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氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)体系作为纤维素的良溶剂可以直接溶解纤维素,如微晶纤维素、纤维素含量在90％以上的浆粕和棉绒等。蔗渣因为其细胞壁结构中纤维素、半纤维素和木质素三种主要成分相互缠结在一起,而半纤维素和木质素又具有阻止溶剂进入的性质,从而使得用LiCl/DMAc体系直接从蔗渣中溶解纤维素具有相当的难度。本论文即是研究如何实现用LiCl/DMAc体系将未经过处理的蔗渣中的纤维素溶解出来并进行聚丙烯酰胺(PAM)的接枝,以避免木质素与纤维素分离过程中造成的污染(如造纸黑液),同时为将来甘蔗渣的直接衍生化制备可生物降解的絮凝剂进行方法上的探索并提供基础数据。
本论文首先研究了LiCl/DMAc体系对蔗渣进行溶解的最佳实验条件。通过与浆粕和碱处理蔗渣在LiCl/DMAc体系中的溶解情况进行比较,同时根据实验影响因素设计正交试验获得了蔗渣的最佳溶解条件:蔗渣160℃活化1h,烘干后称取400mg加入已溶有2gLiCl的20mlDMAc中,160℃油浴中加热3h,最后蔗渣的溶解率可达到81.8％。对蔗渣的溶液再生产物进行FT-IR表征可知其不但含有纤维素,而且含有半纤维素和木质素。
为了实现纤维素在均柏条件下实现聚丙烯酰胺的接枝,本文利用通过实验获得的浆粕/LiCl/DMAc溶液体系进行纤维素接枝PAM的实验条件,即N2环境、溶液温度30℃、硝酸铈铵引发且丙烯酰胺分两次投料,进行了蔗渣/LiCl/DMAc溶液体系接枝PAM的实验。接枝物在去除聚丙烯酰胺均聚物后用FT-IR表征可知其中含有纤维素和木质素。
为了进一步研究接枝物的组成,采用碱化方法处理蔗渣以将其纤维素和木质素进行分离,然后将分离产物分别溶于LiCl/DMAc体系并采用与蔗渣/LiCl/DMAc溶液中溶质接枝PAM相同的条件进行PAM的接枝。接枝产物通过用FT-IR表征表明纤维素接枝成功,而木质素并未接枝。这表明在蔗渣/LiCl/DMAc溶液体系接枝PAM的过程中只有纤维素进行了接枝,即接枝物成分为纤维素-g-聚丙烯酰胺。