化学龙珠——海藻酸钠凝胶球的制备.pdf
《化学龙珠——海藻酸钠凝胶球的制备.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学龙珠——海藻酸钠凝胶球的制备.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、廊坊师范学院学报(自然科学版)2023年6月第23卷第2期收稿日期2023-03-16基金项目2022年大学生创新创业项目(S202210100002X)作者简介韩志凤(2000-),女,廊坊师范学院化学与材料科学学院学生。通讯作者彭晓霞(1977-),女,博士,廊坊师范学院化学与材料科学学院副教授,研究方向:有机合成。2023年6月第23卷第2期廊坊师范学院学报(自然科学版)Journal of Langfang Normal University(Natural Science Edition)Jun.2023Vol.23 No.2奶茶中的爆珠、龙珠赋予奶茶丰富的层次及特别的口感;水宝宝、
2、水晶泥是 90 后 00 后难以忘却的童年记忆,它们带给孩子们无尽的想象及难以复制的快乐。一吃一玩充满乐趣的事物,从化学视角看都属于高分子材料,都应用了交联反应的原理。高分子材料在生活中随处可见,可以说吃、穿、住、行都有高分子材料的身影1-2,但是人们对于高分子材料、高分子化合物的关注及认知却远不及金属材料。虽然在人教版高中化学选择性必修教材 有机化学基础 第五章 合成高分子中,对合成高分子的方法及高分子材料进行了简单的介绍,但是仅限于文字描述,少数的例子也只是给出了化学反应方程式,很难让高中生对功能高分子的知识形成感性、鲜活而深刻的印象,难以实现科普的目的。海藻酸钠为阴离子型天然高分子多糖,
3、具有水溶性、生物相容性、无毒性、可降解性的特点 3,在生物医药和食品方面有着广泛应用 4-5。本科普实验以海藻酸钠、戊二醛和氯化钙为主要原料,设计了操作简便、极具创意的改性海藻酸钠凝胶球的制备方法,揭示了化学交联反应的原理,科普了生活中的交联现象,增强了生活中的化学意识。实验通过创新设计,形象生动地展示了功能高分子材料的功用及其重要性,使公众形成关注并研究功能高分子材料的志趣。化学龙珠海藻酸钠凝胶球的制备韩志凤彭晓霞*杨国萍吕绮雯李艳芳王丽莎(廊坊师范学院,河北 廊坊 065000)【摘要】交联反应是高分子化学中的一类反应,常用于高聚物合成和改性,如塑料、树脂和橡胶。文中科普实验设计出一种极具
4、创意、简单易行、绿色的改性海藻酸钠凝胶球的制备方法,并经红外光谱分析证实了交联反应的发生。在此基础上,对海藻酸钠凝胶球进行了创造性的设计,开发出改性海藻酸钠pH响应微球、漂流瓶等,在趣味性的体验中搭建了社会化的科普平台,向大众普及功能高分子材料及其交联反应的知识,形成科学认识事物的新思路。【关键词】海藻酸钠凝胶球;交联反应;功能高分子材料;科普实验Preparation of Chemical Dragon BallSodium Alginate Gel BallHan Zhifeng,Peng Xiaoxia*,Yang Guoping,Lv Qiwen,Li Yanfang,Wang Li
5、sha(Langfang Normal University,Langfang 065000,China)【Abstract】Crosslinking reaction is a kind of reaction in polymer chemistry,which is often used in the synthesis and modi-fication of polymers,such as plastics,resins and rubber.In this popular science experiment,a creative,simple and greenpreparat
6、ion method of modified sodium alginate gel ball was designed,and the crosslinking reaction was confirmed by infra-red spectrum analysis.On this basis,the sodium alginate gel ball was creatively designed,and the modified sodium alginatepH response balls and drift bottles were developed.A socialized s
