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《厦门大学》 2017年
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一种拟壳聚糖—脂肪酸盐的合成及绿色表面活性剂的开发

姚思强  
【摘要】:高分子表面活性剂是日常生活及工业生产中广泛使用的一类重要化学产品,被誉为“工业味精”,普遍应用于煤、石油化工、废水处理、建筑、医疗、纺织及金属加工等诸多工业领域。然而目前开发的高分子表面活性剂大多属于石油化工产品,存在着降解缓慢,大量消耗不可再生资源及污染水体等问题。因此开发合成绿色、清洁可持续的高分子表面活性剂,对减少化石资源的消耗,缓解环境污染,具有十分重要的意义。本论文开辟了以纤维或其它生物质为原料,通过SO3和卤代烃磺化体系,合成水溶性纤维素硫酸单酯盐或其它生物质硫酸单酯盐,再在带压加热的条件下进行氨取代反应合成结构与壳聚糖相似的6-氨基纤维素(壳聚糖类似物),不经过分离直接与脂肪酸进行成盐反应,合成性能优良的生物基高分子表面活性剂系列产品的新途径。优化和确定了合成壳聚糖类似物的最优反应条件:反应温度180℃;反应时间24h;压力控制在0.3~0.7MPa之间;在上述反应条件下反应,目标产物的氨基取代度可达到0.67。实验探索发现,反应体系中添加双氧水或醋酸钠可在较短反应时间内使产物氨基取代度达到0.29-0.55。同时利用13C-NMR、1H-NMR、IR、元素分析、SEM、热重、XRD等技术对产物进行表征,对其结构进行分析。本文以纤维素与共轭亚油酸为主要研究对象,创建了 6-氨基纤维素-脂肪酸盐表面活性体系,确定了成盐优化条件:反应温度40 ℃,反应时间4 h,6-氨基纤维素与共轭亚油酸的成盐当量比为2.3:1。临界胶束浓度可降低到0.38~0.40 mg/mL之间,在临界胶束浓度下溶液的表面张力可降低至28 mN/m左右。比较测定和研究结果表明,其临界胶束浓度值及临界胶束浓度值所对应的溶液表面张力均低于十二烷基苯磺酸钠(临界胶束浓度在0.5 mg/mL左右,临界胶束浓度下对应的液体的表面张力为36 mN/m左右)。这种低成本绿色清洁洗涤剂的去污作用在蛋白污布与油污污布的去污实验中均可以达到市售洗涤剂效果。这种生物基高分子表面活性剂不但溶解性优良,在酸、碱及极性较低的溶剂中都具有很好的溶解性,且乳化性能、抗硬水性能、去污性能均优于十二烷基苯磺酸钠。这种生物基高分子表面活性剂的主要原料均是可降解的生物质,可选择纤维、淀粉等,脂肪酸可选用油酸、硬脂酸、芥酸等,原料廉价,反应条件温和,产物绿色高效,性能优异,性价比优势明显,具有很好的推广应用前景。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ423

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