Page 37 - 《精细化工》2020年 第10期
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第 10 期                         王善勇，等:  基于天然多糖的绿色表面活性剂                                   ·1967·


                 除此之外，通过将结晶度相对较低的纤维素，                          CMC 的取代度和聚合度大小是其在表面活性剂应
            例如：将纤维素纳米纤丝（Cellulose nanofibril）、再                用中值得关注的问题。
            生纤维素等引入乳液，可以提高乳液的黏度，降低乳                                纤维素过度的亲水官能化易造成其两亲性和黏
            液液滴的碰撞几率，从而提高乳液的稳定性                   [12-13] 。    度的降低，这不利于纤维素在相界面上的吸附，因
                 对于固-液分散体系，具有一定两亲性的 CNC                        此，在某些情况下，需要赋予纤维素一定的疏水基
            也可以较为稳定地吸附在固-液界面处来降低两相                             团以调控其分子两亲性和黏度              [22] 。LI 等 [23] 通过接枝
            之间的界面张力，CNC 的高位阻效应也会阻止固体                           长碳链对羟乙基纤维素进行疏水改性，并对改性后
            颗粒间的相互碰撞，因此，CNC 可以通过降低体系                           聚合物的流变性能和分散稳定性进行探究。结果表
            界面张力和阻止粒子的重新聚集，应用于分散和稳                             明，改性聚合物的黏度具有较高的浓度依附性，并
            定具有高表面能的纳米颗粒，例如：在溶液中难以                             在较低浓度下表现出较高的表观黏度。同时，电解
            分散或分散后极易再发生聚集的碳纳米管                    [14-15] 。    质和剪切力的引入不仅没有降低改性聚合物的疏水
            1.2   改性纤维素                                        缔合性，并在一定范围内得到明显的增强，显示出
                 对纤维素进行官能化能够破坏其天然的结晶结                          良好的热稳定性。HIRANPHINYOPHAT 等              [24] 用杂
            构，提高其水溶性，并且引入亲、疏水或其他活性                             环戊烷修饰亲水性 CNC 以获得具有较高表面活性
            基团，可以进一步调控纤维素分子两亲性、水溶性、                            的接枝聚合物，发现该聚合物具有良好的热可逆性，
            表面活性及流变性能，这有利于纤维素在表面活性                             能够重复至少 3 个循环的乳化/破乳而不使液滴发生
            剂中的应用。                                             明显损失和尺寸发生明显的增加。
            1.2.1    亲水官能化                                     1.2.2    疏水官能化
                 纤维素的亲水官能化可以在提高其水溶性的同                              通过对纤维素羟基进行酯化、醚化和接枝反应
            时，与纤维素残余晶体构成更强的两亲性结构                      [16] 。   可将疏水官能团引入纤维素，且这种疏水官能团通
            并且，水溶性的增加还能显著增加纤维素分子的回                             过疏水相互作用可使纤维素吸附在液-液、液-固等
            转半径以及羟基与水分子的相互作用，进而提高纤                             多相界面的表面，提高纤维素的表面活性，并通过
            维素的黏度，使其在水溶液中具有更加稳定的网络                             空间位阻作用防止颗粒的聚集，从而获得稳定的溶
            结构，并通过空间阻隔作用稳定分散体系。纤维素                             胶分散体系。
            的亲水官能化包括引入离子型亲水官能团和非                                   甲基纤维素（Methylcellulose，MC）是一种重
            离子型的亲水官能团，离子型亲水官能团可以通过选                            要的商业纤维素醚，因具有良好的水分散性、凝胶
            择性氧化、羧甲基化等来实现，非离子型亲水官能团                            性和表面活性，可广泛作为分散剂、乳化剂、增稠
            可以通过羟甲基化、羟乙基化、羟丙基化等来实现。                            剂和悬浮剂应用于食品、生物和建筑等行业                    [25-26] 。
                 离子型亲水官能化的纤维素，如羧甲基纤维素                          研究发现，MC 的表面活性主要受取代度和甲基沿
            （Carboxymethyl  cellulose，CMC），除了拥有较高              聚合物链分布的影响，并表现出较低的分子量依赖
            的黏度外，还具有一定的表面电荷，因此，不仅能                             性，但分子量的增加有利于其在固体颗粒表面上的
            够在溶液中构建大分子阻隔网络，还能通过电荷的                             吸附，因此，在较高甲基取代的条件下保持纤维素
            排斥作用稳定分散体系           [17] ，是一种较常见的大分子              较高的分子量有利于 MC 在表面活性剂中的应用。
            表面活性剂。CMC 的高黏性可以改善沙子在水泥中                           此外，由于 MC 的非离子特性，使其黏度在较宽的
            的分散性并增强其黏合作用，从而作为稳定剂和亲                             pH 范围内保持稳定，具有良好的胶体和颗粒的稳定
            水剂用于大多数水泥和建筑材料组合物中                    [18] 。并且     能力。将 MC 进行油水乳化实验表明，MC 可以很
            CMC 在油水乳化中可以通过增加黏度来实现液滴                            好地降低相之间的界面张力，稳定地吸附在相界面
            迁移率最小化，从而延迟碰撞频率并减少液滴的聚                             的同时能够具有相当可观的吸附厚度                 [27] ，并且 MC
            集 [19] 。此外，CMC 可与电荷相反的活性剂相互结合                      的高黏性对乳液的进一步稳定有利。MC 在水溶液
            提高颗粒封装的稳定性，同时，CMC 所具有的增稠                           中的聚集行为和网络结构的形成表明：温度的升高
            特性可以降低双层封装的颗粒发生重力沉降的可能                             会使 MC 的螺旋状分子发生聚集，形成一种长直的
            性，从而提高分散系统的稳定性               [20] ，因此，CMC 被        纤维状聚集体，并缠绕形成网络结构，使溶液黏度
            认为是一种良好的油水乳化剂。                                     成倍增加    [28] 。
                 值得注意的是，CMC 的羧甲基取代度过高会造                            需要注意的是，MC 在相界面进行吸附时，尤
            成 CMC 的亲水性过高，降低了其两亲性及黏度                   [17,21] 。  其是在油水界面上进行吸附时，其过短的疏水链不
            此外，CMC 聚合度差异带来的黏度和流变性能变化                           能很好地伸入液滴的内部，造成界面吸附的不稳定
            也对乳液的稳定性带来重要的影响。因此，平衡                              性，因此，需要适当提高疏水链的长度。相较于 MC，
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