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90年代快速發(fā)展的綠色表面活性劑品種,其應用非常廣泛,特別是在生物醫(yī)學、制藥和生物化學等方面有著潛在的應用前景。糖基陽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,一直是國內(nèi)外研究的熱點。目前報道的糖基陽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)合的糖基陽離子表面活性劑報道很少。因此設計、合成并研究一些結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的新型糖基

2、酰胺陽離子類表面活性劑,并進一步探討其物化性能和應用性能,對此類產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的理論意義和實際應用價值。
　　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計合成了系列結(jié)構(gòu)新穎的糖基酰胺陽離子表面活性劑,并對它們的表面活性、聚集體特性及相關(guān)應用性能等進行深入的研究。論文主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　1.設計、合成了系列單鏈單頭基的糖基酰胺陽離子表面活性劑(CnDGPB和CnDLPB),用紅外、核磁共振、元素分析等方

3、法對其分子結(jié)構(gòu)進行了表征,并用表面張力、電導率法研究了在氣/液界面的吸附性能和膠束化性質(zhì),用動態(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,說明烷基鏈越長,表面活性越高。通過對膠束化的熱力學函數(shù)的考察發(fā)現(xiàn),0micDG和0micDH的值均為負值,顯示了膠束的形成是一個自發(fā)和放熱過程。且鏈越長,

4、表面活性劑膠束的吉布斯自由能負值更大,更容易形成膠束。C14DGPB在水溶液中能自發(fā)形成囊泡,用動態(tài)光散射和透射電鏡技術(shù)進一步考察了囊泡的形貌和粒徑分布。
　　2.設計、合成了系列羥乙基糖基酰胺類陽離子表面活性劑(CnMHGPB),用紅外、核磁共振、元素分析等方法對其結(jié)構(gòu)進行了表征,并用動/靜態(tài)表面張力、電導、動態(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、并對其原因進行了初步解釋。對CnMHGPB、CnDLPB和CnDGPB動態(tài)表面張力的研究發(fā)現(xiàn),動態(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.設計、合成了系列星狀糖基酰胺陽離子表面活性劑(CnDBGB),用紅外、核磁共振、元素分析等方法對其結(jié)構(gòu)進行了表征,并用動/靜態(tài)表面張力、電導、動態(tài)光

6、散射和透射電鏡等技術(shù)研究了它們在水溶液中的吸附和聚集行為。結(jié)果顯示:CnDBGB表面活性劑的cmc和γcmc比CnDGPB都要低,說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。從動態(tài)表面張力的結(jié)果觀察到短疏水基團的表面活性劑擴散更快,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),膠束化過程是一個熵驅(qū)動的過程,0micDG隨著溫度的升高其絕對值增大,表明此表面活性劑的聚集趨勢隨著溫

7、度的升高而增強。CnDBGB表面活性劑在水溶液中顯示了一種獨特的聚集行為,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,并對其原因進行了探討。
　　4.研究了硼砂的加入對單鏈雙頭的糖基酰胺表面活性劑(C12-DGA)溶解性的影響,并通過表面張力、TEM和DLS對C12-DGA和硼砂混合溶液的表面活性和聚集性質(zhì)進行了研究。結(jié)果表明:硼砂能有效的降低C12-DGA的Krafft點,增加其水溶性,C12-DGA和硼砂的摩爾比大于2

8、0:1時,硼砂對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)隨著時間的延長而發(fā)生改變,膠束由項鏈狀變成棒狀,再由棒狀轉(zhuǎn)變成球狀,并對其溶解機理進行了探討。
　　5.主要對合成的三種糖基陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑復配溶液的穩(wěn)定性和抑菌活性劑進行了研究。研究發(fā)現(xiàn):除了C14DGPB和CnMHGPB與LAS復配后有沉淀出現(xiàn)外,其它復配體系都很穩(wěn)定,且大多數(shù)透光率都在90