7、cience popularization platform was built in the interestingexperience,which strengthened the publics understanding of functional polymer materials and their crosslinking reactions,and formed a new idea of scientific understanding of things.【Keywords】sodium alginate gel ball;crosslinking reaction;fun
8、ctional polymer materials;popular science experiment中图分类号R944文献标识码A文章编号1674-3229(2023)02-0046-0546第23卷第2期2023年6月韩志凤等:化学龙珠海藻酸钠凝胶球的制备1实验部分1.1仪器和试剂1.1.1 试剂海藻酸钠(食品级,青岛明月海藻集团有限公司),50%戊二醛(天津市大茂化学试剂厂),无水氯化钙、氢氧化钠、硫酸铜、盐酸、三氯化铁、硫酸钴(天津市化学试剂供销公司),乙醇(山东利尔康医疗科技股份有限公司),乙酸(天津渤化化学试剂有限公司)。1.1.2 仪器恒温红外加热炉HGJR-01(郑州碳邦仪器
9、有限公司),IRPristige-21傅里叶变换红外光谱仪(日本岛津仪器有限公司),烘箱BPG-9070A(上海一恒科学仪器有限公司),真空干燥箱DZF-6020(上海一恒科学仪器有限公司)。1.2实验原理1.2.1 改性海藻酸钠凝胶球的制备机理海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中获得的一种天然多糖,其分子由-D-甘露糖醛酸(-D-mannuronic,M)和-L-古洛糖醛酸(-L-guluronic,G)按1-4苷键连接而成。由于海藻酸钠分子主链上有羧基,在与二价阳离子Ca2+接触瞬间,古洛糖上的Na+与二价阳离子交换而发生凝胶化,而且由于古洛糖酸残基之间的堆叠,形成了特征化的“蛋形空间”6。
10、Ca2+与海藻酸钠分子就是以这种方式交联固化,形成三维网状结构的海藻酸钠凝胶球(如图1)。海藻酸钠凝胶球溶涨率低且干燥后成片状不能再恢复成球型,因此要对其进行改造,得到性能稳定的凝胶球。图1海藻酸钠交联示意图戊二醛是一种具有两个活性羰基的交联剂,可以与海藻酸钠中的羟基发生缩合反应,形成交联结构。戊二醛分子中的两个羰基碳均为sp2杂化,碳与三个相连的原子位于同一平面,键角大致为 120(如图2),羰基碳带有部分正电荷,使得它可以与原料海藻酸钠羟基中含孤对电子的氧原子发生亲核加成反应和亲核取代反应生成缩醛7(如图3)。图2羰基平面结构图图3 单分子的羟基与醛基反应机理1.2.2 吸附机理本实验中制
11、备的戊二醛-海藻酸钠凝胶球中含有大量未反应的羧基,能够通过静电作用,吸附金属盐溶液中的金属阳离子8,因此,可作为吸附剂材料使用。1.2.3 pH响应机理花青素是广泛存在于植物中的水溶性天然色素,可以发生酸碱变色反应9。紫甘蓝富含花青素,本实验采用热流体法提取紫甘蓝中的花青素作为pH指示剂。先将戊二醛与海藻酸钠、花青素溶液混合,再将它滴入到一定浓度的氯化钙溶液中,形成大量球状聚合物,最后,向聚合物体系中再次加入一定浓度的戊二醛溶液中进行交联固化,形成改性海藻酸钠pH响应微球。1.2.4 表征方法a)溶胀率的计算公式溶胀率%=(凝胶球吸水后质量m2-干燥凝胶球质量m1)/干燥凝胶球质量m1*100
12、%b)红外光谱10检测采用红外光谱法检测戊二醛-海藻酸钠薄膜1、改性海藻酸钠薄膜,测定波长范围为4000-400 cm-1。c)高倍显微镜检测用于观察各材料目标区域的微观形貌。1.3实验操作过程1.3.1 基本溶液配制及凝胶球的制备称取15.0 g海藻酸钠于烧杯中加入去离子水配47廊坊师范学院学报(自然科学版)2023年6月第23卷第2期置成750 g质量分数为2%的海藻酸钠溶液。称取3.0 g无水氯化钙于烧杯中加入去离子水配置成100 g质量分数为3%氯化钙溶液。取18 mL 50%的戊二醛溶液于烧杯中加去离子水配置成45 mL体积分数为20%的戊二醛溶液。取350 g 2%海藻酸钠溶液、2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学 海藻 凝胶 制备
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。