[发明专利]一种利用SI-ATRP法制备柚皮微晶纤维素基MCC-g-PGMA的方法

说明书

本发明公开了一种利用SI‑ATRP法制备柚皮微晶纤维素基MCC‑g‑PGMA的方法。采用方法的要点是将柚皮中的纤维素进行分离提取进而得到柚皮微晶纤维素，运用表面引发原子转移自由基聚合（SI‑ATRP）方法，在柚皮微晶纤维素表面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），得到柚皮微晶纤维素基MCC‑g‑PGMA。本发明制备方法简单易行，纤维素含量高，得到的MCC‑g‑PGMA对于吸附重金属离子有显著的效果。

技术领域

本发明涉及制备微晶纤维素基MCC-g-PGMA，尤其涉及一种利用SI-ATRP法制备柚皮微晶纤维素基MCC-g-PGMA的方法，属于有机高分子材料制备技术领域。

背景技术

柚子 (Citrusgrandis) 是一类芸香科柑橘属水果，我国许多地区均有栽培种植，广东、福建等地柚子资源丰富。其中，柚皮约占整个柚子的45%左右，含有大量的纤维素、果胶、类柠檬苦素等物质，对人体健康非常有益。近年来，柚类水果的栽培种植数量不断扩大，与此同时，也有大量的柚皮被废弃从而导致资源浪费和环境污染，因此对柚皮的深加工及综合利用必将提上日程。截至目前来说，国内外众多专家学者对于柚皮的研究主要集中在果胶、膳食纤维等功能性成分上，如王强等对柚皮膳食纤维对高脂日粮大鼠质量和血脂的影响进行了研究，结果表明，挤压膨化后的超微粉碎组能明显降低TC含量，效果最好。目前国内外对于柚皮纤维素尤其是柚皮微晶纤维素的研究报道却比较少见。

微晶纤维素（简称MCC）是天然纤维素通过稀酸水解和其他后续处理得到的纤维素衍生物，表面带有大量的羟基，具有较好的反应活性，易发生酯化反应、醚化反应及接枝共聚反应，这大大增加了表面活性位点的数目。这些反应能够将功能性官能团引入到纤维素主链或者侧链上，使其具有特殊的性能。近几十年来，微晶纤维素的改性方法大多集中在开环聚合、自由基聚合等方法。李雄辉等采用固相法于少量水存在情况下在微晶纤维素表面成功接枝了甲基丙烯酸甲酯（MMA）。叶代勇等以氯化锌水溶液为反应介质、过硫酸钾为引发剂，成功实现了微晶纤维素（MCC）与丙烯酸（AA）的均相接枝。但是这几种反应方法的反应过程不容易控制，单体的可选择范围较窄，因此原子转移自由基聚合（ATRP）应运而生。表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）是近年来加以改进衍生出的方法，是一种在材料表面加以改性的技术。它的单体可选择范围广，可以在材料表面接枝均一、指定分子结构和质量的侧链。目前，在柚皮微晶纤维素表面采用SI-ATRP法接枝单体的研究报道非常少。

发明内容

为了获得具有高纤维素含量、高接枝率、吸附重金属离子有显著效果的微晶纤维素基改性材料，本发明的目的是提供一种利用SI-ATRP法制备柚皮微晶纤维素基MCC-g-PGMA的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：

1）将新鲜的柚子表皮清洗干净，去除柚子肉和柚皮表面的油胞并切成2~3 cm的长条，放入65~75℃恒温干燥箱中烘干至恒重，植物微型粉碎机中粉碎并过40目筛，得到柚皮粉末；

2）称取10 g粉碎后的步骤1）得到的柚皮粉末，配置pH为1.5的蒸馏水，以1:20（W/V）的料液比加入250 mL烧瓶中并放置于80~90℃的恒温水浴锅中加热1~3 h并不断搅拌，2层纱布抽滤，将去除果胶的滤渣浸入到的NaOH溶液中，料液比还是1:20（W/V）并放入55℃的恒温水浴锅中不断搅拌1~3 h，用真空泵抽滤，蒸馏水洗涤至中性，留存滤渣，将去除半纤维素的滤渣中加入等量的H₂O₂并滴入体积分数为50%的乙酸溶液使pH保持在5.0左右于水浴锅中恒温反应，用蒸馏水洗涤至中性之后再加入95%的酒精除去含有的酯类、水分和部分色素，放入60~70℃烘箱中烘至恒重，得到柚皮纤维素；

3）将步骤2）得到的柚皮纤维素于60℃的情况下在体积分数为7~9%的HCl溶液中酸解80min，2层纱布抽滤并用蒸馏水洗涤至中性，放入60℃的恒温箱中干燥至恒重，得到柚皮微晶纤维素；