终亢立娟壳聚糖类表面活性剂分析研究进展

1、壳聚糖类表面活性剂的研究进展材料化学专业亢立娟指导教师孔祥平摘要：简单介绍了国内外有关壳聚糖类表面活性剂的研究现状，重点阐述了两类壳聚糖类 表面活性剂的制备方法以及各种对其性能进行分析的研究方法。分析了其在化妆品行业的 应用，通过优化制备方法，减少制备成本，它有望广泛应用于洗涤、食品、医药、纺织印 染、石油、环保等多种领域。最后，总结了当前壳聚糖类表面活性剂产品在应用上存在的 几点问题，并归纳出壳聚糖表面活性剂产品今后开发的几个主要动向及应用前景。 关键词：壳聚糖；表面活性剂；研究进展；应用Research progress of chitosan surfactantStude nt maj

2、ori ng in material chemistryKa ng Lijua nTutor Kong XiangpingAbstract: The curre nt research of active chitosa n surfacta ntwas simply in troduced, while emphasis was placed on the preparati on methods of two kinds of chitosa n surfacta nts and variousresearch methodsof an alyz in gits performa nce.

3、Chitosa n surfacta ntsapplicati on in cosmetics in dustry was alsoanalyzed.By optimizing the preparation methods, reducing its cost, the chitosan surfactantwas also expected to be widely used in washing, food, medicine, textile printing and dye ing, petroleum, environmen tal protect ion etc. Fin all

4、y, several problems exist ing on the application of current chitosan surfactants was summarizesd and the future trends of the developme nt of chitosa n surfacta nt products and its applicati on prospectswas con cluded.Key words: chitosan。surfactant。research progress application甲壳素是自然界贮量仅次于纤维素的第二大天然高

5、分子材料，广泛存在于虾、 蟹和昆虫等节肢类动物的外壳及菌、藻等低等植物的细胞壁中。壳聚糖是甲壳 素经脱乙酰化反应而得到的一种直链型天然高分子。壳聚糖类表面活性剂是在 壳聚糖上引入亲水和疏水两性基团得到的产物。总所周知，表面活性剂工业在 日化工业中所占比重相当大，与人民生活密切相关。传统的表面活性剂采用石 油为原料，不仅污染严重而且近年来石油资源越来越紧张，迫使人们去寻求新 的天然可再生资源作为原料。天然有机高分子壳聚糖在自然界含量丰富，来源 广泛，可作为新型表面活性剂的原料。本文主要讲述了壳聚糖类表面活性剂的研究进展1 壳聚糖类表面活性剂的研究现状及研究意义1.1 研究现状近年来，世界各国对甲

6、壳素、壳聚糖的开发研究极为活跃，现已成为最热 门的研究领域之一。在日本，平均每 3天就申请 1项有关甲壳素和壳聚糖的专利 1。甲壳素及其脱乙酰化产物壳聚糖的研究与开发已经涉及到许多领域，将其 通过合理的化学修饰手段改性成为具有表面活性的功能性衍生物壳聚糖类 表面活性剂的研究很多。1.1.1 国外的研究国外George A.F.R等通过壳聚糖与环己烷、环氧癸烷和环氧十二烷在乙 酸一甲醇混合介质中均相反应制得了只能溶于稀酸溶液中的 N- （ 2-羟烷基 壳聚 糖表面活性剂。Heras等用溶在冰醋酸中的壳聚糖与磷酸反应,得到粘度为22.5 mPa s的壳 聚糖衍生物N-亚甲基磷酸壳聚糖（NMPC。实

7、验结果表明，壳聚糖衍生物 NMPC在酸、碱和有机溶剂中的溶解能力与壳聚糖相比都有很大的提高，但并未 对该壳聚糖衍生物的表面活性进行研究。随后，RamoS等在N-亚甲基磷酸壳聚糖上接枝烷基链，合成出一种新型表面活性剂，该衍生物有望应用于制药和化 妆品领域。1.1.2 国内的研究国内扬州大学的陈天等人研究认为 4，壳聚糖具有表面活性，在水溶液中 单个分子就能聚集，临界聚集浓度cacO,对非极性有机物芘具有明显的增溶作 用，属于结构特殊的阳离子性高分子表面活性剂。唐有根等 5通过壳聚糖接枝环氧丙基十四烷基二甲基氯化铵，再进一步磺 化引入磺酸基而合成了一种吸湿性极强 相对湿度为 81%时，其吸湿率超过

