茚三酮比色法測定羥丙基纖維素取代度

丁逸男,張亞森,牛 成*,李開綿,吳周新

( 1.熱帶生物資源教育部重點實驗室，海南大學(xué)材料化工學(xué)院,海南 ?？?570228;2.農(nóng)業(yè)部木薯種質(zhì)資源保護與利用重點實驗室，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所,海南 儋州 571737)

羥丙基纖維素(HPC)是一種非離子型纖維素醚，具有黏結(jié)、乳化、發(fā)泡、懸浮以及增稠的功能，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、日化和新型功能材料等工業(yè)[1-3]。近年來國內(nèi)外研究者開展了對HPC的合成、自組裝、微凝膠性質(zhì)、表面修飾改性和作為功能復(fù)合材料應(yīng)用研究[4-16]。

HPC中羥丙氧基的測定方法主要有氣相色譜法、容量法、質(zhì)子核磁共振波譜法[17-20]，這些方法對實驗條件及儀器設(shè)備的要求較高。茚三酮比色法是工業(yè)生產(chǎn)中常用的測定方法，實驗條件簡單、設(shè)備普及率高。筆者采用10% NaOH溶解羥丙基纖維素，利用濃硫酸水解[21],通過茚三酮比色法定量測定其取代度。

茚三酮比色法測定HPC取代度，并對波長、濃硫酸用量、反應(yīng)時間、放置時間、精密度、重現(xiàn)性進行研究，旨在解決羥丙基纖維素的均相溶解問題，實現(xiàn)在濃硫酸中快速水解。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

羥丙基纖維素，黏度分別為3～6，150～400，1 000～4 000 mPa·s(2%in Water at 20 ℃)，東京化成工業(yè)株式會社;1,2-丙二醇、水合茚三酮、亞硫酸氫鈉、濃硫酸,分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

UV-2450紫外-可見分光光度計,日本島津;TZL-5003數(shù)顯恒溫水浴鍋，蘇州珀西瓦爾實驗設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1丙二醇標準曲線方程的繪制

丙二醇標準溶液配制：準確稱取1.00 g丙二醇于1 000 mL容量瓶中定容，準確吸取2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL溶液于100 mL容量瓶中定容，分別準確吸取0.5 mL丙二醇溶液于25 mL具塞比色管中，逐滴加入4 mL濃硫酸(濃硫酸不宜加入過快，逐滴加入，并不時振蕩)，混合均勻后于沸水浴中加熱2 min，然后在水浴中冷卻至25 ℃，沿管壁加入0.3 mL茚三酮試劑[21]，放置30～60 min，用濃硫酸稀釋至12.5 mL，傾倒混合后靜置5 min，以相同條件下不加丙二醇溶液做參比液，于586 nm處測定，繪制吸光度-濃度曲線，擬合丙二醇標準曲線方程。

1.2.2試樣的測定

準確稱取 0.01～0.10 g HPC溶于25 mL 10% NaOH中，用100 mL容量瓶定容。其余操作同 1.2.1。

(1)

式中：c為試樣中丙二醇質(zhì)量分數(shù)，μg/mL；m為取樣量,mg；0.776 3為轉(zhuǎn)系數(shù);f為稀釋后最終體積，mL。

(2)

式中：取代度(MS)為摩爾取代度。

2 結(jié)果與分析

2.1 波長選擇

用紫外-可見分光光度計對HPC試樣進行掃描，掃描結(jié)果見圖1。由圖1可知：試樣在586 nm處有最大吸收峰，所以確定測定波長為586 nm。

圖1 試樣波長掃描圖

2.2 丙二醇標準曲線方程

以標準溶液中丙二醇用量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，見圖2。

圖2 丙二醇標準曲線

由圖2可知：丙二醇質(zhì)量濃度在0～100 μg/mL范圍內(nèi)，標準曲線呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。曲線方程為y=0.008 7x+0.035 6(R2=0.999 7)

2.3 濃硫酸用量對吸光度的影響

濃硫酸用量對吸光度的影響見圖3。

圖3 濃硫酸用量對吸光度的影響

由圖3可知:隨著濃硫酸用量的增加吸光度增大，當用量超過4 mL時測定吸光度急劇下降，這是由于隨著濃硫酸用量的增加HPC中的羥丙基水解率增大，生成的丙二醇再進一步脫水轉(zhuǎn)化為丙醛和丙烯醇，當濃硫酸的用量過大，其氧化性增強，生成的丙二醇易被氧化，從而降低丙醛和丙烯醇與水合茚三酮絡(luò)合量。所以適合的濃硫酸用量為4 mL。

2.4 反應(yīng)時間對吸光度的影響

反應(yīng)時間對吸光度的影響見圖4。

圖4 反應(yīng)時間對吸光度的影響

由圖4可知：隨著加熱時間的延長，吸光度先增加后降低，在加熱 2 min時，吸光度達到最大值。由于加熱時間過長會導(dǎo)致丙醛的損失和溶液的過度褪色[22]，所以此加熱時間控制為2 min。

2.5 放置時間對吸光度的影響

放置時間對吸光度的影響見圖5。

圖5 25 ℃放置時間對吸光度的影響

由圖5可知：放置時間的延長，吸光度逐漸增加，在30～60 min范圍內(nèi)基本保持不變，說明顯色已完成，放置時間過長導(dǎo)致丙醛和丙烯醇與茚三酮形成的絡(luò)合物分解，從而吸光度下降，所以放置時間取30～60 min為宜。

2.6 精密度實驗

在上述確定的較優(yōu)條件下，測定試樣的吸光度，結(jié)果見表1。由表1可知：RSD值為0.45%，精密度較高。

2.7 試樣取代度的測定

取3種不同取代度HPC試樣，在確定的較優(yōu)條件下測定吸光度，按照(式1、2)計算摩爾取代度，結(jié)果見表2。

表1 精密度測試

表2 羥丙基纖維素取代度重現(xiàn)性測試

由表2可知：在本實驗條件下分別對不同取代度HPC進行測定，測定結(jié)果的重現(xiàn)性較好，說明此方法可較好地用于HPC取代度的測定。

3 結(jié) 論

茚三酮比色法測定HPC取代度的實測結(jié)果表明,該方法的精密度高、重復(fù)性好。最佳測定條件為:波長586 nm、濃硫酸用量4 mL、100 ℃水浴反應(yīng)2 min、25 ℃靜置30～60 min。

參 考 文 獻

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