Page 38 - 《精细化工》2020年 第10期
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·1968·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            乙基纤维素（Ethylcellulose，EC）具有更长的疏水                    液滴的分散稳定，表现出糊化程度与分散性能和乳
            链，并表现出更好的表面活性，常作为一种油包水                             化性能呈正相关       [33] ，并且在低的糊化程度下淀粉呈
            乳液的破乳剂。研究表明，EC 可以在水滴表面形成                           现出较差的乳化性能。在剪切力的作用下，糊化淀
            稳定的吸附，并且每个聚合物链都可以吸附到几个                             粉表现出了较低的乳液屈服力，这是由于糊化淀粉
            水滴的表面上，充当桥梁并导致水滴的絮凝，从而                             的聚合物网络遭到了不可逆的损坏。
            实现乳液的破乳和油水的分离              [29] 。                      相比于单纯的稳定作用，螺旋结构的淀粉分子
                 羟 丙基甲 基纤维 素（ Hydroxypropyl                    的羟基具有指向螺旋外表面的趋势，从而在螺旋结
            methylcellulose，HPMC）是一种由甲基和羟丙基同                   构内部形成一个圆柱形疏水性空腔，这种空腔可与
            时取代的多糖分子，可以认为是 MC 进一步进行羟                           碳纳米管形成疏水结合，并且从空腔向外指向的亲
            丙基取代而获得的。与 MC 相比，HPMC 具有类似                         水羟基可以降低固-液间表面张力，从而稳定分散碳
            的流变性质，但其侧链的羟丙基可为分子提供更高                             纳米管   [34] 。除此之外，淀粉可以通过其螺旋结构内
            的缔合位阻，在提高其水溶液温度后可以抑制分子                             部的非共价包裹来提高自身的表面活性（见图 3）。
            纤维状聚集体的形成，从而具有更高的缠绕速率                      [30] 。  DE  FENYOL 等  [35] 将香兰素与直链淀粉的螺旋内部
            此外，HPMC 较长的疏水链段可以更好地深入油滴                           通过氢键连接形成包被复合物，这种复合物能够稳
            内部，并占据更大的吸附表面积，使其具有更强的                             定地吸附在相界面处，显示出较为优异的降低气-
            界面吸附和稳定能力，这表明适当增加疏水链的长                             液表面张力的能力。
            度有利于提高多糖表面活性剂的乳化作用。
                 除此之外，对纤维素衍生物进行交联，能够进
            一步促使其高分子交织网络的形成，能够更好地通
            过空间阻隔作用稳定溶胶分散体系。HUANG 等                     [31]
            用皂化环氧化大豆蛋白接枝羟乙基纤维素来稳定水
            包油乳液，发现接枝纤维素衍生物可以显著降低乳
            液的界面张力，并与 CMC 相比具有更高的表面活
            性，能够在较低浓度下实现较好的乳液稳定性。需
            要注意的是，交联反应会大大改变分子的水溶性、
            黏度及流变学性质，因此，交联反应程度的调控就                                       图 3    淀粉两亲物的起泡性能       [35]
            显得尤为重要。                                               Fig. 3    Foaming properties of starch amphiphilic [35]

            2   淀粉                                             2.2   改性淀粉
                                                               2.2.1    亲水官能化
                 淀粉是地球上可利用性最好和最经济的有机材                              将淀粉进行亲水官能化可获得相应的醚化产
            料之一。淀粉的组成单元与纤维素完全相同，均为                             物，如羧甲基淀粉、羟丙基淀粉等淀粉醚和阳离子
            D-葡萄糖，但是主链单元之间为 α-1,4-连接，是不                        淀粉，可以很好地提高淀粉的水溶性和溶胀速率，
            同于纤维素的 β-1,4-连接，这就造成了淀粉与纤维                         获得更好的糊化效果。在糊化过程中，改性淀粉因
            素在理化性质上的极大区别。根据是否具有支链，                             亲水性得到改善而更容易进行糊化，并且在温度降
            淀粉可分为支链淀粉和直链淀粉，其中支链淀粉是                             低时淀粉链所具有的官能团由于位阻效应会阻止淀
            天然淀粉的主要组成部分（占比 75%~80%）                 [32] 。与    粉的重结晶，从而获得更好的糊化效果。
            纤维素相比，淀粉具有较高的水溶性，尤其是支链                                 羧甲基淀粉钠（CMS）是一种常见的阴离子淀
            淀粉，能够在相对较低的温度下实现水溶，并在高                             粉醚，其在性质和用途上与羧甲基纤维素（CMC）
            温下糊化实现黏度的骤升，常作为增稠剂、乳化剂                             近似，拥有优于 CMC 的性能，可作为 CMC 的替代
            和粘接剂广泛应用于食品和造纸等行业。                                 产品在各行各业作为表面活性剂使用                 [36] 。羟丙基淀
            2.1   天然水胶体                                        粉是一种非离子型的淀粉醚，通常是由环氧丙烷作
                 淀粉糊化是指悬浮在过量水中的淀粉颗粒在加                          为醚化试剂进行醚化来实现。羟丙基淀粉具有较低
            热期间吸水渗透，淀粉链开始从结晶状态分离，随                             的糊化温度（通常是 40  ℃）及良好的分散和增稠
            着糊化的完成和温度的降低，淀粉链开始重新缔合                             性质  [37] 。作为一种醚化反应产物，CMS 和羟丙基淀
            并形成三维网络结构的凝胶。研究表明，糊化淀粉                             粉的性质和应用极大地受制于其链上的取代度。在
            作为一种水胶体可以作为一种稳定剂应用于颗粒或                             较低的取代度下，改性淀粉具有较高的表观黏度和
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