天然表面活性剂的气液界面扩张粘弹性质研究

摘要

目前国内外关于典型表面活性剂及其复配体系的界面扩张粘弹性的研究已取得许多成果，但对天然表面活性物质的界面扩张粘弹性研究却很少。壳聚糖属于糖类天然表面活性剂，具有可降解性、良好的成膜性、生物相容性及一定的抗菌和抗肿瘤等性能。菩提子植物的假种皮中富含皂苷，有良好的起泡性、去污性及抗菌等生物活性。因此近年来壳聚糖和菩提子皂苷在医药、食品、化妆品、洗涤用品等工业上的用量不断增长。
　　 壳聚糖和菩提子皂苷溶液界面稳定性受界面分子粘弹性的影响，界面粘弹性参数能反映界面上的一些微观信息，如界面分子吸附、扩散、取向、构型转化等微观弛豫过程。因此研究天然表面活性物质气液界面粘弹性质是很有意义的一项课题。
　　 本课题主要运用JMP2000A界面流变仪，采取扩张流变法，测定了壳聚糖和菩提子皂苜溶液气液界面扩张粘弹性质，并探索了温度、工作频率、溶液浓度、NaCl、MgCl2、AlCl3三种无机盐、纳米Mg(OH)2颗粒等对两种体系扩张粘弹性质的影响，得到了这些体系的弛豫振幅、扩张模量|ε|、扩张弹性εd、扩张粘度ηd、扩张模量的相角θ等扩张粘弹参数。此外，工作还结合红外光谱、紫外可见光谱仪等其他手段进一步表征物质的结构和体系的性质。结果表明：
　　 (1)用纳米颗粒分析仪测1 g/L壳聚糖溶液的分子粒径，发现放置48 h后分子粒径增大。紫外可见光谱仪分别测定新配置、48 h、72 h及5天后的1 g/L壳聚糖溶液紫外吸收光谱，发现壳聚糖溶液的紫外吸收强度随放置时间的延长而降低；最大气泡连续法测量壳聚糖溶液的表面张力，结果为随着气泡数目增多，表而张力逐渐增大。这些均说明壳聚糖体相分子发生了聚集；1 g/L，壳聚糖溶液的气液界面扩张粘弹性测量结果显示：壳聚糖溶液界面粘弹性质的变化不同于典型阳离子表而活性剂CTAB，壳聚糖溶液界面扩张模量随着测量的进行先增大，后趋于稳定。而CTAB的界面扩张模量不随测量时间的变化而改变。因此推测壳聚糖分子在表面也同样发生了相互聚集作用。将壳聚糖溶液震荡或加热再冷却后，这种聚集作用减弱。说明壳聚糖界面分子间聚集作用是微弱而又可逆的。另外，界面扩张模量|ε|、扩张弹性εd、扩张粘度ηd均随着浓度(0.01 g/L～g/L)的增大而增大。
　　 (2)仪器工作频率、浓度和温度对菩提子皂苷溶液气液界面粘弹性参数均有一定的影响：|ε|、εd和ηd随着工作频率(0.033 Hz～0.1 Hz)的改变呈现规律性的变化，随浓度(0.05％～0.5％)和温度(10℃～30℃)的升高而减小。
　　 (3)无机盐(0.1 g/100 mL～1.5 g/100 mL)可降低壳聚糖和菩提子皂苷溶液的界面扩张模量|ε|、扩张弹性εd、扩张粘度ηd，且复配体系的|ε|、εd和ηd随无机盐浓度的增大而减小。分别加入0.7 g/100 mL的NaCl、MgCl2、AlCl3三种盐后，复配体系的粘弹性参数降低程度体现为AlCl3>MgCl2>NaCl。
　　 (4)菩提子皂苷溶液的界面扩张模量|ε|、扩张弹性εd、扩张粘度ηd随着纳米Mg(OH)2颗粒含量的增加先明显降低后增大，随皂苷浓度(0.05％～0.5％)的增加而降低。