基于糠醛渣的羧甲基纤维素铜配合物的合成与抗菌性研究

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本文利用糠醛渣提取其中的纤维素,合成了羧甲基纤维素(CMC),然后用CMC与氯化铜发生配位反应,合成了CMC铜配合物抗菌剂,并对合成产物进行了结构表征和性能测定。首先,采用Milox法结合碱性过氧化氢漂白过程实现了糠醛渣中纤维素的提取和漂白。通过单因素实验考察了甲酸用量、双氧水用量等因素对纤维素提取效果的影响。最优提取条件下得到的粗纤维中纤维素的含量为85.09%,木质素含量为3.22%。最优的漂白条件下所得产物的纤维素含量为89.72%,木质含量为1.72%。利用FT-IR、XRD及CP/MAS13C NMR对精制的纤维素进行了表征。XRD图结果显示提取的纤维素为纤维素Ⅰ型,13C NMR谱图显示了提取的纤维素有晶体区和无定形区。热稳定性分析显示,提取的纤维素的分解温度区间为220~350℃,317℃时分解速率最大。其次,以异丙醇为溶剂,利用从糠醛渣中提取出来的精制纤维素为原料,NaOH为碱化试剂,氯乙酸做醚化剂,合成了CMC。采用正交试验考察了NaOH用量、氯乙酸用量等因素对合成的CMC取代度的影响,这四个因素对羧甲基纤维素钠的取代度影响的大小顺序分别为:NaOH用量影响最大,醚化温度影响较大,氯乙酸用量及醚化时间次之。最优条件下所制得的CMC的取代度为0.96,纯度为86%,25℃下1%的水溶液的粘度为40m Pa·s。通过FT-IR、XRD、CP/MAS固体核磁手段对合成的羧甲基纤维素钠进行了结构表征,并与原料纤维素的相关谱图作对比,证实了在纤维素C6的位置上发生了羧甲基化反应。热分析数据表明,制得的CMC的分解温度区间为220~330℃,280℃时分解速率最大。最后,利用羧甲基纤维钠与氯化铜合成了两者的配合物,并通过FT-IR、XRD、CP/MAS13C NMR、热分析仪、元素分析仪、原子吸收分光光度计等手段对合成的配合物进行了结构表征,推测出其可能的分子式为[Cu(CMC)Cl]n。热稳定性结果显示,配合物的分解温度区间为180~260℃,220℃时分解速率最大。通过抑菌圈法和最小抑菌浓度法测定了配合物的抗菌性能。结果表明配合物对革兰氏阴性菌大肠杆菌、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌及青霉和黑曲霉都具有抑制能力。配合物不论对细菌还是真菌,其最小抑菌浓度均为0.04g/mL。水溶出性及耐洗性实验表明,制得的CMC铜配合物中的Cu2+遇水不易流失,耐洗性良好。
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