. 主要实验试剂和材料

淀粉-聚丙烯腈共聚物6.0g NaOH6.3g

去离子水150ml 乙醇80ml

标准浓度的HCl溶液（0.1mol/L）50ml 标准浓度的NaOH溶液（0.1mol/L）100ml 0.1%酚酞溶液

四、实验步骤

1．淀粉-聚丙烯腈接枝共聚物的水解

在装有搅拌器、冷凝管、温度计的250ml三口烧瓶中依次加入6.3gNaOH和160ml去离子水，开动搅拌令NaOH完全溶解，加入6.0g的淀粉-聚丙烯腈接枝共聚物，搅拌分散均匀后逐渐升温至97℃并恒温水解反应4h，之后停止加热并降温至60℃以下，过滤分离水解产物，先用水洗涤至pH 9.0左右，再用乙醇洗涤三次（每次25ml）。把所得产物转入培养皿中，放进真空干燥箱干燥，称量其干燥后的质量。

2. 吸水率的测定

精确称取上述产物（干品）约0.20g移至250ml干净烧杯中，加入纯水让其充分吸水，之后把多余的水滤去，称量产物充分吸水后的质量，计算其吸水率（g水/g干树脂）。 3. 羧基含量的测定

准确称取上述干燥产物0.20g两份至250ml三角瓶中，用25ml移液管移入25ml标准盐酸，轻轻摇动浸润均匀并浸泡15min后，用5ml移液管移取5ml上层清液转入150ml三角瓶中，然后用0.1%酚酞溶液作指示剂，用0.10mol/L的标准NaOH溶液滴定，计算样品的羧基含量。

mCOOH?N酸V酸??AN碱V碱W样A?量取盐酸总体积/反应后量取的上层清液体积五、思考题

1. 水解过程中反应物料的颜色变化情况如何，从中说明了什么？

2. 从所测定出的吸水率和羧基含量说明你所制备吸水性高分子的吸水性能如何。

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