木質(zhì)素-環(huán)糊精復合凝膠的制備與性能研究木質(zhì)素-環(huán)糊精復合凝膠的制備與性能研究木質(zhì)素-環(huán)糊精復合凝膠的制備與性能研究院摘要水凝膠材料是一種具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的親水性聚合物。因為這種聚合物網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是基于分子間的物理或化學交聯(lián)形成的，含有大量的親水性基團或者親水性區(qū)域，且水溶劑會以鍵合水、束縛水和自由水等形式進一步滲透到高分子網(wǎng)絡中而失去流動性，所以水凝膠在水中可顯著溶脹，但不會溶解，且能夠維持一定的形狀。本課題研究了β-環(huán)糊精加入對木質(zhì)素-纖維素凝膠溶脹率和流變性能的影響，并探究出適宜的木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精復合水凝膠的合成工藝：0.10g羥乙基纖維素，0.10g木質(zhì)素，0.10gβ-環(huán)糊精，加入0.20mL環(huán)氧氯丙烷并在常溫下反應12h，反應介質(zhì)為5mL4%NaOH。其凝膠的溶脹率可達585g/g，的流變性能的提升達到25.0%。分析了不同反應條件對水凝膠的溶脹率及收率的影響。關(guān)鍵詞：水凝膠，木質(zhì)素，β-環(huán)糊精，合成工藝，溶脹率

AbstractThehydrogelmaterialisahydrophilicpolymerhavingathree-dimensionalcrosslinkednetworkstructure.Becausethepolymernetworkstructureisformedbasedonphysicalorchemicalcross-linkingbetweenmolecules,itcontainsalargenumberofhydrophilicgroupsorhydrophilicregions,andthewatersolventwillbeintheformofbondedwater,boundwater,andfreewater.Sinceitfurtherpenetratesintothepolymernetworkandlosesitsfluidity,thehydrogelswellssignificantlyinwater,butitdoesnotdissolveandcanmaintainacertainshape.Thistopicstudiedtheeffectofβ-cyclodextrinadditionontheswellingrateandmechanicalpropertiesoflignin-cellulosegels,andexploredthesuitablesynthesisprocessoflignin-cellulose-cyclodextrincompositehydrogel:0.10ghydroxyethylcellulose,0.10goflignin,0.10gofβ-cyclodextrin,0.20mLofepichlorohydrinwasaddedandreactedatnormaltemperaturefor12h,andthereactionmediumwas5mLof4%NaOH.Theswellingrateofthegelcanreach585g/g,andthemechanicalperformancecanbeimprovedby25.0%.Andtheeffectofdifferentreactionconditionsontheswellingrateandyieldofhydrogelwereanalyzed.Keywords：Hydrogel,lignin,β-cyclodextrin,syntheticprocess,swellingrate目錄1緒論 緒論木質(zhì)素（Lignin），占林木生物質(zhì)組成的25%-35%，是第二豐富的天然高分子聚合物。通常木質(zhì)素是作為生物質(zhì)加工工業(yè)未得到充分利用的副產(chǎn)品，譬如造紙和生物提煉。每年由制漿行業(yè)產(chǎn)生的5000萬噸木質(zhì)素，僅有約百分之二的部分被轉(zhuǎn)化為有用的化學品，其他則大部分被直接焚燒。由于木質(zhì)素的豐富性、可持續(xù)性和低成本性，人們越來越關(guān)注如何將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為有價值的化學品。近些年來，隨著科學家對木質(zhì)素的研究和探索日漸深入，研究者也逐漸開始關(guān)注木質(zhì)素在水凝膠中的應用前景，國內(nèi)外的研究焦點已經(jīng)放在了尋找木質(zhì)素新的利用途徑方面。水凝膠的分類水凝膠可定義為能夠在水中溶脹并且可以保持大量水分，但是又不會溶解的一種高分子交聯(lián)聚合物。在水凝膠中，親水的小分子能夠擴散。此外，水凝膠擁有很好的生物相容性，自20世紀40年代以來，科學家廣泛開展了很多有關(guān)水凝膠的合成、理化性質(zhì)以及水凝膠在醫(yī)學、生物化學等領(lǐng)域中的應用研究。水凝膠的分類方法有多種多樣，可以根據(jù)水凝膠鏈段不同的來源，分為天然高分子凝膠與合成高分子凝膠。天然高分子水凝膠是由蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)制備而成的。而根據(jù)水凝膠不同的網(wǎng)絡鍵合方式，又可以劃分為物理凝膠和化學凝膠。物理凝膠是通過譬如鏈的纏繞、氫鍵、靜電作用等物理作用力形成的，這種凝膠不是永久性的，經(jīng)過加熱就能轉(zhuǎn)變成為溶液，所以也被稱為熱可逆凝膠或者叫做假凝膠。許多的天然高分子在常溫下呈穩(wěn)定的凝膠態(tài)，如k-型角叉菜膠、瓊脂等。化學凝膠則是一種三維網(wǎng)絡聚合物，是通過化學鍵交聯(lián)形成的，是屬于永久性的，故而又稱之為真凝膠。根據(jù)水凝膠對外界刺激響應情況的差異又可以劃分為傳統(tǒng)的水凝膠和環(huán)境敏感的水凝膠兩大類。