Page 109 - 《精细化工》2020年第6期
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第 6 期                         乔宗梅，等:  微波辅助制备 β-环糊精纳米海绵                                  ·1175·


                                                                          –1
            更密集，说明 C 对收率的影响比 B 更显著；从等值                         的；1024 cm 处的特征峰是由伯羟基上的 C—O 伸
            线图形看，B 和 C 之间交互作用不显著。图 3a 中收                       缩振动产生的。本文得到产物的红外谱图中的特征
            率随着 A 和 B 的增加均呈先增加后降低的趋势，原                         峰与 KUMAR 等    [14] 研究中出现的产物特征峰 1777、
                                                                                   –1
            因同图 1 中的相关分析。从图 3b 观察到沿 A 轴等值                      3368、2926、1029 cm 均能很好的吻合。
            线更密集，说明相对于 B，A 对收率的影响更显著，
            且图形呈圆形说明 A 和 B 之间不存在交互作用。以
            上分析结合表 3 的方差分析结果可以得到，在选定
            的因素水平范围内 3 个因素对产物收率的影响顺序
            为：C>A>B。
            2.3   优化条件的验证
                 依据本文得到的各因素的最优水平，进行了 3
            组平行实验，得到最终产物，称重计算其实际收率，
            取其平均值，同时利用传统方法               [20] 进行了 3 组平行

            实验，并得到其收率，结果如表 4 所示。
                                                               图 4    传统加热法制得的 NSCD(a)、β-CD(b)、微波优化

                      表 4    合成方法对产物收率的影响                           法制得的 NSCD(c)的红外谱图
             Table 4    Effect of synthesis methods on the yield of product   Fig.  4    FTIR  spectra  of  NSCD  prepared  by  conventional
               合成方法       反应时间/h     实际收率/%     预测收率/%               heating  method  (a),  β-CD  (b),  NSCD  prepared  by
                                                                     microwave heating method (c)
               微波方法          1.5     68.92±0.25    70.71
               传统方法          6.0     45.36±0.25     –          2.4.2    X 射线粉末衍射（PXRD）分析
                                                                   NSCD 产物的 X 射线粉末衍射谱图如图 5 所示，
                 由表 4 可知，对比两种合成方法，采用本文优                        a 和 b 分别是微波加热法和传统加热法制得的产物，
            化后的反应条件得到的产物收率 68.92%较传统方                          二者存在显著差异。
            法得到的产物收率 45.36%有了显著的提高（约
            20%），且反应时间缩短至原来的 1/4，这可能是因
            为微波加热可以在较短时间内供给大量的能量，激
            活了反应分子，有效降低反应需要的活化能，提供
            更多的反应活性位点，从而使更多的 DPC 和 β-CD
            交联聚合在一起，使得交联反应进行得更快更彻底，
            所以实际收率也得到了很大的提高，并且缩短了反
            应时间。
            2.4   产物 NSCD 的结构表征
            2.4.1    FTIR 分析

                 FTIR 是确定产物 NSCD 结构的重要手段              [21] 。   图 5    微波加热法制得的 NSCD(a)和传统加热法制得的
            图 4 分别为传统水热法的产物 NSCD  (a)、β-CD(b)                       NSCD(b)的 XRD 图谱
                                                               Fig. 5    XRD patterns of NSCD prepared by microwave heating
            和微波法产物 NSCD (c)的红外谱图。从图 4 可以看
                                                                     method (a) and conventional heating method (b)
            出，两种方法得到产物的红外谱图中有与 β-CD 的
            特征峰重叠的部分，说明产物保留了 β-CD 的结构                              图 5a 中，在 10.53°、12.37°、15.14°、16.99°、
            特征；对比 β-CD 的特征峰，两种产物均在 1750~                       18.60°、19.29°、20.92°、22.52°、24.15°、25.30°、
                    –1
            1780 cm 处出现新的特征峰，这是碳酸酯键的特征                         26.90°、28.52°、31.05°、33.75°、36.60°和 41.83°处
            峰 [22] ，该峰可以证明两种方法均成功合成了目标产                        可观察到非常清晰的 NSCD 的特征衍射峰，说明微
                       –1
            物；3420 cm 处的特征峰是吡喃糖环上多个羟基的                         波辐射法合成的 NSCD 是有一定结晶度的有序结
            伸缩振动峰，产物此处的峰宽变窄，峰强减弱可能                             构。在图 5b 中可以看到对应 a 图中的峰位置处出现
            是因为 β-CD 上的羟基被取代，与谱线 a 比较，c 此                      的特征衍射峰变宽或消失，其无特征性和高强度的
            处的峰型更窄、峰强更弱，说明被取代的羟基数更                             衍射峰，说明该产物可能是失去结晶性的无定形粉
            多，也进一步表明了优化条件后的微波辐射法得到                             末结构。同时，两种方法得到产物的衍射峰的峰位
            的产物交联度更大；产物和 β-CD 在 2926、2933 和                    置重复性及峰强度与半峰宽的比值，如表 5 所示，
                    –1
            3050 cm 处的特征峰均是由 C—H 键伸缩振动产生                       位置重复性基本一致，但是强度与半峰宽的比值存
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