一种新的液晶高分子——丁酸壳聚糖的合成与表征

甲壳素几乎不溶于任何溶剂,由于其脱乙酰化产物壳聚糖含自由氨基,能被酸质子化而溶解,所以壳聚糖的应用领域远多于甲壳素.但是壳聚糖也仅能溶于酸性介质中,并不能溶于纯水和普通有机溶剂,因而人们对甲壳素或壳聚糖进行各种化学改性[1,2],寻求溶解性更好尤其能溶于水的衍生物,以扩大其应用范围.本文按文献[2～4]方法合成了O-丁酰化壳聚糖(简称丁酸壳聚糖),首次报道它具有溶致液晶性.     

丁酸壳聚糖液晶的临界行为研究

用偏光显微镜法测定了丁酸壳聚糖在四种酸性溶剂中的临界浓度值．发现临界浓度值（ｖ／ｖ％）与溶剂的酸性无关，都是１６％～１７％．在以二氯乙酸为溶剂时，不同丁酰化程度的丁酸壳聚糖有相同的临界浓度．用ＤＳＣ法测定了丁酸壳聚糖／二氯乙酸体系的临界温度，并绘制了相图．结果表明，浓度达６０％（ｗ／ｗ％）后，临界温度基本不再变化，稳定在３９℃左右．     

新的液晶性壳聚糖衍生物——氰乙基壳聚糖的合成与表征

甲壳素是自然界蕴藏量最丰富的天然高分子化合物之一,但人们对它的了解却远不如纤维素和淀粉.仅就液晶领域而言,纤维素衍生物的液晶性早已为人们所认识,例如氰乙基纤维素的液晶性已有很多研究.     

分子量对壳聚糖溶致液晶性的影响

三种不同分子量的壳聚糖[脱乙酰度均为(84±1)%]在二氯乙酸溶液中都呈现胆甾型溶致液晶相.临界浓度随分子量增加而降低,但均比同样聚合度的甲壳素的高.用偏光显微镜法和激光小角散射法测得的胆甾液晶相的螺距很相近,在浓度相同时,其值随分子量的增加而减小.     

生物高分子液晶的新家族——甲壳素及其衍生物

讨论了生物高分子甲壳素及其衍生物形成液晶态的基本结构条件。简要介绍了为制备液晶性甲壳素衍生物所必须的一些主要的化学修饰途径。综述了十几年来甲壳素衍生物（主要是壳聚糖及其衍生物）液晶性的研究进展。介绍了甲壳素及其衍生物的液晶纺丝及其应用前景。指出甲壳素衍生物已成为纤维素之外生物高分子液晶的一个新的大家族。     

壳聚糖的液晶行为研究

用偏光显微术，平均折射率法和富立叶红外光谱法研究了壳聚糖的溶致液液晶行为，在二氯乙酸、甲酸、丙烯酸和３６％乙酸等溶剂中测得到的临界浓度都是８％（体积比）或４％～６％（重量比），与根据Ｆｌｏｒｙ理论得到了计算值相符，低的临界浓度值表明壳聚糖的链刚性比纤维素的大。     

甲壳素类液晶高分子的研究Ⅲ.取代度和分子量对氰乙基壳聚糖液晶性的影响

研究了氰乙基取代度和分子量两种结构因素对氰乙基壳聚糖（ＣＮＣＳ） 溶致液晶性的影响,结果表明取代度的变化（ 从０－３６ 变化到１－２１） 对ＣＮＣＳ在二氯乙酸（ＤＣＡ） 中的临界浓度基本没有影响,而随着分子量的提高,ＣＮＣＳ溶致液晶的临界浓度显著降低．临界浓度存在大的分子量依赖性表明ＣＮＣＳ有较大的链刚性．     

纤维素及其衍生物液晶研究近况

就纤维素及其衍生物溶性液晶和热致性液晶的液晶性及其影响因素,和流变性能等方面的研究作了较为详尽的综述。     

甾体枝化的壳聚糖液晶合成及其表征

利用壳聚糖分子内的氨基易于进行化学反应的特点,让壳聚糖分子上的氨基与脱氧胆酸上的羧基团连接.由于脱氧胆酸本身是手性的结构,借此探索甾体枝化对壳聚糖液晶的影响.使用红外光谱研究其结构;使用热失重分析仪研究其热性质,并通过偏光显微镜研究了甾体枝化的壳聚糖的液晶性,表现为溶致胆甾型液晶.对壳聚糖进行改性的同时增加了其溶解性和功能性.     