傳統(tǒng)的水凝膠對環(huán)境的變化比如溫度或pH等的變化不敏感，而環(huán)境敏感的水凝膠則是指自身能夠感知到外界的環(huán)境(如光、溫度、電、pH、壓力等)發(fā)生的刺激或者微小的變化，并且可以產(chǎn)生一些相應的物理結(jié)構(gòu)與化學性質(zhì)的變化，甚至有可能會發(fā)生突變的一種高分子凝膠。這種凝膠的突出特點體現(xiàn)在其溶脹行為在對環(huán)境的響應過程中，會發(fā)生很顯著的變化，利用這種刺激響應的特性可以將其用做傳感器、控制釋放開關(guān)等的基礎材料[1]。1.1.1溫敏型水凝膠指的是能夠?qū)囟鹊淖兓a(chǎn)生響應的水凝膠，簡稱溫敏型水凝膠。溫敏型水凝膠對溫度變化的響應分為兩種類型：一種是溶脹率隨著溫度的升高會降低，即在溫度比較高的情況下，水凝膠高分子鏈段會聚集而收縮，這種溫敏性水凝膠稱為熱收縮型水凝膠；另一種則是在溫度較高的情況下水凝膠高分子鏈段因水合作用而伸展，稱之為熱膨脹型水凝膠[2]。由于側(cè)鏈中同時含有親水性的氨基和疏水性的異丙基，化學交聯(lián)的聚N-異丙基丙烯酞胺(PNIPA)水凝膠成為了一種典型的溫度敏感型水凝膠。該水凝膠在比較低的臨界溶解溫度(LowerCriticalSolutionTemperature，LCST)時會表現(xiàn)出體積相轉(zhuǎn)變。當溶脹溫度低于臨界溶解溫度時，凝膠表現(xiàn)出親水性，吸水溶脹；而當溫度高于臨界溶解溫度時，凝膠會收縮，釋放出其吸收的幾乎全部水分，由于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中親水/疏水平衡的破壞而形成坍塌的、去水化的疏水狀態(tài)[3]。1.1.2自修復水凝膠自修復材料可以根據(jù)是否含有修復劑分為本征型和外援型。本征型利用體系本身可逆的化學反應來實現(xiàn)自修復，此種自修復材料的制備過程較為復雜，不過可實現(xiàn)多次自修復。而外援型則使用微膠囊或著中空纖維包合著修復劑，當材料受到破壞形成微裂紋時，修復劑就會被釋放，然后發(fā)生化學反應鍵合裂紋面，起到自修復的效果。此方法相對而言較簡單，修復效果會比較好，但不能重復進行且修復劑種類受限。目前的自修復凝膠類型主要是不含修復劑的本征型，并且主要是通過可逆共價鍵(酯交換反應、亞胺轉(zhuǎn)移反應、酰腙鍵交換反應、雙硫鍵交換反應等)或動態(tài)非共價鍵(氫鍵、π-π堆疊、疏水相互作用、靜電相互作用等)實現(xiàn)其自修復性能的[4]。1.2木質(zhì)素木質(zhì)素是針葉樹類、闊葉樹類和草類植物的基本化學組成之一，還存在于所有的維管植物當中。它是植物細胞中一類復雜的芳香聚合物，它是纖維素的粘合劑，以增加值物體的機械強度。它和纖維素（Cellulose）和半纖維素（Hemicellulose）是構(gòu)成植物骨架的主要成分。就總量而言，地球上木質(zhì)素的質(zhì)量僅次于纖維素，估計每年全世界由植物生長可產(chǎn)生1500億噸的木質(zhì)素。我國森林資源不是很豐富，但農(nóng)作物秸稈每年有5~6億噸。木質(zhì)素在自然界存在的數(shù)量很大，而且總是與纖維素伴生。人類利用纖維素已經(jīng)有幾千年的歷史，而木質(zhì)素真正開始研究是1930年以后的事，而且至今沒有很好的利用。大自然提供給人類的大宗資源，每年白白浪費掉了。不過充分利用木質(zhì)素，也有一定的難度。相對于纖維素和半纖維素等其它的天然高分子，木質(zhì)素缺少了重復單元之間的規(guī)律性和有序性，具有更為復雜的組成和化學結(jié)構(gòu)，故而是最難以認識和利用的天然高分子之一[5]。1.2.1木質(zhì)素的來源木質(zhì)素的主要來源是作為木材水解工業(yè)和造紙工業(yè)的副產(chǎn)物，由于得不到充分利用，變成了環(huán)境污染物，嚴重污染了環(huán)境。由于受到纖維原料、制漿工藝以及提取方法等許多因素的影響，木質(zhì)素的物理化學性質(zhì)會相差很大，這一點限制了木質(zhì)素的工業(yè)化利用。因為木質(zhì)素與碳水化合物存在著物理互穿與化學連接，因此從植物的纖維原料當中提取分離木質(zhì)素時，木質(zhì)素會發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面的變化。分離木質(zhì)素可以根據(jù)植物纖維原料的種類以及分離方法的不同來進行分類。根據(jù)植物纖維原料的不同，木質(zhì)素可以分為針葉木木質(zhì)素、闊葉木木質(zhì)素和草類木質(zhì)素。由傳統(tǒng)的制漿過程，可以得到硫酸鹽木質(zhì)素和木質(zhì)素磺酸鹽；通過有機溶劑制漿的過程，可以得到乙醇木質(zhì)素、甲酸木質(zhì)素、乙酸木質(zhì)素和高沸醇木質(zhì)素等；由木材水解工業(yè)可以得到水解木質(zhì)素；此外，還可以通過其他方法可以得到木質(zhì)素如磨木木質(zhì)素和酶解木質(zhì)素等。目前工業(yè)化的化學制漿法主要有兩類：第一類是通過有機溶劑法制漿，比較典型的是有機酸類和有機醇類制漿，分離得到的木質(zhì)素，是易溶于有機溶劑而難溶于水的溶劑型木質(zhì)素；第二類是采用傳統(tǒng)的堿法或亞硫酸鹽法制漿，從中分離得到的，大多為水溶性的木質(zhì)素鹽類[6]。1.2.2木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)作為植物的主要成分之一，木質(zhì)素是結(jié)構(gòu)復雜的芳香族天然高分子聚合物，它具有三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)十分復雜，其分子結(jié)構(gòu)缺乏規(guī)律性，不能以有規(guī)律的化學式表示。目前的觀點認為，木質(zhì)素主體為苯丙烷結(jié)構(gòu)，共有3種非縮合型基本結(jié)構(gòu)，即紫丁香基結(jié)構(gòu)、愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)和對羥基苯基結(jié)構(gòu)。不同來源的木質(zhì)素由于分子結(jié)構(gòu)的復雜，化學組成和分子量差異也很大，導致利用木質(zhì)素制備高分子材料的方法和材料性能的穩(wěn)定性等存在著很大的差異，因此限制了木質(zhì)素于高分子材料領(lǐng)域的工業(yè)化大規(guī)模應用。