（1）SBC的红外光谱分析
红外光谱是表征有机物分子结构的重要方法。谱图中吸收峰的位置、强弱等能反映整个分子的结构特征，是有机化学分析研究中最常用的方法之一。在红外光谱中，基团的存在与吸收峰是相对应的，易于辨认的有代表性的吸收峰可以确定某些基团的存在，此为特征吸收峰，简称特征峰，波数在1250～4000cm-1范围称为特征官能团区；而将在400～1250cm-1范围的较细密，易于重叠的特征性较差的区域称为指纹区，可以分辨各个特征基团的振动方式。
图3.7是原材料纤维素和不同取代度的产物SBC的红外光谱谱图。在图3.7谱图中的各个吸收峰位置及归属如下：在LODP纤维素的谱图中，波数3350cm-1附近具有强的吸收峰，归属为纤维素中羟基的伸缩振动峰；在波数2900cm-1附近的较强吸收峰为亚甲基（—CH2—）的伸缩振动峰；1050cm-1以及1170cm-1，1120cm-1，1010cm-1构成的系列谱带则体现了羟基的伸缩振动吸收峰以及AGU醚键（C—O—C）的弯曲振动吸收峰；波数1650cm-1附近反映了羟基与吸附自由水产生的氢键的吸收峰，该吸收峰的出现主要是由纤维素及其衍生物特有的分子结构决定的，不是由于制样方法所引起；440～1340cm-1这一谱带则体现了纤维素结晶结构的存在。由于S—C、S—H的吸收峰很弱，不宜用于结构鉴定，而S=O则有很强的吸收，因此通过确定S=O峰存在与否来确定分子结构中是否存在磺酸基。对于SBC的FT—IR谱图，不论取代度大小，均反映出相同吸收谱带位置。谱带1340～1440cm-1的强度大大减弱，表明SBC的结晶程度明显减弱；而在1650cm-1附近的吸收峰强度大大增强，表明与水形成氢键的能力得到加强；1180～1190cm-1出现强吸收峰，该峰在LODP纤维素谱图中没有体现，是S=O键的特征吸收峰，而600～628cm-1对应的是S—O特征吸收峰。综上所述，可知经过纤维素醚化反应，纤维素分子链上已经引入磺酸基。
图3.7 LODP纤维素及产物SBC的FT—IR
a—LODP纤维素b—SBC（DS=0.32）c—SBC（DS=0.33）d—SBC（DS=0.59）e—SBC（DS=0.67）
（2）SBC的核磁共振分析
材料的核磁共振（NMR）分析可以通过质子化学位移表达分子结构信息。图3.8是纤维素的固体核磁共振13C谱图，图中在化学位移δ（63.07ppm）、δ（70.4ppm）、δ（73.0ppm）、δ（77.4ppm）、δ（87.28ppm）和δ（103.5ppm）处，出现的单元组分分别对应的是纤维素主链糖苷环上C-6、C-2、C-3、C-5、C-4和C-1的谱峰。
图3.8 纤维素固体核磁共振13C谱图
图3.9 SBC（DS=0.67）的13C-NMR谱图
由图3.9可见，化学位移δ（102.82ppm）对应C-1，化学位移δ（76.3ppm）～δ（70.00ppm）分别对应于的C-2、C-3、C-5，由于C-4强度较弱，未能反映出来。化学位移δ（20ppm）～δ（30.34ppm）和δ（48.02ppm）对应于烷基醚的亚甲基C。可见核磁共振的研究结果与FT—IR表征结果一致，说明已经通过醚化反应将丁基磺酸基团引入纤维素分子链上。(www.chuimin.cn)
（3）凝胶色谱（GPC）测试SBC分子量
由图3.10中可见，产物不是单一分子量，而是不同分子量的产物的混合物。这是由于在制备LODP时，不同纤维素分子链降解程度不同，同时在合成过程中由于温度较高，还会发生一定程度的“剥皮”反应，加剧了聚合度的不均匀性。经过计算，可得数均分子量Mn=6177，重均分子量Mw=9337，峰值分子量Mp=10882，Z+1分子量Mz+1=14630，Z均分子量Mz=12335；分散系数Mw/Mn=1.5116。
图3.10 自动检测SBC（DS=0.67）的GPC谱图
（4）SBC的表观形貌
从图3.11中可见，原材料棉纤维素保持良好的纤维形态。经过HCl水解，能破坏这种纤维结构，形成小的团粒，表面变得疏松，如图3.12所示。由纤维素到LODP纤维素这种结构上的改变有利于纤维素上的羟基充分地接触反应试剂，也有利于发生各种化学反应。图3.13是产物SBC的SEM图，与LODP纤维素相比，外观形态变得更加密实，这与一部分纤维素表面的羟基被醚化转变成丁磺酸基有关，因此改变了其原有形貌。
图3.11 棉纤维素的SEM图
图3.12 LODP纤维素的SEM图
图3.13 SBC的SEM图
有关水溶性纤维素醚的合成与应用的文章
SHEC的FTIR图3.15是硫含量为4.76%、特性黏度5.9mL/g的SHEC4和HEC的FTIR谱图。SHEC4在615cm-1出现新的特征峰，归属于S—O吸收振动峰，在1124cm-1出现新的吸收峰，归属于S=O，说明HEC分子链上引入了—O—SO32-基团。图3.16HEC的核磁共振氢谱图3.17SHEC的核磁共振氢谱SHEC的GPC分子量测定图3.18是SHEC的GPC谱图。经测试得到的SHEC数均分子量是1978g/mol，重均分子量是2177g/mol,Z+1均分子量是2472g/mol,Z均分子量是2338g/mol。图3.18GPC测定SHEC的分子量......
