[发明专利]一种测定羧甲基纤维素钠取代度的顶空气相色谱法

说明书

本发明属于分析检测技术领域，公开了一种测定羧甲基纤维素钠取代度的顶空气相色谱法。将羧甲基纤维素钠样品水溶液用强酸性阳离子交换树脂预处理，然后与碳酸氢钠溶液啊加入到顶空瓶中，混合后进行顶空气相色谱分析检测，记录样品的色谱峰面积信号值；采用标准盐酸替代待测样品，根据所得到的色谱峰面积信号值与盐酸加入量的对应关系得到标准曲线，再根据样品的色谱峰面积信号值与标准曲线对照，得到对应的羧基含量，计算得出样品的取代度。本发明的方法具有操作简单，快速，结果可靠等优点，可极大地提高实验人员的检测效率。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种测定羧甲基纤维素钠取代度的顶空气相色谱法。

背景技术

羧甲基纤维素(CMC)是具有羧甲基(-CH₂-COOH)的纤维素衍生物，其与组成纤维素骨架的吡喃葡萄糖单体的一些羟基结合。通常以其钠盐即可溶性羧甲基纤维素钠(CMC-Na)使用。CMC-Na在食品工业中作为增稠剂和稳定剂已广泛应用于石油钻井行业的钻井泥浆处理剂，制药工业中的医用敷料水解胶体和水凝胶。CMC-Na的取代度(DS)(定义为每个吡喃环单元平均被羧甲基取代的羟基数目)决定了其水溶性。较高取代度的CMC-Na具有更好的水溶性，这使得其在工业中的应用更有效。因此，能有效地测定羧甲基纤维素钠取代度的方法在产品制造、研发等方面具有特殊的意义。

传统上，羧甲基纤维素钠的取代度是基于中和的方法，如酸洗涤，电导滴定法。在酸洗方法中，CMC-Na首先用盐酸洗涤转化为CMC-H，干燥，然后加入过量的标准氢氧化钠，最后用标准盐酸进行滴定。除了酸洗烘干这个复杂耗时的工序外，该方法只适用于DS低于0.85粗制精炼的羧甲基纤维素钠，否则效果不好。对于电导滴定法，首先用盐酸溶液对CMC进行预处理，然后用标准氢氧化钠溶液进行滴定，根据电导率与滴定曲线的对应关系可以计算出氢氧化钠的消耗量，进而计算出羧甲基纤维素钠的取代度。该方法有一定的缺陷，一方面，通过作图法在两曲线交点处确定氢氧化钠的体积是非常不准确的；另一方面，实验结果很容易受到杂质的影响，这就给出了一个不可靠的结果。另外，羧甲基纤维素钠的DS也可以通过比色法测定，这要求CMC完全转化为乙醇酸。实际上很难保证反应的完整性，导致结果不理想。尽管CMC的DS也可以通过先进的方法(例如电泳和NMR)来测量，但CMC的多步预处理和具有污染性试剂的使用限制了其在工业中的应用。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种测定羧甲基纤维素钠取代度的顶空气相色谱法。本发明方法利用强酸性阳离子交换树脂对羧甲基纤维素钠进行预处理，使CMC-Na转化为CMC-H的形式，碳酸氢钠溶液和CMC-H的羧酸基团反应生成二氧化碳，然后利用顶空气相色谱检测到的二氧化碳信号来计算羧甲基纤维素钠的取代度。该方法不仅操作简单，而且准确度高，测定速度快。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种测定羧甲基纤维素钠取代度的顶空气相色谱法，包括如下步骤：

(1)样品预处理：将羧甲基纤维素钠样品用水溶解为质量浓度为0.1％～1％的水溶液，然后加入强酸性阳离子交换树脂超声处理，过滤后得到羧甲基纤维素钠样品待测液；

(2)样品检测：取0.5～5mL预处理后的羧甲基纤维素钠样品待测液于顶空瓶中，然后将一端开口的玻璃管放入顶空瓶中，向玻璃管中注入0.1～1mL的碳酸氢钠溶液；然后将顶空瓶封盖，上下晃动使碳酸氢钠溶液与样品待测液充分混合，之后将顶空瓶置于顶空气相色谱仪的顶空进样器中，设置顶空进样器操作条件以及气相色谱仪操作条件，进行顶空气相色谱分析检测，记录样品的色谱峰面积信号值；