C10-C14烷基纤维素硫酸酯钠表面活性剂的制备及其性质研究

摘要

本文以棉纤维为原料,在保持纤维素分子链结构的基础上,利用高温水热工艺无催化剂对原纤维素分子链进行切割,降低其分子量。以此为基体,对纤维素链段中的羟基基团用氨基磺酸亲水改性和长碳链烷基酰氯疏水改性,制备了一组长链烷基纤维素硫酸酯钠表面活性剂。
　　以粘度法测定的纤维素聚合度为依据,单因素考察了水热反应的温度、反应时间和纤维素含量对纤维素降解程度的影响,红外光谱表征了降解前后的纤维素结构变化,凝胶渗透色谱法分析了降解前后纤维素分子量分布的变化。结果表明：水热法降解原纤维素后,在纤维素分子链上没有新的官能团产生,分子间的部分氢键被破坏,在保持纤维素吡喃葡萄糖链结构的基础上如预期的降低了纤维素的分子量,但是凝胶色谱分析降解后的纤维素链段的分子量分布比原纤维增宽。
　　以降解后的纤维素链段为基体,氨基磺酸作为亲水改性试剂,C10-C16酰氯为疏水改性试剂对其进行功能化改性,得到了具有不同疏水链长及不同分子量的纤维素类表面活性剂。考察了反应温度、反应时间及物料比对磺酸基团取代度的单因素影响,通过红外光谱仪表征了纤维素功能化产物的结构,采用吊片法测得了其在水溶液中的表面张力,也得到了其水溶液的临界胶束浓度。结果表明,当反应温度60℃,反应时间为6 h,物料摩尔比AGU/NH3SO3为1：1.75时,纤维素硫酸酯钠的取代度达到最大值0.39,在此基础上利用 C10-C16酰氯进行疏水改性得到了一组取代度相近的纤维素类表面活性剂。红外光谱分析证明了亲水疏水基团的接枝,由表面张力结果可知,当疏水碳链长从 10 增大至14时,其临界胶束浓度值由1.08 wt%减小至0.86 wt%,其对应的水的表面张力值由45 mN·m-1减小至36 mN·m-1；在相同亲水疏水基团改性的情况下,当纤维素的平均聚合度由2700降至296时,其表面活性剂的临界胶束浓度值由1.32 wt%降至 0.86 wt%。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 文献综述

1-1 引言

1-2 纤维素的结构和特点

1-3 纤维素的水热降解反应研究

1-3-1 高温水的性质

1-3-2 纤维素水热降解的研究进展

1-4 纤维素类表面活性剂的发展现状

1-5 本课题的目的和意义

第二章 纤维素分子链切割及分子量分布表征

2-1 引言

2-2 实验部分

2-2-1 药品及原料

2-2-2 仪器及设备

2-2-3 实验过程

2-2-4 纤维素粘均分子量的测定

2-2-5 纤维素-LiCl/DMAc溶液的制备

2-2-6 产物表征

2-3 结果与讨论

2-3-1 水热反应温度的影响

2-3-2 水热反应时间的影响

2-3-3 水热反应中纤维素含量的影响

2-3-4 产物结构红外分析

2-3-5 GPC测试结果分析

第三章 纤维素类表面活性剂的合成与表征

3-1 引言

3-2 实验部分

3-2-1 纤维素类表面活性剂的制备

3-2-2 纤维素烷基硫酸酯钠的表征

3-3 结果与讨论

3-3-1反应温度对纤维素硫酸酯钠取代度的影响

3-3-2反应时间对纤维素硫酸酯钠取代度的影响

3-3-3 反应物料比对纤维素硫酸酯钠取代度的影响

3-3-4 纤维素硫酸酯钠脂肪酸酯的水溶性

3-3-5 改性纤维素表面活性剂的红外分析

3-3-6 改性纤维素表面活性及临界胶束浓度

cmc（wt%)

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间所取得相关科技成果