2023-11-03
物理改性纤维素物理改性主要是采用特殊加工的手段改变其物理形貌，达到改性的目的。经酸水解后不溶于水的生成物被称为水解纤维素。这个过程连续进行下去会引起纤维素分子链的逐次断裂。③纤维素醚化反应：纤维素醚是天然纤维素经化学改性得到的纤维素衍生物，是工业上重要的水溶性聚合物之一，其种类繁多，具有很多独特的性质，在各行各业中都有广泛应用。上述纤维素醚化两种反应机理基本上解决了纤维素单一醚、混合醚的合成问题。......
2023-11-03
吸附的结果是使水泥粒子表面双电层发生变化，ζ电位绝对值显著增加，且随着外加剂浓度的增加而增加，并且与减水剂种类有关。掺加SNF的水泥颗粒ζ电位绝对值均高于掺加SBC的值。文中两种水泥的熟料成分相差很大，必然导致其表面ζ电位的差异。从图4.7可见，掺加减水剂SNF的水泥颗粒表面ζ电位值随时间延长降低明显，从初始值-35.2mV降低到120min时的-18mV。说明SBC在ζ电位保持性方面优于SNF，这一结果与水泥净浆流动度保持性结果相吻合。......
2023-11-03
表3.9试验结果表3.10正交实验方差分析结果表3.11方差分析表据表3.9～表3.11分析可知，在实验设计范围内，正交试验中显著影响产物性能的参数是氯磺酸与HEC的摩尔比，而反应时间和反应温度影响不显著，因此固定反应时间为1h，反应温度为10℃，改变氯磺酸与HEC的摩尔比研究产物SHEC的性能。因此将摩尔比设定为1.0，反应时间为1h，反应温度为10℃作为制备磺化羟乙基纤维素的最佳条件。......
2023-11-03
SBC与SNF均为离子型高效减水剂，从水泥净浆实验结果可知，在掺加相同浓度减水剂的情况下，其水泥分散体系的ζ电位绝对值较空白样有较大增长，SBC在水泥颗粒上的吸附量小于SNF，掺加SBC的水泥分散体系的ζ电位绝对值也小于相同掺量SNF的水泥体系，即掺加SBC的水泥颗粒间的静电斥力小于掺加SNF的静电斥力，但SBC对水泥粒子的分散能力及保持分散能力均优于SNF，这说明单纯的静电斥力理论难以解释SBC的分散作用机理。......
2023-11-03
SBC取代度的测定仪器：电感耦合等离子体发射光谱仪测定SBC中硫元素含量，通过数学计算得到磺酸丁基的取代度。SHEC取代度测定方法原理同。SMHE取代度测定对于变性淀粉SMHE，由于特征基团为顺丁烯酸盐，同样由C、H、O组成，不能采用元素分析仪测定特征元素，因此采用Wurzberg提出的化学滴定方法直接测定其取代度。......
2023-11-03
砂浆制备及性能测试按GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》、GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》进行。混凝土实验方法参照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》、GB/T 8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》。混凝土抗压强度测定其他性能测试混凝土配合比为C：S：G=1:1.09:2.53，用水量根据实际情况调整。并按式和式计算泌水率。一般基准混凝土在成型后3～4h，以后每隔0.5h或1h测定一次，在临近初、终凝时，缩短测定间隔时间。......
2023-11-03
从图4.15中可见，在较低掺量下，水泥颗粒对减水剂的吸附量均随减水剂浓度的增加而增加。SMHE的分子结构如图4.16所示，既有支链树枝状分子，也有直链分子，因此吸附形态与SNF相差较大。三种SBC的吸附量均随其浓度增加而增加，当平衡浓度达到一定程度增加趋势变缓。SBC8的极限吸附量约为4.66mg/g,SBC6的极限吸附量约为5.33mg/g,SBC7的极限吸附量约为5.49mg/g。图4.18SBC的等温吸附图4.19SBC极限吸附量计算......
2023-11-03
相关推荐