木質(zhì)素中有許多種官能團，如酚羥基、醇羥基、芳香基、羰基、羧基、甲氧基、共扼雙鍵等，因此木質(zhì)素有較為活躍的化學反應性，可發(fā)生多種化學反應，比如氧化、還原、水解、醇解、酸解、光解、?；Ⅺu化、消化、烷基化、縮聚或接枝共聚等。另外，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)上羧基等基團，與重金屬離子和陽離子染料具有靜電作用。除此之外，木質(zhì)素還具有無毒、可降解、可再生等優(yōu)點[6]。1.2.3木質(zhì)素的理化性質(zhì)木質(zhì)素的物理性質(zhì)：本為白色或接近無色，但隨著分離制備方法的不同，呈現(xiàn)出深淺不同的顏色。用重氮甲烷甲基化，可以使木質(zhì)素的顏色變淺。將木質(zhì)素變?yōu)榘咨梢詳U大木質(zhì)素的應用范圍。木質(zhì)素的相對密度大約在1.35到1.50之間。由于沒有不對稱碳，所以沒有光學活性。此外，熱穩(wěn)定性比較高。木質(zhì)素是天然高分子化合物，木質(zhì)素的相對分子質(zhì)量本來很大，最高值可以達到幾百萬，其分子量呈現(xiàn)多分散性。不過木質(zhì)素在分離過程中，易發(fā)生降解、斷裂等反應，從而使得大分子鏈斷裂，相對分子量隨之降低，一般常見的木質(zhì)素，相對分子質(zhì)量只有幾千到幾萬。木質(zhì)素本來不溶于溶劑，但是由于分離木質(zhì)素時發(fā)生了縮合或降解，改變了木質(zhì)素原本的許多性質(zhì)，木質(zhì)素的溶解度也隨之發(fā)生了改變，木質(zhì)素中酚羥基和羧基的存在，使木質(zhì)素可溶于濃的強堿溶液中。其中，堿木質(zhì)素可以溶于堿性或中性的極性溶劑之中。在pH>9時堿木質(zhì)素即可溶解，隨著酸的加入，溶液pH值逐漸降低，堿木質(zhì)素分子間縮合、凝聚，會形成沉淀而析出。此外，堿木質(zhì)素還可以溶于具有氫鍵、構(gòu)成能力強的溶劑，比如丙酮、吡啶、二甲基甲酰胺和二氧六環(huán)-水混合溶液等有機溶劑[7]。木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)中存在著酚羥基、醇羥基、芳香基、羧基、羰基、甲氧基、共軛雙鍵等活性基團，可以進行氧化、還原、水解、光解、醇解、?；?、磺化、硝化、鹵化、烷基化、縮聚或接枝共聚等許多化學反應。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復雜，基團多樣，木質(zhì)素的反應可大致分為兩大類，芳香核選擇性反應和側(cè)鏈反應。其中，木質(zhì)素的芳香核上發(fā)生的親電取代反應，與一般芳香族化合物一樣。隨芳香核種類和取代位置不同，木質(zhì)素芳香核的親核取代反應的速度常數(shù)也不同。1.3木質(zhì)素基凝膠1.3.1木質(zhì)素基凝膠的制備含木質(zhì)素的水凝膠主要有三種制備方式：木質(zhì)素或改性木質(zhì)素直接交聯(lián)；木質(zhì)素以互穿或半互穿的形式引入水凝膠中；木質(zhì)素與親水性單體接枝，同時加交聯(lián)劑交聯(lián)。最早的含木質(zhì)素水凝膠，是通過硫酸鹽木質(zhì)素與聚乙二醇縮水甘油醚或環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)而成的。該種水凝膠的一個主要特點是能在乙醇水溶液中溶脹，并且隨著乙醇濃度的改變，溶脹率也改變。后來有人以木質(zhì)素的酚化產(chǎn)物為原料，甲醛或戊二醛為交聯(lián)劑交聯(lián)制備木質(zhì)素水凝膠。由于木質(zhì)素的酚化產(chǎn)物富含酚羥基，所以這類水凝膠主要用于水溶液中重金屬離子的去除或富集。利用木質(zhì)素骨架上的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的疏水性，研究者通過各種形式引入親水結(jié)構(gòu)，如用木質(zhì)素與水溶性高分子直接交聯(lián)，或與乙烯基單體接枝共聚，或者通過互穿與半互穿的方式將木質(zhì)素引入水凝膠，從而提高水凝膠的溶脹率[8]。可以直接用木質(zhì)素與交聯(lián)劑反應，得到木質(zhì)素水凝膠。Yamamoto[9]等采用苯酚和甲醛將軟木硫酸鹽木質(zhì)素活化，然后在堿性條件下，和間苯二酚濃縮，制出木質(zhì)素-苯酚-間苯二酚樹脂。將這種樹脂溶解在甲醇中并加入交聯(lián)劑戊二醛，在25℃的條件下反應3天，得到水凝膠。將這種水凝膠交替浸沒在水和乙醇中，表現(xiàn)出的溶脹-收縮行為是可逆的。此外降解性實驗表明，這種水凝膠能夠被微生物降解。Nishida[10]等以聚乙二醇二縮水甘油醚為交聯(lián)劑，把乙酸木質(zhì)素(乙酸作為溶劑，在105℃下從木材中提取的木質(zhì)素)溶解在氫氧化鈉溶液中，劇烈攪拌混合30min后，放置在室溫下過夜，即可形成水凝膠。這種水凝膠既可以在堿性溶液中溶脹，也可以在體積比為50%的乙醇溶液中溶脹。1.3.2木質(zhì)素基凝膠存在的問題盡管采用可再生的、廉價的木質(zhì)素制備的用途廣泛的水凝膠材料具有原料可再生、產(chǎn)品可降解、降低生物能源成本等優(yōu)點，但木質(zhì)素基凝膠的推廣也面臨很多挑戰(zhàn)，現(xiàn)在研究的基于木質(zhì)素的水凝膠，在凝膠強度、吸水能力等方面均難以滿足多種應用領(lǐng)域要求。尋找新的化學改性方法(例如，在高分子骨架上引進離子基團)，提高水凝膠的吸水能力和凝膠強度，將大大改善水凝膠的性能和拓展其應用領(lǐng)域[11]。1.4環(huán)糊精1.4.1環(huán)糊精的來源與分類環(huán)糊精(cyclodextrins，CDs)是由牙孢桿菌屬（Bacillus）的某些種產(chǎn)生的葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（CGTase）作用于淀粉而生成的一類環(huán)狀低聚糖。1891年，法國科學家Villiers從酶消化后的淀粉中分離得到一種結(jié)晶體，這是關(guān)于環(huán)糊精的首次報道。