8、了透 明质酸）具有优异表面活性的新型壳聚糖两性高分子表面活性剂，研究了其溶 解性、吸湿保湿性等基本性质；另外已有文献报道利用缩水甘油三甲基氯化铵 与壳聚糖反应以制备水溶性阳离子壳聚糖衍生物 6。隋卫平等 7将羧甲基壳聚糖与烷基缩水甘油醚在碱性条件下反应，合成了 一系列新型的两亲性化合物 2-羟基-3-烷氧基）丙基 - 羧甲基壳聚糖，对其表面 性质的研究结果表明，对同一衍生物，在所研究范围内，取代度越高，降低表 面张力的能力及效率越高；对同一取代度的不同衍生物，疏水链越长，降低表 面张力的能力越强。范金石8以壳聚糖降解得到的水溶性壳低聚糖为原料，分别与烷基缩水甘 油醚、脂肪酰氯和环氧丙基长链烷基

9、二甲基氯化铵反应制得了三个不同系列即烷氧基羟丙基甲壳低聚糖、脂肪酰化甲壳低聚糖和季铵基羟丙基甲壳低聚糖） 的新型甲壳低聚糖衍生物，包括非离子型、阴离子型、阳离子型三类壳聚糖类 低分子量表面活性剂，并分别对所合成的各类低聚糖表面活性剂的溶解性、表 面活性、乳化性能、泡沫性能、配伍性能等物化性能进行了研究。王素芬等 9将羧甲基壳聚糖与丁氧基环氧丙烷在碱性条件下反应，制得水 溶性的两亲性化合物 2-羟基-3-丁氧基）丙基 - 丁二酰化壳聚糖 HBP-SC- CHS）。采用红外、核磁共振和X射线衍射技术对产物进行了结构表征，并通 过表面张力和表面压的测定研究了其表面性质。结果表明，该衍生物可以吸附 于

10、溶液表面，降低表面张力；表面吸附膜较稳定，随表面积减小，相对压缩表 面压急剧增加。表面活性随取代度增加而增强。对于取代度为 42.2%的产品，表 面张力可下降至32.5 mN /m。数据结果表明，该化合物可以作为高分子表面活 性剂使用。周莉等 10从配伍稳定性、泡沫性能、乳化性能和脱脂性能方面研究羧甲基壳聚糖与表面活性剂的相互作用情况。结果显示：羧甲基壳聚糖与乳化剂0P配 伍稳定性较好，对乳化剂0P的泡沫稳定性有增效作用，而对其乳化性能和脱脂 性能影响不大；羧甲基壳聚糖与十六烷基三甲基溴化铵 C16TAB ）复配时在 wCi6TAB ） 5%下稳定，有良好的泡沫稳定作用；当 chitosans

11、. Adv.ChitinChitosan.(Proc.lnt.Conf.5th, 1992, 219-222.2 Heras A., Rodriguez N. M., Ramos V. M., et al. N- methylene phosphonic chitosan: a novel solublederivativeJ. Carbohydr Polym,2001,44 (1:1- 8.3 Ramos V.M., RodriguezN.M., Daz M.F., et al. N-2-methyle nephosphoric chitosa n. Effect ofpreparation

12、 methods onits propertiesJ. CarbohydrPolym, 2003,52 (1: 39-46.4 陈天,张晓红，郭荣.壳聚糖的表面活性和聚集J.物理化学学报，2000, 11: 1039.唐有根,蒋刚彪，解光东.新型壳聚糖两性高分子表面活性剂的合成J.湖南化 工,2000,30(2:24.6 Loubaki E., Ourevitch M., SicscS. Chemicalmodification of chitosan by glycidyltrimethyl- ammonium ChorideJ. EurPolym, 1991, 27(3:311.7 隋卫平，蒋晓杰，翟利民,等两亲性羧甲基壳聚糖衍生物的表面活性研究J.高等学校化学学报 ,2004,25(1:99-102.8 范金石甲壳低聚糖类表面活性剂的制备及其性能研究D.青岛海洋大学博士学位论文，2002 9 王素芬，隋卫平,贾目方一种新型两亲性壳聚糖衍生物的合成及性质的研究J.济南大学学报,2005,19(1:95.10 周莉,吴亦光,余丽丽，等羧甲基壳聚糖与表面活性剂复配性能的研究J.深圳大学学报,2005, 22(3:258-262.11 隋卫平壳聚糖高分