玉米淀粉糖/乙醇超細(xì)纖維材料形成原理探討

□劉福紅 丁 艷 張麗萍 李秋玉

（吉林工商學(xué)院基礎(chǔ)部 吉林 長春 130507）

玉米淀粉糖/乙醇超細(xì)纖維材料形成原理探討

□劉福紅 丁 艷 張麗萍 李秋玉

（吉林工商學(xué)院基礎(chǔ)部 吉林 長春 130507）

首先制備玉米淀粉糖和乙醇的紡絲液，然后利用靜電紡絲的方法，制備超細(xì)纖維材料，將超細(xì)纖維材料通過掃描電鏡處理，獲得了超細(xì)纖維的外部形貌，利用紅外光譜、X-射線粉末衍射測(cè)試分析，推測(cè)了超細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行對(duì)比總結(jié)，得出玉米淀粉糖/乙醇超細(xì)纖維材料的形成原理。

玉米淀粉糖；乙醇；超細(xì)纖維；形成原理

采用無毒無害的玉米淀粉糖和乙醇作為反應(yīng)物，制備紡絲液，然后利用電紡的方法，成功制備了玉米淀粉糖/乙醇纖維。然后對(duì)纖維經(jīng)過熱處理，利用掃描電鏡獲得超細(xì)纖維的外部形貌，接著把纖維的成分進(jìn)行紅外光譜的分析，X-射線粉末衍射的分析等測(cè)試手段進(jìn)行分析，對(duì)超細(xì)纖維的形成機(jī)理進(jìn)行推測(cè)分析，初步得到玉米粉糖/乙醇超細(xì)纖維形成的原理。

1 超細(xì)纖維形成原理推測(cè)

1.1 玉米淀粉糖的成分特點(diǎn)

玉米淀粉糖含有葡萄糖和果糖的成分高達(dá)95%以上，葡萄糖與果糖互為同分異構(gòu)體，葡萄糖是一種多羥基醛(醛糖)，果糖是一種多羥基酮(酮糖)，醛基、酮基和羥基都是活潑基團(tuán)，在一定條件下可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

1.2 乙醇的物理性質(zhì)

乙醇是一類非常好的溶劑，跟水能夠以任意比例互相混溶，乙醇能夠溶解很多種的無機(jī)物或者有機(jī)物。乙醇還有很重要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，乙醇分子中含有活潑的羥基，所以乙醇能夠和乙醇分子本身或其它物質(zhì)分子形成氫鍵，也是因?yàn)橛袣滏I的存在，乙醇具有很大的粘度，

1.3 乙醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

乙醇分子具有sp3雜化軌道，其中的碳原子和氧原子的雜化方式都是sp3雜化，乙醇是屬于有極性的分子。從分子結(jié)構(gòu)上分析，乙醇可以看成兩部分基團(tuán)：乙基和羥基，一種看成是乙烷的羥基衍生物，另一種是看成水分子的乙基衍生物。

羥基是乙醇的特征官能團(tuán)，性質(zhì)非?；顫?，它決定和影響著乙醇的主要化學(xué)性質(zhì)。乙醇分子中比較容易斷裂的鍵是碳氧鍵和氫氧鍵，更重要的是氧氫鍵發(fā)生了極化，因此當(dāng)發(fā)生電離時(shí)，它的產(chǎn)物是烷氧基負(fù)離子和質(zhì)子，因此乙醇的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

1.4 超細(xì)纖維形成的原理推測(cè)

玉米淀粉糖中的主要成分除了果糖，還有大量的葡萄糖，葡萄糖是一種己醛糖，因此葡萄糖分子中含有特征官能團(tuán)羰基，葡萄糖中的羰基能和乙醇中的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)—醇醛縮合反應(yīng)，初步推測(cè)出了超細(xì)纖維形成的主要原理所在。在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，我們可以依據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)控發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的不同條件，制備纖維材料。

2 通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析對(duì)比

2.1 紅外光譜分析

通過分析超細(xì)纖維的紅外光譜發(fā)現(xiàn)：C=O鍵的特征峰出現(xiàn)非常明顯的減弱傾向，同時(shí)C-O-C的特征伸縮振動(dòng)峰出現(xiàn)明顯的增強(qiáng)現(xiàn)象，因此，可以初步推測(cè)，峰位發(fā)生明顯的變化，主要原因就是乙醇分子與玉米淀粉糖中的葡萄糖發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了典型的縮醛式化合物。并且我們還發(fā)現(xiàn)了C-O-C的特征伸縮振動(dòng)吸收峰，這些是歸屬于縮醛的特征吸收峰。進(jìn)一步驗(yàn)證了以上的推測(cè)。

2.2 X-射線粉末衍射分析

通過分析超細(xì)纖維的X-射線粉末衍射發(fā)現(xiàn)：在圖譜中有明顯的兩個(gè)衍射峰存在，并且，通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加乙醇的含量，峰位會(huì)發(fā)生明顯的偏移，更重要的是峰強(qiáng)增強(qiáng)，峰寬變窄，這些現(xiàn)象都能說明發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，玉米淀粉糖和乙醇分子間不是二者單純的機(jī)械，而是發(fā)生了相互作用。這些結(jié)論與分析紅外光譜所得的結(jié)果是相符合的，它們之間確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

結(jié)束語

利用靜電紡絲的方法成制備了玉米淀粉糖/乙醇的超細(xì)纖維材料，然后將超細(xì)纖維通過掃描電鏡處理，獲得纖維的外部形貌，根據(jù)玉米淀粉糖和乙醇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，初步推測(cè)了形成纖維的原理，后經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的測(cè)定驗(yàn)證分析，可以初步判斷我們的推測(cè)是成立的。依據(jù)該過程的推測(cè)，我們還可以找到其它的物質(zhì)，制備玉米淀粉糖的超細(xì)纖維材料。

1004-7026（2017）16-0072-01

O6-1

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.16.048

吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目（吉教科合字[2013]第398號(hào)）。

劉福紅（1977-），女，博士，副教授，研究方向：可生物降解聚合物材料。