10多年后，奧地利微生物學家Schardinger發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌在產(chǎn)生兩種不同類型的環(huán)糊精(α和β型)中起主要作用，并且他認為Villiers發(fā)現(xiàn)的環(huán)糊精為β型的環(huán)糊精。隨后的幾十年，越來越多的環(huán)糊精及其化學結(jié)構(gòu)逐漸被了解。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，在20世紀70年代，采用基因工程技術(shù)，結(jié)合高活性的特異性酶，能夠選擇性地合成高純度的單一構(gòu)型環(huán)糊精。直至今天，我們可以大批量地獲得純度高達99%的特定結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精。由于空間立體因素，小于6個葡萄糖單元的環(huán)糊精無法形成。最常使用的環(huán)糊精主要是α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精和γ-環(huán)糊精，分別時由6、7、8個葡萄糖單元構(gòu)成。環(huán)糊精的3D結(jié)構(gòu)可以被看作是一個切去了頂端的圓錐體。1.4.2環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)環(huán)糊精的羥基位于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的外表面，伯羥基在較窄的一側(cè)，仲羥基位于較寬的一側(cè)，環(huán)糊精結(jié)構(gòu)中的大量羥基賦予其較好的水溶性（如在25℃下β-環(huán)糊精的溶解度為18.5g/L），同時又可以溶解在大部分有機溶劑中，這些性質(zhì)使環(huán)糊精可更加方便地進行化學改性及接枝。環(huán)糊精內(nèi)部含有一個疏水性的內(nèi)腔，正是因為這個非極性疏水性空腔，使得其可以部分或全包含合適尺寸的疏水性小分子甚至大分子，形成一種主客體絡合物。形成這種絡合物的驅(qū)動力主要是環(huán)糊精結(jié)構(gòu)中空腔的疏水特性和分子間的范德華力，另外，環(huán)糊精分子的張力、溶劑的界面性質(zhì)、氫鍵也會影響這種包合作用。環(huán)糊精除了可以和客體分子形成1：1的包合絡合物之外，若客體分子太大，甚至超出一個環(huán)糊精空穴的容納量，其未包含的一端將提供另一個作用位點，從而使主客體分子以2：1的物質(zhì)的量比形成絡合物。環(huán)糊精這種特殊結(jié)構(gòu)有良好的化學修飾性，使其更加方便用于改善高分子水凝膠的機械強度。此外，其獨特的疏水性空腔結(jié)構(gòu)可自組裝形成穩(wěn)定的主客體超分子，賦予環(huán)糊精和它的衍生物高分子水凝膠很多優(yōu)異的功能。1.5環(huán)糊精水凝膠由于環(huán)糊精分子具有多種重要的性質(zhì)，使得環(huán)糊精及其衍生物改性的高分子水凝膠具有較大的研究價值和廣泛的應用潛力。高分子水凝膠的結(jié)構(gòu)對水凝膠的力學強度和功能有著重要影響，進而也指導著水凝膠的應用方向。根據(jù)水凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的交聯(lián)機理，可以對環(huán)糊精及其衍生物的水凝膠進行分類，主要分為以下幾種類型：(a)化學修飾單個環(huán)糊精作為交聯(lián)單元制備水凝膠；(b)通過環(huán)糊精與客體分子之間的物理包合作用構(gòu)建水凝膠；(c)通過環(huán)糊精主客體的物理化學雙交聯(lián)制備水凝膠；(d)具備拓撲結(jié)構(gòu)的滑環(huán)膠。1.5.1β-環(huán)糊精水凝膠的制備β-環(huán)糊精單體自身帶有多個羥基，可與含功能性基團的分子直接交聯(lián)得到水凝膠，這是常用的制備β-環(huán)糊精水凝膠的方法。比較常用的交聯(lián)劑有環(huán)氧氯丙烷等。如劉郁楊[13]等在堿性條件下利用β-CD與環(huán)氧氯丙烷，制備得到環(huán)糊精水凝膠。環(huán)糊精具有疏水性的空腔，可與疏水性客體分子(如金剛烷、膽固醇等)自組裝形成主-客體包合物；某些線性聚合物如聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)還可以穿過多個環(huán)糊精空腔，形成多聚準輪烷。將環(huán)糊精聚合物(或衍生物)分別與含客體單元的聚合物和線性聚合物的水溶液混合，可自組裝生成物理交聯(lián)的普通包合物型環(huán)糊精水凝膠及多聚準輪烷型環(huán)糊精水凝膠[14]。Cai[15]等通過在含有金剛烷的單體N-金剛烷基丙烯酰胺（Ad-AAm）和單體丙烯酸（AAc）在聚環(huán)糊精（PCD）水溶液中進行原位共聚，合成了的新型超分子水凝膠具有優(yōu)異的自修復性，還有形狀記憶的特性。1.5.2環(huán)糊精水凝膠存在的問題作為一種新型功能高分子材料，由于環(huán)糊精及其衍生物水凝膠結(jié)構(gòu)中存在可逆的主客體包合作用，為設計出更多靈活多變的特殊結(jié)構(gòu)的水凝膠提供了可能性，賦予了水凝膠更多豐富的應用方向，如形狀記憶性、自修復性、刺激響應性、可注射性等，使得水凝膠不僅有良好的力學性能，同時可以朝著更加實用和智能的方向發(fā)展。但是，目前關(guān)于環(huán)糊精及其衍生物水凝膠的理論研究尚未完善，力學性能好、多功能、智能化的環(huán)糊精及其衍生物水凝膠材料的研究仍有很多問題亟待解決。因此，為了讓環(huán)糊精衍生物水凝膠材料能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生物醫(yī)學等多個領(lǐng)域得到更好的應用，未來環(huán)糊精及其衍生物水凝膠還需進一步加強研究。1.6選題研究意義及主要研究內(nèi)容1.6.1研究意義傳統(tǒng)的水凝膠制備單體來源于化石燃料，但是我國人均化石資源是極其匾乏的，煤炭資源是世界人均水平的1/2，石油資源只占世界人均水平的1/10，隨著如今化石資源的不斷消耗，能源危機逐漸加重。