新型糖基酰胺類表面活性劑的合成與性能研究.pdf

1、糖基表面活性劑是自20世紀(jì)90年代快速發(fā)展的綠色表面活性劑品種,其應(yīng)用非常廣泛,特別是在生物醫(yī)學(xué)、制藥和生物化學(xué)等方面有著潛在的應(yīng)用前景。糖基陽(yáng)離子表面活性劑不但秉承了糖基非離子表面活性劑的優(yōu)良性能,而且兼有陽(yáng)離子表面活性劑的特殊性,屬于多功能型表面活性劑,一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前報(bào)道的糖基陽(yáng)離子表面活性劑中大多都是以醚鍵相結(jié)合的產(chǎn)物,以酰胺鍵相結(jié)合的糖基陽(yáng)離子表面活性劑報(bào)道很少。因此設(shè)計(jì)、合成并研究一些結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的新型糖基

2、酰胺陽(yáng)離子類表面活性劑,并進(jìn)一步探討其物化性能和應(yīng)用性能,對(duì)此類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文以葡萄糖酸內(nèi)酯或乳糖酸這種可再生資源為原料設(shè)計(jì)合成了系列結(jié)構(gòu)新穎的糖基酰胺陽(yáng)離子表面活性劑,并對(duì)它們的表面活性、聚集體特性及相關(guān)應(yīng)用性能等進(jìn)行深入的研究。論文主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　1.設(shè)計(jì)、合成了系列單鏈單頭基的糖基酰胺陽(yáng)離子表面活性劑(CnDGPB和CnDLPB),用紅外、核磁共振、元素分析等方

3、法對(duì)其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并用表面張力、電導(dǎo)率法研究了在氣/液界面的吸附性能和膠束化性質(zhì),用動(dòng)態(tài)光散射和透射電鏡研究了其在水溶液中的聚集性能。
　　結(jié)果顯示:除C10DGPB和C8DGPB外,其它的表面活性劑都具有良好的表面活性劑,且臨界膠束濃度(cmc)值隨著碳鏈的增加而降低,說(shuō)明烷基鏈越長(zhǎng),表面活性越高。通過(guò)對(duì)膠束化的熱力學(xué)函數(shù)的考察發(fā)現(xiàn),0micDG和0micDH的值均為負(fù)值,顯示了膠束的形成是一個(gè)自發(fā)和放熱過(guò)程。且鏈越長(zhǎng),

4、表面活性劑膠束的吉布斯自由能負(fù)值更大,更容易形成膠束。C14DGPB在水溶液中能自發(fā)形成囊泡,用動(dòng)態(tài)光散射和透射電鏡技術(shù)進(jìn)一步考察了囊泡的形貌和粒徑分布。
　　2.設(shè)計(jì)、合成了系列羥乙基糖基酰胺類陽(yáng)離子表面活性劑(CnMHGPB),用紅外、核磁共振、元素分析等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并用動(dòng)/靜態(tài)表面張力、電導(dǎo)、動(dòng)態(tài)光散射和透射電鏡研究了分子結(jié)構(gòu)和聚集行為之間的關(guān)系。結(jié)果顯示:CnMHGPB表面活性劑的 cmc隨著碳鏈的增加而增加,

5、并對(duì)其原因進(jìn)行了初步解釋。對(duì)CnMHGPB、CnDLPB和CnDGPB動(dòng)態(tài)表面張力的研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)態(tài)表面張力的變化受疏水頭基的影響更大。透射電鏡結(jié)果表明,不同碳鏈的CnMHGPB表面活性劑在水溶液中都形成了球形的膠束,且形成膠束粒徑的大小都比較相近,直徑集中在100 nm左右。
　　3.設(shè)計(jì)、合成了系列星狀糖基酰胺陽(yáng)離子表面活性劑(CnDBGB),用紅外、核磁共振、元素分析等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并用動(dòng)/靜態(tài)表面張力、電導(dǎo)、動(dòng)態(tài)光

6、散射和透射電鏡等技術(shù)研究了它們?cè)谒芤褐械奈胶途奂袨?。結(jié)果顯示:CnDBGB表面活性劑的cmc和γcmc比CnDGPB都要低,說(shuō)明星狀表面活性劑表現(xiàn)出了較高的表面活性,優(yōu)于單鏈糖基酰胺表面活性劑。從動(dòng)態(tài)表面張力的結(jié)果觀察到短疏水基團(tuán)的表面活性劑擴(kuò)散更快,能更有效的吸附在空氣/水的界面。溫度在298.15 K-313.15 K范圍內(nèi),膠束化過(guò)程是一個(gè)熵驅(qū)動(dòng)的過(guò)程,0micDG隨著溫度的升高其絕對(duì)值增大,表明此表面活性劑的聚集趨勢(shì)隨著溫

7、度的升高而增強(qiáng)。CnDBGB表面活性劑在水溶液中顯示了一種獨(dú)特的聚集行為,隨著濃度的增大聚集體表現(xiàn)出了先增大后減小的變化趨勢(shì),并對(duì)其原因進(jìn)行了探討。
　　4.研究了硼砂的加入對(duì)單鏈雙頭的糖基酰胺表面活性劑(C12-DGA)溶解性的影響,并通過(guò)表面張力、TEM和DLS對(duì)C12-DGA和硼砂混合溶液的表面活性和聚集性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:硼砂能有效的降低C12-DGA的Krafft點(diǎn),增加其水溶性,C12-DGA和硼砂的摩爾比大于2

8、0:1時(shí),硼砂對(duì)C12-DGA的表面張力(γcmc)和cmc值的影響較小。研究還發(fā)現(xiàn)C12DGA-硼砂混合溶液的聚集形態(tài)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生改變,膠束由項(xiàng)鏈狀變成棒狀,再由棒狀轉(zhuǎn)變成球狀,并對(duì)其溶解機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　5.主要對(duì)合成的三種糖基陽(yáng)離子表面活性劑與陰離子表面活性劑復(fù)配溶液的穩(wěn)定性和抑菌活性劑進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn):除了C14DGPB和CnMHGPB與LAS復(fù)配后有沉淀出現(xiàn)外,其它復(fù)配體系都很穩(wěn)定,且大多數(shù)透光率都在90