pH响应淀粉基表面活性剂的制备与性能研究

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针对目前pH敏感型聚合物存在的制备过程繁琐、成本高、pH不易调控、生物相容性、生物可降解性差等问题,本文从无毒、价廉、生物相容性和生物可降解性良好的羟乙基淀粉出发,设计合成了不同取代度的的叔氨基羟乙基淀粉醚,对其pH敏感性进行系统的研究,并初步研究了其pH可控的乳化-破乳性能。本论文设计以羟乙基淀粉(HES)为原料,烯丙基缩水甘油醚(AGE)为疏水化试剂,通过控制亲水-疏水平衡的方式制备2-羟基-3-烯丙氧基丙基羟乙基淀粉醚(HAP-HES)。通过正交实验研究反应溶剂用量、催化剂NaOH用量、反应温度和反应时间对摩尔取代度的影响。结果表明,最优反应条件为:水用量m(H2O):m(AGU)=2:1、碱用量n(NaOH):n(AGU)=1:0.7、反应温度70℃和反应时间为5 h。并对产物使用红外光谱和1H-NMR进行结构的表征,利用1H-NMR积分面积对摩尔取代度进行计算,利用最佳反应条件制备不同摩尔取代度的HAP-HES。以2-羟基-3-烯丙氧基丙基羟乙基淀粉醚为原料,Thiol-ene点击反应制备2-羟基-3-(3’-二甲氨基乙硫基丙胺基)丙基羟乙基淀粉醚(HDMAEP-HES),并用红外光谱和]H-NMR对产物进行了结构表征,摩尔取代度的计算。用酸碱滴定法测得产物的pKa,发现pKa随着取代度的上升而下降。对HDMAEP-HES进行pH敏感性能的研究,结果表明,摩尔取代度高于0.9的产品透光率随pH增加而显著下降;粒径随pH增加而下降,摩尔取代度高于0.7的产物粒径在pH高于9后会上升;Zeta电位随着pH升高而下降,当pH<pKa时,Zeta电位变化不大;当pH>pKa时,Zeta电位迅速降低。对不同取代度的HDMAEP-HES进行表面张力性能的测试,在不同浓度下,表面张力随着浓度的增加先降低后趋于平缓,完全去质子化下表面张力降低的程度大于完全质子化状态。摩尔取代度增加,疏水作用增强,cmc下降,去质子化情况下cmc小于质子化状态。在同一浓度下随着pH增加,HDMAEP-HES表面张力先缓慢下降,在pH为6.5至pH为9.5这一较窄的范围内迅速下降,有可控的潜力。以HDMAEP-HES作为乳化剂对正十二烷-水和正辛醇-水体系进行乳化实验可知:摩尔取代度为1.16,pH为10.5,浓度为1.0 wt%和50/50的油水比为最优乳化条件,利用最优乳化条件均可得到O/W乳液。所制备的乳液在滴加盐酸后迅速破乳,说明HDMAEP-HES116具有pH可控的乳化-破乳性能。
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