水凝膠對熱穩(wěn)定性一般，使得其應用有所限制，加入木質(zhì)素能改善其熱穩(wěn)定性，使其能夠在食品、日化、環(huán)保等行業(yè)得到應用，根據(jù)加入木質(zhì)素種類的不同所產(chǎn)生的熱穩(wěn)定性、溶脹率的差異，也可以制出迎合不同需求的相應產(chǎn)品；良好的生物相容性是β-環(huán)糊精水凝膠的一大優(yōu)點，β-環(huán)糊精物理交聯(lián)的水凝膠，具有與生物組織相似的理化性能，是理想的組織工程修復材料，加入木質(zhì)素或許能改善其自修復能力，提高水凝膠的機械性能。以木質(zhì)素為原料制備水凝膠，是木質(zhì)素高值化利用的途徑之一，這既可以減少化石資源的消耗，又可以保護環(huán)境。1.6.2主要研究內(nèi)容將β-環(huán)糊精引入湘江堿堿木質(zhì)素-纖維素水凝膠，探究不同反應條件下凝膠性能的變化，通過實驗，找出更合適的水凝膠合成工藝；探究環(huán)糊精用量及水凝膠原料中各種變量的用量的不同，對水凝膠的平衡溶脹率、收率、機械性能等的影響。2實驗部分2.1實驗材料和儀器2.1.1主要原料和試劑本實驗的主要實驗原料和試劑的規(guī)格及生產(chǎn)商家都列于表2.1中。表2.1實驗原料和試劑試劑名稱試劑純度生產(chǎn)商家湘江堿木質(zhì)素（AL）β-環(huán)糊精（β-CD）AR上海阿拉丁生化科技股份有限公司環(huán)氧氯丙烷（ECH）AR上海阿拉丁生化科技股份有限公司羥乙基纖維素（HEC）AR上海阿拉丁生化科技股份有限公司氫氧化鈉（NaOH）AR上海阿拉丁生化科技股份有限公司聚乙烯亞胺（PEI）AR上海阿拉丁生化科技股份有限公司2.1.2主要儀器本實驗的主要實驗儀器的名稱、型號和出廠商家均列于表2.2中。表2.2實驗原料和試劑儀器名稱型號出廠商家加熱磁力攪拌器IKA/藍色廣州科朋科學儀器有限公司機械攪拌機IKA/黑色廣州科朋科學儀器有限公司精密天平PrecisaLS220A廣州科朋科學儀器有限公司精密天平PX224ZH廣州科朋科學儀器有限公司電子分析天平BJ1200C廣州科朋科學儀器有限公司微量移液器10-100μL上海卡耐茲實驗儀器設備有限公司微量移液器100-1000μL上?？推潓嶒瀮x器設備有限公司微量移液器1-5mL上海卡耐茲實驗儀器設備有限公司恒溫干燥箱DKN412C廣州科朋科學儀器有限公司超純水凈化器BESTseries芷昂儀器（上海）有限公司紫外可見分光光度計UV-2600島津制作2.2實驗方法2.2.1木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的制備之前木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的制備方法是這樣的：在制備前先配置10%的NaOH溶液備用。首先，稱取一定量的β-環(huán)糊精，將其加入到5ml預先配好的NaOH溶液中，然后，使用磁力攪拌器充分攪拌30min直至固體完全溶解，溶解之后稱取一定量的堿木質(zhì)素加入到溶液中，再充分攪拌30min，直至固體完全溶解。之后稱取一定量的羥乙基纖維素加入到溶液中，高速攪拌10min，使纖維素充分溶解分散均勻。攪拌完全后，用移液槍移取一定量的環(huán)氧氯丙烷，加入前面的溶液中，高速攪拌10min，使環(huán)氧氯丙烷均勻分散后，取出轉(zhuǎn)子。將混合后的溶液置于常溫下12h。將凝膠取出以后稱重，并放入800mL的超純水中浸泡，隔一段時間換水，直至溶脹最大后稱重，取出水凝膠置于恒溫干燥箱中在60℃的條件下干燥24h，然后稱量凝膠干重。本實驗在先前的基礎上進行了一點優(yōu)化，現(xiàn)在木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的制備方法如下：在實驗前要先分別配制好10%的NaOH溶液和4%NaOH的溶液以備用。首先，稱取一定量的β-環(huán)糊精加入到5mL預先配好的NaOH溶液中，溶液加入到實驗用的瓶中，瓶內(nèi)放有攪拌子，加入環(huán)糊精以后使用磁力攪拌器充分攪拌5min，使環(huán)糊精完全溶解。隨后，稱取一定量的羥乙基纖維素（分子量為720000）加入溶液中，以每分鐘400轉(zhuǎn)的速度在70℃的條件下攪拌20min，使溶液中的羥乙基纖維素充分溶解，分散均勻。之后，定量稱取一定量的湘江堿木質(zhì)素，加入前面的溶液中，再在常溫下將其充分攪拌10min，直至木質(zhì)素完全溶解。攪拌完全后，用微量移液器移取一定量的環(huán)氧氯丙烷，加入到先前的溶液中，用磁力攪拌器在室溫下攪拌5min，使環(huán)氧氯丙烷在其中均勻分散以后，用磁子取出瓶子里面的攪拌子。將混合完全以后的溶液在常溫下靜置12h，得到凝膠。將凝膠取出后稱重，并放入去離子水中浸泡，每隔一段固定的時間便進行換水，按照泡水后12h、24h、48h、72h的時間來給凝膠進行換水，直至溶脹達到最大后濾干稱重，取出溶脹達到最大化的水凝膠放置于恒溫干燥箱中，使其在60℃下干燥24h，然后取出稱量凝膠的干重。水凝膠的收率Y按照公式（2.1）來計算：Y=m0m式中：m0－干凝膠的質(zhì)量（g），mb－投入的β-環(huán)糊精的質(zhì)量（g），mL－投入的羥乙基纖維素與堿木質(zhì)素的質(zhì)量之和（g）。2.2.2水凝膠在室溫下的平衡溶脹率本實驗根據(jù)質(zhì)量變化來測定水凝膠在室溫下在去離子水中浸泡以后的平衡溶脹率。水凝膠樣品在室溫下浸泡于800mL的去離子水中，72h后取出樣品，稱重并記錄溶脹平衡時的凝膠質(zhì)量。之后將水凝膠樣品置于恒溫干燥箱中60℃干燥24小時，稱重并記錄凝膠的干重。水凝膠的溶脹率按照公式（2.2）計算溶脹率=ms-式中：ms－室溫時水凝膠溶脹平衡后的質(zhì)量（g），m0－干凝膠的質(zhì)量（g）。2.2.3水凝膠的流變性能利用旋轉(zhuǎn)流變儀對所制得的水凝膠進行應力掃描。旋轉(zhuǎn)流變儀是現(xiàn)代流變儀中的重要組成部分，它們依靠旋轉(zhuǎn)運動來產(chǎn)生簡單剪切流動，可以用來快速確定材料的粘性、彈性等各方面的流變性能。應力掃描是給樣品以恒定的頻率施加一個范圍的正弦應力。在每個施加的應力上，作連續(xù)測量。實驗種所要確定的參數(shù)有：頻率，溫度和應力掃描方式(對數(shù)或線性)。