Page 110 - 《精细化工》2021年第1期

·100· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

由图 1 可知，β-CD 和 DDS-β-CD 均在 3392 和 2.3 HLB 的计算
2931 cm –1 附近出现特征峰，分别为—OH 和—CH 2 不同取代度 DDS-β-CD 的 HLB 值列于表 3。由
-1
的伸缩振动峰；1656 cm 处的特征峰是 C—O 伸缩 表 3 可看出，DDS-β-CD 的 HLB 值均大于 10，说明
振动产生的 [23] ；酯化后，DDS-β-CD 在 1730 cm –1 DDS-β-CD 为亲水性乳化剂，随着取代度的增大，
处出现了新的特征峰，为酯基中 C==O 的伸缩振动 HLB 值也逐渐增大，说明其亲水性逐渐增加，其中，
–1
峰；1573 cm 处的新特征峰为 C==C 伸缩振动产生 取代度为 0.198 时，HLB 为 16.520。根据 Davies 理
[4]
的，表明经改性处理后的 β-CD 引入了新的官能团 。 论各基团的 HLB 贡献值的权重可知，DDS-β-CD 中
因此，β-CD 与 DDSA 已发生酯化反应。 的羧酸钠基团亲水的贡献值权重所占比重最大，致
2.2 TGA 分析 使随取代度的增大，亲水贡献值增大的速率远高于
β-CD (a)和 DDS-β-CD (b)的 TGA-DTG 曲线， 亲油性增长的速率 [24] 。

见图 2。由图 2 可知，β-CD 与 DDS-β-CD 的质量随 表 3 不同取代度 DDS-β-CD 的 HLB 值
温度的变化曲线大体相似，二者均在两个温度范围 Table 3 HLB values of DDS-β-CD with different degrees
of substitution
内出现明显的失重。β-CD 第 1 个失重阶段在 47~
DS ∑亲水贡献值 ∑亲油贡献值 HLB 值
116 ℃，DDS-β-CD 第 1 个失重阶段在 54~138 ℃，
0 5.700 0.000 12.700
其间主要为失去吸附水和结合水；β-CD 的第 2 个失 0.093 7.523 –0.618 13.904
重阶段在 280~380 ℃，DDS-β-CD 的第 2 个失重阶 0.143 8.503 –0.951 14.552
段在 225~357 ℃，在此阶段两者均出现快速失重， 0.198 9.581 –1.317 15.264
说明达到一定温度后，β-CD 及 DDS-β-CD 均发生降 0.295 11.482 –1.962 16.520

解。β-CD 最快失重温度为 325 ℃，DDS-β-CD 最快 2.4 透光率的测定
失重温度为 295 ℃，说明相对于 β-CD，DDS-β-CD 图 3 为不同取代度 DDS-β-CD 水溶液的透光率随
热稳定性有所降低。这是因为在酯化反应过程中， 其质量分数的变化曲线。25 ℃时，随着 DDS-β-CD
DDS-β-CD 中疏水链段的引入使得原始分子内和分 取代度的增加，其水溶液的透光率增大。DDS-β-CD
子间氢键遭到破坏，使得 DDS-β-CD 的耐热性有所 取代度≥0.198 后，质量分数为 6%的 DDS-β-CD 水
降低。尽管如此，仍能满足在加工温度均低于 100 ℃ 溶液的透光率仍高达 97%以上。这是因为随着取代
的食品、日化、微胶囊等领域的应用。 度的增大，β-CD 分子上引入的 DDSA 增多，分子
内和分子间氢键作用破坏严重，从而使其在水中的
溶解性变好，透光率升高。通过 HLB 值也可以说明，
随着侧链引入量的提高，分子链段中的亲水贡献值
明显上升，HLB 值均大于 10，说明其为亲水性乳化
剂，水溶性增强，从而利于更多的光透过溶液。当
DDS-β-CD 水溶液质量分数提高时，分子间彼此碰
撞缠结程度增大，使得透光率有所降低，但仍能维
持在 97%。后续测试选用 DS 为 0.295 的 DDS-β-CD。

图 3 不同取代度下 DDS-β-CD 水溶液的透光率随其质量
分数的变化曲线
Fig. 3 Variation curves of light transmittance of aqueous
图 2 β-CD (a)和 DDS-β-CD (b)的 TGA-DTG 曲线 solutions of DDS-β-CD containing different degrees
Fig. 2 TGA-DTG curves of β-CD (a) and DDS-β-CD (b) of substitution with their mass fraction