在磷酸介質(zhì)中棉纖維素降解為低聚合度葡聚糖的研究.pdf

1、本文以棉纖維為原料，在保持纖維素分子鏈連接結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，利用磷酸對棉纖維素分子鏈解得到了平進(jìn)行切割，降低其分子量。棉纖維素在磷酸介質(zhì)中降均聚合度（DP）為100~140范圍內(nèi)的非水溶性葡聚糖和DP≈7的水溶性葡聚糖。獲得DP108的非水溶性葡聚糖的反應(yīng)條件為：7g棉纖維素、60mL85wt％磷酸、反應(yīng)溫度55℃、反應(yīng)時間8h，水為沉淀劑。獲得DP為7左右的水溶性葡聚糖的較佳反應(yīng)條件為：7g棉纖維素、60 mL85wt%濃磷酸、反應(yīng)溫

2、度55℃、反應(yīng)時間10h、沉淀劑為丙酮。棉纖維素在磷酸介質(zhì)中降解的基礎(chǔ)上，對降解方法進(jìn)行了考察，實驗結(jié)果表明：二步法、加快反應(yīng)速率降解法和減緩反應(yīng)速率降解法均未能得到DP10~100范圍內(nèi)的葡聚糖。這說明在磷酸介質(zhì)中棉纖維素降解制備非水溶性葡聚糖，在降解程度上只能得到DP100~140的葡聚糖。分別以甲醇、乙醇、丙酮和四氫呋喃為沉淀劑，考察了析出產(chǎn)物DP的變化。相比于丙酮和四氫呋喃，甲醇和乙醇所析出葡聚糖樣品的DP更均一。通過選擇沉淀劑

3、種類、沉淀劑和磷酸降解液的體積比（R）以及反應(yīng)時間，均可得到均一性良好的DP60~100范圍內(nèi)的葡聚糖。
　　對于DP為10~60葡聚糖難以獲得，可能是因為該范圍內(nèi)的低聚合度葡聚糖能夠迅速發(fā)生降解，生成了水溶性葡聚糖（DP≤7）。本實驗考察了水溶性葡聚糖的生成速率，結(jié)果表明：該反應(yīng)在50℃、55℃和60℃下，水溶性葡聚糖的生成速率常數(shù)分別為0.075h-1，0.100h-1和0.125h-1；50~60℃范圍內(nèi)的反應(yīng)活化能(Ea)

4、為45.72kJ·mol-1。水溶性葡聚糖生成速率的考察結(jié)果進(jìn)一步說明，在磷酸介質(zhì)中，棉纖維素降解過程中的低聚糖水解反應(yīng)活化能較低，因此導(dǎo)致了DP10~60范圍內(nèi)的葡聚糖發(fā)生迅速降解，生成了水溶性葡聚糖。
　　用凝膠滲透色譜法(GPC)對比分析了降解前后的纖維素分子量分布的變化，傅里葉紅外光譜（FT-IR）和X射線衍射（XRD）分別表征了其結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度的變化。結(jié)果表明：原纖維素在磷酸介質(zhì)中降解后，在纖維素分子鏈上沒有新的官能團(tuán)產(chǎn)生