應力掃描也可用來確定測量的線性粘彈性范圍，以及對測量非線性性質(zhì)的表征。儲能模量又稱之為彈性模量，是指材料在發(fā)生形變的時候，由于彈性（可逆）形變而儲存能量的大小，它反映材料彈性大??；損耗模量又稱粘性模量，是指材料在發(fā)生形變的時候，由于粘性形變（不可逆）而損耗的能量大小，它反映的是材料的粘性大??；損耗和儲能模量的比值稱為損耗角正切，反映的是材料粘性彈性比例。儲能模量遠大于損耗模量時，材料主要發(fā)生的是彈性形變，所以材料呈固態(tài)；損耗模量遠大于儲能模量時，材料主要發(fā)生的是粘性形變，所以材料呈液態(tài)；儲能模量和損耗模量相當時，材料為半固態(tài)，凝膠就是一種典型的半固態(tài)物質(zhì)。2.2.4木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的制備拓展木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的制備拓展方法如下：首先，稱取0.4g的聚乙烯亞胺加入到5mL預先配好的NaOH溶液中，然后使用玻璃棒攪拌溶解，之后稱取0、0.1g、0.2g的β-環(huán)糊精加入溶液中，分別記為1、2、3號，用磁力攪拌器攪拌五分鐘后溶解，之后定量稱取0.2g的湘江堿木質(zhì)素加入溶液中，再在常溫下用磁力攪拌器將其充分攪拌15min直至木質(zhì)素完全溶解,。攪拌完全后，用移液槍移取0.2mL的環(huán)氧氯丙烷加入先前的溶液中，在室溫下用磁力攪拌器攪拌5min使環(huán)氧氯丙烷在其中均勻分散以后，拿磁子取出里面的轉(zhuǎn)子。將混合完全以后的溶液在常溫下靜置12h，1號和3號得到凝膠。將凝膠取出后放置于恒溫干燥箱中，使其在60℃下干燥24h，然后取出。利用紫外可見分光光度計對結(jié)晶紫的吸附率進行測定。方法如下：取一定量的干凝膠樣品，加入到10mL500mg/L的結(jié)晶紫溶液中，室溫下用磁力攪拌器攪拌24h后，將吸附后的樣品液取出適量，倒入比色皿中，約占比色皿的三分之二體積，借助標準曲線即可得出結(jié)晶紫吸附后的濃度，而后可以通過計算濃度差，利用已知的濃度10mL，計算出結(jié)晶紫被吸附的質(zhì)量，然后就可以算出每克干凝膠吸附的結(jié)晶紫的質(zhì)量，單位為mg/g，這就是要求出的吸附率。3結(jié)果與討論3.1木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的合成3.1.1氫氧化鈉溶液濃度對水凝膠的影響在該組實驗前，使用環(huán)氧氯丙烷試制備空白的環(huán)糊精水凝膠時，水凝膠難以形成，此外，嘗試采用了PVA（聚乙烯醇）、戊二醛、CMC（羧甲基纖維素）、PEG（聚乙二醇）等也未能形成凝膠，故嘗試利用原本的實驗基礎，加入了羥乙基纖維素來作為支撐結(jié)構(gòu)。該組實驗比較了不同的氫氧化鈉溶液濃度對凝膠溶脹率及收率的影響，反應工藝如下：β-環(huán)糊精0.10g，羥乙基纖維素用量為0.10g，環(huán)氧氯丙烷的用量為0.20mL，反應溫度為室溫，反應時間為12h。木質(zhì)素用量分別為0.20g、0.40g、0.60g，質(zhì)量濃度分為4%和10%的氫氧化鈉各三組均取5mL。該組實驗六組均形成凝膠。算得平衡溶脹率分別為氫氧化鈉濃度為4%時的347g/g、117g/g、41g/g和氫氧化鈉濃度為10%時的409g/g、178g/g、107g/g。凝膠的收率分別為氫氧化鈉濃度為4%時的47.5%、53.3%、63.8%h和氫氧化鈉濃度為10%時的37.5%、36.7%、36.8%，具體情況如表3.1所示。表3.1不同NaOH濃度下凝膠的溶脹率及收率變化組別123456NaOH濃度(mL)4%10%木質(zhì)素用量(g)0.200.400.600.200.400.60溶脹率(g/g)34711741409178107收率(%)47.553.363.837.536.736.8氫氧化鈉濃度對凝膠平衡溶脹率及收率的影響如圖3.1所示。(a)4%NaOH(b)10%NaOH圖3.1氫氧化鈉濃度對凝膠平衡溶脹率及收率的影響由圖可知，使用4%的NaOH溶液整體效果要優(yōu)于10%的NaOH溶液，雖然凝膠的溶脹率會降低一些，但收率會有明顯的提高。綜合來看，雖然要在堿性環(huán)境中溶解β-環(huán)糊精，但反應條件中的堿性不宜過強。同時也可從這兩組數(shù)據(jù)看出，增加木質(zhì)素會使凝膠的溶脹率降低，收率應該是會升高，因為從凝膠呈棕色來看，木質(zhì)素交聯(lián)情況良好，具體情況如何留待后面通過實驗進一步考證。3.1.2纖維素用量對水凝膠的影響該組實驗比較了不同羥乙基纖維素用量對凝膠溶脹率的影響，反應工藝如下：β-環(huán)糊精用量為0.10g，木質(zhì)素用量為0.20g，環(huán)氧氯丙烷用量為0.20mL，反應介質(zhì)為5mL4%的氫氧化鈉溶液，反應時間為12h，反應溫度為室溫。羥乙基纖維素用量分別為0.025g、0.050g、0.075g、0.100g、0.125g、0.150g、0.200g。該組實驗中的各組均形成凝膠。在浸泡過程中，第一組出現(xiàn)溶解的情況，第二組雖未溶解，但第二組凝膠柔軟易碎，機械性能極差。除卻第一組外，其他組達到平衡溶脹后干燥，算得平衡溶脹率分別為1671g/g、842g/g、360g/g、267g/g、79g/g、151g/g。凝膠的收率分別為28.6%、37.3%、42.5%、54.1%、64.4%、48.0%。如表3.2所示。表3.2不同纖維素用量下凝膠的溶脹率及收率變化組別123456HEC用量(g)0.0500.0750.1000.1250.1500.200溶脹率(g/g)167184236026779151收率(%)28.637.342.554.164.448.0羥乙基纖維素用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響如圖3.2所示。圖3.2羥乙基纖維素用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響由實驗結(jié)果可以得出結(jié)論，加入少量羥乙基纖維素能夠為環(huán)糊精提供支撐結(jié)構(gòu)，幫助環(huán)糊精形成水凝膠，并且隨著加入量的增大，會導致水凝膠的溶脹率升高；羥乙基纖維素加入量過小，會使水凝膠變軟甚至溶解。