机械活化甘蔗渣制备羧甲基纤维素及性能表征

来源：农业工程学报杂志2015年第23期北京时间：

作者：陈渊,韦庆敏,杨家添,朱万仁,余桂英,黄祖强,

摘要：为进一步提高甘蔗渣的利用率，获得高取代度的羧甲基纤维素，该文采用自制搅拌磨对甘蔗渣进行机械活化预处理，以不同活化时间的甘蔗渣为原料，氯乙酸为醚化剂，氢氧化钠为催化剂制备羧甲基纤维素。以羧甲基纤维素的取代度为评价指标，分别探讨机械活化时间、固液比、氢氧化钠与氯乙酸摩尔比、反应时间、反应温度、水与底物比等因素对甘蔗渣羧甲基化反应的影响。并采用红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）、X-射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、氢核磁共振谱（1HNMR spectroscopy，1HNMR）对甘蔗渣和羧甲基化产物表征。结果表明，机械活化对甘蔗渣羧甲基化反应具有明显的强化作用，经机械活化预处理后的甘蔗渣比原甘蔗渣更容易进行羧甲基化反应，取代度随着活化时间的延长先增大后减少。机械活化破坏了甘蔗渣中木素对纤维素的包裹作用，结晶结构受到破坏，降低纤维素的结晶度，醚化化试剂更容易渗透到甘蔗渣内部使纤维素发生羧甲基化反应，降低了对固液比、氢氧化钠/氯乙酸比、H2O/底物比、反应时间、反应温度的依赖性，提高了反应活性。在固液比为1∶18 g/mL，氢氧化钠/氯乙酸（摩尔比）为2∶1，H2O/底物比为1∶1 mL/g，75℃醚化2.0 h条件下，制得甘蔗渣羧甲基纤维素的取代度高达1.521，黏度为13 mPa·s。研究结果将为制备高取代度羧甲基纤维素提供依据和基础数据。

关键词：废弃物, 红外光谱, 扫描电镜, 甘蔗渣, 羧甲基纤维素, 机械活化, 羧甲基化