羧甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose，CMC)，

是一种阴离子、直链、水溶性纤维素醚，在实际应用 中通常是其钠盐，羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究,因此CMC也指羧甲基纤维素钠。 1918年，CMC在德国首先制得，其外观为白色或微

黄色絮状粉末，其结构式见图1。

/H OHCH^HjCOONa N

0_n/〇H fNii1 L/H"°f—0

HH (>^〇^X〇H lyj CHjOHjCOONaH OH y .

图1羧甲基纤维素钠的结构式

CMC具有优良水溶性、乳化性、保水性和成膜 性，目前已被广泛应用于食品、医药、牙膏、洗涤 剂、造纸、建材、陶瓷、日化和纺织印染等工业门 类，被誉为“工业味精* [1，2]。由于羧甲基纤维素本 身的分子量不大，使其黏度、强度等性质受到了一定 限制[3]，目前主要通过改性增加分子量，羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究,拓展其应用 领域。本文采用微波法制备CMC接枝丙烯酰胺共聚 物，并就反应条件对产物接枝率的影响以及材料的缓 释性能进行了探讨。

1材料与方法 1.1原料与试剂

羧甲基纤维素钠（CMC)，化学纯，广东汕头市 西陇化工厂生产；丙烯酰胺（AM)，分析纯，天津市 博迪化工有限公司提供；氢氧化钠，分析纯，上海化 学试剂有限公司提供；过硫酸铵，分析纯，宜兴市展 望化工试剂厂生产；无水乙醇，分析纯，上海化学试 剂有限公司提供；磷酸二氢钾，分析纯，合肥工业大 学化学试剂厂生产；磷酸氢二钠，分析纯，合肥工业 大学化学试剂厂生产；磷酸，分析纯，上海实验试剂 有限公司提供；纤维素酶，合肥工业大学化学试剂厂 生产；卵清白蛋白，生化试剂，上海源聚生物科技有 限公司提供。

1.2 羧甲基纤维素与聚丙烯酰胺接枝共聚物 (CMOg-PAMi 的制备称取适量羧甲基纤维素钠，加入蒸馏水搅拌，待 其完全溶解后加入单体丙烯酰胺，在恒温水浴锅中搅

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图5

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拌溶解约30min，再加入引发剂过硫酸铵，置于微 波炉中反应，反应结束后取出，冷却至室温，用无水 乙醇沉淀，置于60 !恒温干燥箱中干燥至恒质量， 得接枝共聚物（CMC-g-PAM。

1.3接枝率的测定

称取一定质量的接枝共聚物，在35"下用纤维 素酶（用磷酸缓冲液调pH值为4.3)，酶解4 h，然 后放入恒温干燥箱烘至恒质量，得接枝部分质量 "PAM。接枝率！根据以下公式计算。

!=# 100%

"1

式中& !接枝率，％)

"0接枝部分PAM的质量，g;

"1—接枝共聚物的质量，g。

1.4缓释性能测定

配置浓度为3 mg/mL的卵清蛋白溶液，加入适量 CMC-g-PAM，静置24 h后取出，置于盛有蒸馏水 20 mL的烧杯中，每隔一段时间测定烧杯中卵清蛋白 的浓度，检测方法本文参阅文献[4]。

2结果与讨论

2.1接枝反应时间对接枝率的影响

接枝率与接枝反应时间的关系见图2。从图2可 知，羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究,接枝率随微波反应时间呈抛物线型变化，最佳反 应时间为3 min。这可能是因为当反应时间小于 3 min时，反应体系温度较低，达不到反应所需的活 化能，因而接枝率低。随着反应时间的增加，反应体 系温度上升，引发剂的活性提高，产生的自由基增 多，接枝率高。但如果反应温度超过一定值，会使接 枝反应终止速率相应增加，同时也不利于活性中心的 稳定，从而使接枝率下降。

2.2引发剂浓度对接枝率的影响

接枝率与引发剂量的关系见图3。当引发剂浓度 为5 mg/mL时，接枝率最高。这可能是因为当引发剂 浓度较低时，在CMC上产生的接枝点较少，接枝反 应不易进行。随着引发剂浓度的增大，产生的自由基 增加，接枝点增多，接枝率提高。但引发剂的浓度过 高，易导致自由基氧化而终止反应，或由于均聚物的 增加而导致接枝率的下降；引发剂浓度过大还会使反 应过于剧烈，易造成爆聚或副反应增加气

2.3 CMC7AM大小对接枝率的影响

接枝率与AM/CMC的关系见图4$从图4可知， 当AM/CMC为3时，接枝率最高。这可能是因为当 AMCMC较低时，单体与自由基接触的概率小，因而 接枝率低，随着丙烯酰胺单体质量的增加，会使得反 应活性增加，聚合速度增加，接枝率上升。随着单体 投入比的增加，使链转移，链终止反应加速进行从而 接枝率下降，这也符合自由基反应的一般规律。

2.4反应初始温度对接枝率的影响

接枝率与初始温度的关系见图5。从图5可知， 反应初始温度为30$时接枝率最高。这是因为随着 温度的提高，分子热运动加快，反应活性增加，接枝 率提高；但温度过高，不利于活性中心的稳定，同时 引发剂引发单体均聚的机会加大，从而接枝率下降。

CMC进行接枝改性后，其性质发生明显变化， CMC-g-PAM不溶于水，而是在水中发生溶胀，呈凝 胶状。CMC-g-PAM吸水后形态见图6。

2.6 CMOg-PAM的缓释性能

卵清蛋白的浓度与时间的关系见图7。由图7可 见，CMC-g-PAM接枝共聚物对卵清蛋白具有一定的 缓释作用，所释放的卵清蛋白在3h时达到平衡状 态。这可能是由于CMC长链上接枝了聚丙烯酰胺侧 链，一方面增加了分子量，使其吸附性能提高；另一 方面，接枝共聚物形成大分子网络结构，内部有许多

02468

时间（/min

图7卵清蛋白的浓度与时间的关系

孔隙，在溶液中溶胀后，孔隙增大，能够容纳溶液中 的蛋白质分子，羧甲基纤维素钠与丙烯酰胺的接枝共聚及其缓释性质研究,当外界溶液浓度降低时，可以依靠浓 度梯度进行扩散，接枝共聚物内外浓度达到平衡时扩 散结束。CMC-g-PAM接枝共聚物的这个性质，可以 应用于新的领域，比如药物缓释等方面。

3 结论

(1)微波法合成CMC-g-PAM接枝共聚物，当接 枝反应时间为3 min，引发剂浓度为5 mg/mL， CMC/AM为1/5，初始反应温度为30#时，接枝率 可达 62.69$。

(2)CMC-g-PAM在水中发生溶胀，形成的水凝 胶对卵清蛋白具有一定的缓释作用，可望用于药物缓 释材料。