甲壳素类液晶高分子的研究V.取代基个数及长度对羟乙基壳聚糖液晶性的综合影响

采用碱壳聚糖的方法合成了一系列具有不同摩尔醚化度 (DME)的新的液晶性壳聚糖衍生物羟乙基壳聚糖 (HECS) .用酸氧化蚀刻的方法 ,在扫描电子显微镜 (SEM )下证实了其胆甾型的液晶织构 .以甲酸为溶剂 ,研究了摩尔醚化度对羟乙基壳聚糖溶致液晶性的影响 .结果表明 ,在该体系中 ,摩尔醚化度能综合取代基个数及长度两个结构因素的影响 ,当DME较低时 (<～ 2 0 ) ,这种影响关系类似于取代基个数 (即取代度 )的影响 ,当DME较高时 (>～ 2 0 ) ,则类似于取代基长度的影响 .前者对液晶临界浓度的影响很小 ,而后者却有显著影响 .此外还观察到当DME >～ 2 0时出现水溶性 ,HECS的水溶液也呈现典型的胆甾指纹状织构     

氰乙基羟丙基壳聚糖的溶致和热致液晶性研究

从壳聚糖出发先羟丙基化再氰乙基化,合成了氰乙基羟丙基壳聚糖(羟丙基的摩尔取代度为3.2,氰乙基的取代度为1.0).氰乙基羟丙基壳聚糖(CNHPCS)和羟丙基壳聚糖(HPCS)两者都有胆甾型溶致液晶性,浓溶液呈现指纹状织构.在二氯乙酸中,前者的临界浓度(29%,质量分数,下同)高于后者(17%).这一结果可以用引入氰乙基增加了分子间作用力从而使得链刚性增加来解释.CNHPCS在熔点193℃和分解温度220℃之间很窄的温区内观察到有热致液晶胆甾相.CNHPCS固体膜的胆甾相螺距采用激光小角光散射法测定,结果与偏光显微镜测得的数值一致.     

壳聚糖/二氯乙酸溶致液晶的热致相转变

关于壳聚糖及其各种衍生物的溶致液晶的研究已有报道^[13],但尚未见到有关壳聚糖/有机酸液晶溶液的热致相转变的报道.本文研究了壳聚糖/二氯乙酸液晶溶液的相转变,并探讨了该体系的相转变机理.     

Synthesis and Characterization of a Novel Liquid Crystalline Chitin — Quaternary Ammonium Chitosan Salt

N-Butyl chitosan(NBCS) derivatives were prepared by introducing butyl groups into the amine groups of chitosan via Schiff base intermediates. The quaternization of NBCS was carried out by using ethyl iodide to produce water-soluble cationic polyelectrolytes. The degree of the substitution of the products was measured by means of the electron spectroscopy for a successful chemical analysis. The quaternary ammonium chitosan salt(QACS) was proved to be a novel cholesteric liquid crystalline chitin, by means of the polarized optical microscopy and the circular dichroism spectropolarimetry. The critical mass fraction of the QACS/formic acid solution forming a lyotropic liquid crystal phase was 50%, which was almost the same as that of the NBCS/formic acid solution, but much hiuher than that of the chitosan in the same solvent.     

N-烷基壳聚糖的合成及其溶致液晶行为

合成了一系列具有不同取代基(甲基、乙基、丙基、丁基)的壳聚糖衍生物——N 烷基壳聚糖,通过控制反应物摩尔比获得了一系列不同取代度的产物.不同取代基及不同取代度的衍生物均具有溶致液晶性,考察了同一碳链不同取代度和相近取代度不同碳链长度的衍生物对其液晶临界行为的影响.结果表明：同一碳链长度时,取代度对临界浓度的影响不大;而当取代度相近时,随着碳链长度增加,临界浓度也随之增大.此结果与Onsager和Flory的刚性棒理论相符.粉末X射线衍射实验进一步证实了这一结果.     

壳聚糖液晶溶液的性能

制备了聚糖液晶溶液,并采用偏光显微镜(POM)、流变仪、差示扫描量热仪(DSC)等分别对液晶织构、黏度、相转变性能进行了研究.结果表明:壳聚糖呈现典型的胆甾相液晶织构;其溶液黏度随浓度及剪切力的变化规律符合高分子液晶溶液的变化规律;在DSC升、降温曲线上分别存在吸热峰和放热峰.