[發明專利]纖維素-N-乙烯基吡咯烷酮輻射接枝共聚物及其制備方法

無效

• 申請號: 201210514149.2
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102977272A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 哈益明;張方娥;李偉明;王鋒;李慶鵬;周洪杰;靳婧
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農產品加工研究所
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F2/46;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種纖維素-N-乙烯基吡咯烷酮輻射接枝共聚物及其制備方法。

背景技術

鉛是工業中常用的元素之一。隨著工業化進展的加快，含重金屬廢水的排放量日益增多，且遠超出國家制定的排放標準（代淑娟等，2007；魯棟梁等，2009），鉛污染越來越嚴重，對環境和人類生活造成了極大危害。水中的重金屬離子不能被生物降解，而且可以通過食物鏈在生物體內產生富集作用，甚至轉化為更具毒害作用的化學形態，最終在人體內積累而危害人體健康（Hong?KJ等，2002；STUMM?W等，1995）。鉛可以與人體內一系列蛋白質、酶、氨基酸中的官能團結合，擾亂人體的生理機能（余以剛等，2011）。因此含鉛廢水在排放到環境中前要進行有效處理。目前處理含鉛廢水的方法主要包括傳統的處理法和吸附法。傳統的處理方法包括化學沉淀、膜分離、離子交換和溶劑萃取等，但這些方法處理成本高，易產生二次污泥。吸附法是目前常用的處理重金屬廢水的方法，其吸附容量大、吸附效率高、易脫附、可循環使用、成本較低，但常用的活性炭吸附法，價格昂貴且不易再生，使其應用受到限制。生物質材料如農業廢棄物，是一種可再生資源，具有來源廣泛、成本低、吸附效率高、不產生二次污染等優點，成為近年來研究的熱點。

纖維素是地球上分布最廣、含量最豐富、可以再生的一種天然多糖，纖維素是由纖維素二糖重復單元通過β-1，4-D糖苷鍵連接而成的高分子。纖維素中的葡萄糖屬于β-D-吡喃葡萄糖，由于它含有大量的羥基而容易形成分子內和分子間氫鍵，使原本應該親水的高分子鏈難溶，從而限制了其深加工和資源利用（張俐娜，2005）。因此通過特定的處理方法和技術手段改善纖維素的結構和性質，進而形成一種具備新的生物特性的高聚物，具有十分重要的理論意義和經濟價值。

N-乙烯基-2-吡咯烷酮單體是一種天然無毒且親水的物質（A?Sand,M?Yadav等，2010），其分子中含有性質活潑的不飽和乙烯基（CH₂=CH-）、親水性基團（N原子和羰基）和疏水性基團（烴基和環烴基），適合作為接枝共聚及交聯的單體分子。交聯物聚乙烯基吡咯烷酮（PVPP）已經應用于啤酒和茶飲料的澄清，PVPP可以有效去除多酚類物質（黎新明等，2001；李詠富等，2011）；木屑與NVP的接枝共聚物可以吸附廢水中的Cd²⁺和Pb²⁺（Aly?A?S等，2005）。

與常規的化學接枝方法相比，輻射接枝具有多種優點：（1）輻射接枝反應由射線引發，不需引發劑，避免了雜質的引入，可以得到純凈的接枝共聚物，同時還起到消毒的作用；（2）電離輻射與物質的作用無選擇性，原則上，輻射接枝技術可以用于任何一對聚合物基材-單體體系的接枝共聚；（3）電離輻射，特別是穿透力強的γ射線輻射，可以在固態多糖材料中均勻的形成自由基，從而可以完成傳統化學法難以進行的接枝反應。（4）輻射接枝共聚可以在室溫或者低溫下進行，操作簡單，接枝反應速率、接枝率和接枝深度（表面或本體接枝）可以通過輻照劑量、劑量率、單體濃度和向基材溶脹的深度來調控（哈鴻飛等，2002）。

目前對于輻射接枝改性纖維素的研究還僅限于共聚物特性研究，對于接枝共聚物的結構特征及其他物化性質研究也不夠深入。

發明內容

本發明的目的是提供一種纖維素-N-乙烯基吡咯烷酮輻射接枝共聚物及其制備方法與應用。

本發明提供的纖維素-N-乙烯基吡咯烷酮輻射接枝共聚物，由纖維素和N-乙烯基吡咯烷酮進行輻照而得。

所述接枝共聚物的接枝率為95.8-497.6%，具體為95.8%或497.6%或219.1%或276.7%或399.1%或95.8-399.1%或95.8-276.7%或219.1-399.1%或219.1-276.7%，優選219.1%，

本發明提供的制備所述共聚物的方法，包括如下步驟：將纖維素、水和N-乙烯基吡咯烷酮混勻后進行輻照，得到所述共聚物。

上述方法的所述輻照步驟中，累計輻照劑量為4-16kGy，具體為4kGy或6kGy或8kGy或10kGy或12kGy或14kGy或16kGy或4-12kGy或4-10kGy或4-8kGy或6-14kGy或6-12kGy或6-10kGy或8-14kGy或8-12kGy或8-10kGy或10-12kGy或10-14kGy，輻照劑量率為0.5kGy/h，輻照源為⁶⁰Co-γ射線輻照源。