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以天然可生物降解的壳聚糖为原料,通过壳聚糖2位氨基与长链脂肪酸的羧基相互作用,引入亲油烷基链,制得系列的抗菌吸油材料:壳聚糖月桂酸盐、壳聚糖肉豆蔻酸盐和壳聚糖硬脂酸盐。用傅立叶红外光谱(FT-IR)表征壳聚糖脂肪酸盐的结构,用荧光分光光度计、DSC测定了壳聚糖脂肪酸盐的荧光性能和热稳定性能,并研究了壳聚糖脂肪酸盐的溶胀行为;用凯氏定氮法测定壳聚糖脂肪酸盐的氮含量,计算出壳聚糖脂肪酸盐中羧酸的结合量;将壳聚糖脂肪酸盐应用在造纸中,通过在造纸过程中添加壳聚糖脂肪酸盐,研究了壳聚糖脂肪酸盐的吸油性能以及抗菌性能和机理,探讨长碳链结构与抗菌、吸油性能的关系,结果表明:
红外光谱表明壳聚糖与脂肪酸之间存在相互作用,不是简单的物理吸附,壳聚糖与脂肪酸之间发生了成盐反应。
壳聚糖与长碳链脂肪酸的反应条件为pH=6.0,摩尔比为1:1;氨基结合率从大到小:壳聚糖肉豆蔻酸盐>壳聚糖硬脂酸盐>壳聚糖月桂酸盐。
荧光光谱的结果表明氨基结合率越高,荧光强度越低,抗菌性能也就越好。
壳聚糖及其脂肪酸盐的DSC结果表明,壳聚糖与长碳链脂肪酸生成的盐的热稳定性比壳聚糖有所降低,其温度分别为267.9℃(壳聚糖月桂酸盐),271.7℃(壳聚糖豆蔻酸盐),275.3℃(壳聚糖硬脂酸盐)。
溶胀行为的研究表明:不同温度下的溶胀方式对壳聚糖脂肪酸盐颗粒从大到小的排序为:升温条件>常温条件>冰冻条件;不同溶剂对壳聚糖月桂酸盐的溶胀度从大到小的排序为:乙酸>丙酮>甲酰胺>甲醛;不同羧酸对壳聚糖月桂酸盐的溶胀度从大到小的排序为:甲酸>已二酸>乙酸>丙酸>氯乙酸;5wt%的乙酸溶液为溶剂,反复溶胀2次,壳聚糖月桂酸盐的溶胀度最大。红外光谱表明壳聚糖脂肪酸盐溶胀后结构并未改变。说明壳聚糖脂肪酸盐在强酸性条件下溶胀并且保持其结构不变。
壳聚糖脂肪酸盐对甲基硅油的吸油量从大到小的顺序为:壳聚糖月桂酸盐>壳聚糖硬脂酸盐>壳聚糖肉豆蔻酸盐>壳聚糖;对花生油的吸油量从大到小的顺序为:壳聚糖硬脂酸盐>壳聚糖月桂酸盐>壳聚糖豆蔻酸盐>壳聚糖;对液体石蜡的吸油量从大到小的顺序为:壳聚糖硬脂酸盐>壳聚糖豆蔻酸盐>壳聚糖月桂酸盐>壳聚糖。
对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率从强到弱:壳聚糖肉豆蔻酸盐>壳聚糖硬脂酸盐>壳聚糖月桂酸盐>壳聚糖;对青霉菌抗菌率从强到弱:壳聚糖>壳聚糖月桂酸盐>壳聚糖硬脂酸盐>壳聚糖肉豆蔻酸盐。壳聚糖脂肪酸盐对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌抗菌率为最高时的条件为:振荡时间为2h,转速为200r-min-1,温度为30℃,pH值为6.5(大肠杆菌为6.O);对青霉菌的抗菌率为最高时的条件为:振荡时间为40min,转速为160r.min-1,温度为30℃,pH值为6.5。羧酸的结合量越高,抗菌率效果越好。
壳聚糖及其脂肪酸盐对酪氨酸的影响情况,荧光强度从低到高:壳聚糖硬脂酸盐<壳聚糖豆蔻酸盐<壳聚糖月桂酸盐<壳聚糖,与抗菌性变化相似。