因此需要加入適量的羥乙基纖維素以輔助木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的合成，合適的加入量約為0.10g即2%。從水凝膠的收率變化情況可知，羥乙基纖維素基本上都形成了化學交聯(lián)，沒有在溶脹的過程中析出。3.1.3木質(zhì)素用量對水凝膠的影響該組實驗比較了不同木質(zhì)素用量對凝膠溶脹率的影響，反應工藝如下：β-環(huán)糊精用量為0.10g，羥乙基纖維素用量為0.1g，環(huán)氧氯丙烷用量為0.20mL，反應介質(zhì)為5mL4%的氫氧化鈉溶液，反應的溫度為室溫，反應時間為12h。湘江堿木質(zhì)素的用量分別取0、0.10g、0.15g、0.20g、0.30g、0.40g、0.60g。各組均形成了凝膠，計算得溶脹率分別為185g/g、532g/g、372g/g、347g/g、288g/g、117g/g、41g/g，收率則依次為35.0%、40.0%、45.7%、47.5%、52.0%、53.3%、63.8%。數(shù)據(jù)記錄如表3.3所示。表3.3不同木質(zhì)素用量下凝膠的溶脹率及收率變化組別1234567AL用量(g)00.100.150.200.300400.60溶脹率(g/g)18553237234728811741收率(%)35.040.045.747.552.053.363.8不同木質(zhì)素用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響如圖3.3所示。圖3.3湘江堿木質(zhì)素用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響由圖可知，加入少量的湘江堿木質(zhì)素能夠增大凝膠的平衡溶脹率，當木質(zhì)素用量超過0.10g后凝膠的溶脹率開始減小，過量時甚至低于不加木質(zhì)素時的溶脹率。原因可能是木質(zhì)素提供了更多的羥基反應位點，加入適當濃度的木質(zhì)素有助于凝膠的形成，當木質(zhì)素濃度過高時會影響水凝膠自身的結(jié)構(gòu)，降低交聯(lián)程度。從凝膠的收率及凝膠顏色較深可知，木質(zhì)素大部分都形成了化學交聯(lián)，沒有在溶脹過程中析出。3.1.4交聯(lián)劑用量對水凝膠的影響該組實驗比較了不同交聯(lián)劑用量對凝膠溶脹率的影響，反應工藝如下：β-環(huán)糊精用量為0.10g，木質(zhì)素用量為0.20g，羥乙基纖維素用量為0.10g，反應介質(zhì)為5mL4%的氫氧化鈉溶液，反應溫度為室溫，反應時間為12h。交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷的用量分別取0.05mL、0.10mL、0.125mL、0.15mL、0.20mL、0.25mL。除卻第一組未形成凝膠外，其他組均形成凝膠，且隨著交聯(lián)劑的增加，凝膠的機械性能也越來越好。達到平衡溶脹后進行干燥稱量，然后算得平衡溶脹率分別為1566g/g、485g/g、438g/g、347g/g、247g/g。凝膠的收率分別為30.0%、40.0%、40.0%、47.5%、57.5%。如表3.4所示。表3.4不同纖維素用量下凝膠的溶脹率及收率變化組別12345ECH用量(mL)0.100.1250.150.200.25溶脹率(g/g)1566485438347247收率(%)30.040.040.047.557.5不同環(huán)氧氯丙烷用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響如圖3.4所示。圖3.4環(huán)氧氯丙烷用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響從圖中可以看出，交聯(lián)劑用量的增加，會導致凝膠的平衡溶脹率減小，收率逐漸增大。原因可能是形成凝膠的過程中需要少量的的交聯(lián)劑協(xié)助成膠，但交聯(lián)劑較多時，交聯(lián)度較高，收率也就較高，但交聯(lián)度過高時吸水性會下降，即溶脹率會降低，因此呈現(xiàn)出圖中的趨勢。3.1.5β-環(huán)糊精用量對水凝膠的影響該組實驗比較了不同β環(huán)糊精用量對凝膠溶脹率的影響，反應工藝如下：木質(zhì)素用量為0.10g，羥乙基纖維素用量為0.10g，環(huán)氧氯丙烷用量為0.2mL，反應介質(zhì)為5mL4%的氫氧化鈉溶液，反應溫度為室溫，反應時間為12h。β-環(huán)糊精的用量分別取0、0.05g、0.10g、0.20g、0.30g、0.40g。實驗各組均形成了水凝膠。待達到平衡溶脹后進行干燥然后稱量，最后算得各組平衡溶脹率分別為524g/g、645g/g、585g/g、467g/g、519g/g、858g/g。水凝膠的收率則分別為55.0%、52.0%、33.3%、35.0%、20.0%、23.3%，如表3.5所示。表3.5不同β-環(huán)糊精用量下凝膠的溶脹率及收率變化組別123456β-CD(g)00.050.100.200.300.40溶脹率(g/g)524645585467519858收率(%)55.052.033.335.020.023.3不同β-環(huán)糊精用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響如圖3.6所示。圖3.5環(huán)氧氯丙烷用量對凝膠平衡溶脹率及收率的影響由圖并不能得出有效結(jié)論，加入β-環(huán)糊精對凝膠溶脹率的影響并未看出明顯的趨勢，收率隨著環(huán)糊精的增加呈現(xiàn)出一個下降的趨勢。從凝膠的收率可知，大部分β-環(huán)糊精都未能形成化學交聯(lián)，在溶脹過程中析出。由于β-環(huán)糊精的引入對水凝膠的溶脹率無明顯影響，轉(zhuǎn)而分析凝膠的流變性能表征以探究環(huán)糊精引入后給凝膠帶來的變化。3.2凝膠的流變性能表征該組實驗選用了兩組水凝膠比較加入環(huán)糊精前后凝膠的流變性能變化，反應工藝如下：羥乙基纖維素的用量為0.08g，環(huán)氧氯丙烷的用量為0.20mL，木質(zhì)素的用量為0.40g，β-環(huán)糊精的用量為0、0.10g，反應溫度為常溫，反應時間為12h。測定結(jié)果如圖3.6所示。圖3.6木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精凝膠的流變性能圖圖3.6上為對照組（β-環(huán)糊精的用量為0），圖3.6下為實驗組（β-環(huán)糊精的用量為0.10g）。在角頻率（0.1-100）/s的范圍內(nèi)，兩組凝膠的復合粘度均呈下降趨勢，儲能模量和損耗模量呈現(xiàn)輕微上升的趨勢。兩組凝膠的儲能模量均大于損耗模量，對照組凝膠的儲能模量約為損耗模量的8倍，實驗組凝膠的儲能模量約為損耗模量的10倍，樣品呈凝膠態(tài)。加入環(huán)糊精后，樣品的復合粘度、儲能模量和損耗模量均有所提高，流變性能更優(yōu)。從測定結(jié)果可以看出，在木質(zhì)素-纖維素凝膠中加入環(huán)糊精能夠改善凝膠的機械強度，加入后凝膠的儲能模量與損耗模量的比值比加入前的比值提高了25.0%。3.3木質(zhì)素-環(huán)糊精水凝膠的合成拓展3.3.1β-環(huán)糊精的用量對水凝膠的影響該組實驗比較了不同的β-環(huán)糊精含量對凝膠成形的影響，反應工藝如下：聚乙烯亞胺用量為0.40g，木質(zhì)素用量為0.20g，環(huán)氧氯丙烷0.20mL，反應介質(zhì)為5mL4%的氫氧化鈉溶液，反應溫度為室溫，反應時間為12h。β-環(huán)糊精用量分別為0、0.10g、0.20g。除卻第二組未形成凝膠外，第一、三組均形成凝膠。且第三組即加入環(huán)糊精實驗組，要比未加環(huán)糊精的第一組即對照組凝膠結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，表面更光滑，第一組切割后掉落許多殘渣，第三組切割后基本是完整的幾塊。實驗數(shù)據(jù)如表3.6所示。表3.6不同β-環(huán)糊精用量下凝膠成形情況組別β-CD(g)PEI(g)AL(g)ECH(mL)NaOH(mL)appearance100.400.200.205gel20.100.400.200.205sol30.200.400.200.205gel3.3.2β-環(huán)糊精用量對結(jié)晶紫吸附率的影響該組實驗比較了不同的β-環(huán)糊精含量下，聚乙烯亞胺-木質(zhì)素水凝膠烘干后對結(jié)晶紫的吸附率的變化，通過計算，第一組吸附率為166mg/g，第三組吸附率為142mg/g，即引入環(huán)糊精后吸附效果略微變差，可能是疏水作用力干擾了一部分靜電作用力，導致效果變差。由于時間問題，實驗未能繼續(xù)拓展，后續(xù)或許可以通過改變pH、溫度等改變這種情況。結(jié)論與展望本文以β-環(huán)糊精、羥乙基纖維素和湘江堿木質(zhì)素為原料，環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，氫氧化鈉溶液為反應介質(zhì)，合成了水凝膠并探討了這種水凝膠合適的反應工藝。研究了β-環(huán)糊精和湘江堿木質(zhì)素的引入對水凝膠溶脹率、收率和流變性能的影響，主要結(jié)論如下：1、木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精水凝膠適宜的合成工藝為：0.10g羥乙基纖維素，0.10g木質(zhì)素，0.10gβ-環(huán)糊精，加入0.20mL環(huán)氧氯丙烷并在常溫下反應12h，反應介質(zhì)為5mL4%NaOH。2、木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精水凝膠的溶脹率及收率受很多因素影響，如堿性的強弱，通過實驗發(fā)現(xiàn)，反應介質(zhì)選擇質(zhì)量濃度為4%NaOH整體效果要優(yōu)于選擇質(zhì)量濃度為10%的NaOH，即堿性不宜過強，雖然水凝膠的溶脹率會略微降低，但收率會有明顯的升高。3、木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精水凝膠的溶脹率及溶脹過程受很多因素影響，如羥乙基纖維素的用量，實驗表明，羥乙基纖維素用量的減少會導致水凝膠的溶脹率增大，收率減小，但過低的羥乙基纖維素用量也會影響水凝膠的形成，因此要適當加入少量纖維素；4、木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精水凝膠的溶脹率及溶脹過程受很多因素影響，如木質(zhì)素的用量，木質(zhì)素的用量會影響水凝膠的溶脹率，通過實驗得到結(jié)論，加入少量木質(zhì)素可提高溶脹率，繼續(xù)添加則會不斷降低甚至低于不加木質(zhì)素時的溶脹率，木質(zhì)素也應適量加入。5、木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精水凝膠的溶脹率及溶脹過程受很多因素影響，如交聯(lián)劑的用量，通過重復做實驗發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)劑用量的增加會降低凝膠的溶脹率，但會提高其收率以及機械強度，應選擇折中的加入量如0.20mL。6、β-環(huán)糊精的加入雖然不能明顯改變凝膠的溶脹率，且通過實驗發(fā)現(xiàn)有較多的β-環(huán)糊精并未形成化學交聯(lián)，并在溶脹過程中析出，導致收率降低。但它的加入能夠改善木質(zhì)素-纖維素水凝膠的機械強度，加入前后凝膠的儲能模量與損耗模量的比值也有所提高。展望：雖然本次實驗未能發(fā)現(xiàn)β-環(huán)糊精的引入對木質(zhì)素-纖維素水凝膠的溶脹率有較為明顯的改變，但可繼續(xù)探索其在改變水凝膠的吸附性及對溫度、酸堿度的響應性等方面起到的作用，亦可嘗試探索出更好的木質(zhì)素-纖維素-環(huán)糊精水凝膠合成工藝以發(fā)掘β-環(huán)糊精的優(yōu)點。此外，使用聚乙烯亞胺合成木質(zhì)素基水凝膠時可考慮改變PH、溫度看β-環(huán)糊精的引入是否能夠加強吸附能力。

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