TWI626260B - 幾丁聚醣－矽氧烷型界面活性劑、其製備方法與應用 - Google Patents

Abstract

本發明為一種幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑、其製備方法與應用，該幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之製備，包含由幾丁聚醣與酸酐或二酸化合物反應之反應產物A，及由聚氧乙烯醚鏈段與矽氧烷反應之反應產物B，再將反應產物A與反應產物B反應得到幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。此結構含有親、疏水基團排列的合成物能分散或乳化於水溶液中，具有無毒、無污染、生物可分解及生物相容性佳之優點，使其在使用上有更廣泛的產業應用性。本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑具有優異之分散乳化能力、潤濕潤滑以及提升光澤質感特性之外，同時兼具了生物可分解天然環保之特性，可廣泛應用於染整、纖維表面處理、化妝品、清潔用品、醫藥品、食品、工業製品之乳化、分散、濕潤等相關產業用途。

Description

幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑、其製備方法與應用

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，係由幾丁聚醣與酸酐或二酸化合物反應之反應產物A，及由選自聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚氧乙烯之至少一種聚氧乙烯醚鏈段與矽氧烷反應之反應產物B，再將反應產物A與反應產物B縮合反應得到幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。此結構含有親、疏水基團排列的合成物能分散或乳化於水溶液中，具有無毒、無污染、生物可分解及生物相容性佳之優點，使其在使用上有更廣泛的產業應用性。本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑具有優異之分散乳化能力、潤濕潤滑以及提升光澤質感特性之外，同時兼具了生物可分解天然環保之特性，可廣泛應用於染整、纖維表面處理、化妝品、清潔用品、醫藥品、食品、工業製品之乳化、分散、濕潤等相關產業用途。

近年來，由於工業之發展迅速，因而產生二項影響人類生存之嚴重問題，一為能源危機，一為環境污染。能源危機主要起因於石油之大量消費，人類所使用之物品又過分依賴石油原料，造成石油能源之短缺，且由於以石油為原料之產品，甚多不易自然分解。大量之廢棄物，造成地 球上嚴重之環境汙染，為減少此現象，污染物之處理技術、減少污染物產生之工程技術及可分解性原材料之開發，甚受重視。

因此，環保和安全乃為未來界面活性劑工業發展的主要推動力。對界面活性劑污染可能產生的危害、降解性能和在環境中的累積性能等進行環境安全性評價具有十分重要的意義。習知技術中一般認為，陽離子界面活性劑的毒性較大，常用來殺菌消毒；陰離子型界面活性劑具有一定毒性；非離子型界面活性劑的毒性相對較小，但有的降解產物毒性很大，使用後常須丟棄，容易造成環境汙染，因此在使用界面活性劑時，除考慮其界面活性及機能性外，是否造成環境汙染之評估，甚為重要。

可分解型界面活性劑又稱為暫時性界面活性劑或可控半衰期的界面活性劑(surfactants with controlled half-live)，其最初的定義是：在完成其應用功能後，透過酸、鹼、鹽、熱或光的作用能分解成非界面活性物質或轉變成新界面活性化合物的一類界面活性劑。這類界面活性劑分子極性端和疏水鏈之間往往含有穩定性有限的弱鍵，該弱鍵的裂解將可直接破壞分子的界面活性，也就是通常所說的界面活性劑初級分解。依照可分解官能基的不同一般可將可分解型界面活性劑分為縮醛型和縮酮型兩大類。與一般界面活性劑相比較，可分解型界面活性劑具有更好的環保概念，這類界面活性劑可以排除一些複雜情况。近年來，人們對可分解型界面活性劑的認識已不斷深化和發展。對於環境影響的大小和生物可分解性的快慢已逐漸成為判斷界面活性劑好壞的一個很重要的指標。

界面活性劑在全球穩定發展的趨勢下，為相關產業的發展提供了優異的環境，對於產品的結構、品項、性能與技術上要求也越來越高。因此，開發安全、溫和、天然、可生物分解以及具有特殊作用的界面活性劑，為新產品的開發與應用提供了良好的基礎。

本發明之目的是藉由幾丁聚醣(Chitosan)以及矽氧烷(Siloxane)為主體，經由化學合成以聚氧乙烯鏈(例如選用不同分子量聚乙二醇(Polyethylene glycol)，分子量=2000、4000、6000、8000)改質，使不具有界面性質之幾丁聚醣及矽氧烷結合形成具有界面性質之一系列幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。成綠色環保的界面活性劑，除具降低表面張力、良好濕潤性、及乳化分散之界面活性效果外，並具備低毒性、生物可分解性，且對人體無害。

本發明所用之幾丁聚醣是一種胺基葡萄糖所聚合而成之多醣，具多功能、對環境友善的醣類聚合體，此物質具有生物相容性(毒性低、不會產生抗體等)、生物活性(降膽固醇、降血脂、降血壓、增加免疫功能)、生物可分解性、成膜性、成膠性、在酸性溶液帶正電(抗菌、吸附、止血)等特性，因此可當作傷口敷料、貼布、手術縫合線、抗菌防臭布料、保健食品、減肥食品、固定化酵素膽體、化妝品，也可做為果汁澄清劑、水果保鮮劑、廢水處理劑等，在講究綠色化學、能源再利用的現今社會中，具有極大的開發潛力。

幾丁聚醣廣泛應用於醫學、紡織、化工、農業、食品領域， 主要的來源為蝦、蟹、昆蟲等甲殼類動物的外殼與軟體動物的器官(例如烏賊的軟骨)，以及真菌類的細胞壁等。其蘊藏量在地球上的天然高分子中占第二位，僅次於纖維素。基於蝦蟹甲殼類是台灣的重要漁業加工廢棄物，若不加以利用，很容易造成環境汙染。且蝦蟹加工廢棄物富含蛋白質、蝦紅素、幾丁質、鈣等有價值的成分存在，加以回收利用，可產出高附加價值之物質。一般幾丁質與幾丁聚醣之去乙醯度並沒有明確劃分，建議總氮量佔整個聚合物重量(W/W)的百分之七以上者(去乙醯度約60%以上)，稱為幾丁聚醣。幾丁聚醣如下化學式(1)所示

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，係具有通式(I)結構之界面活性劑， 式中G代表幾丁聚醣殘基，R代表有機基團，選自氫原子、羥基(-OH)、C₁~C₁₀烷基、C₁~C₁₀烷氧基、苯基，m表示幾丁聚醣重複單位數，其值為2~5000；x表示矽氧烷重複單位數1~200；y表示酸酐或二酸化合物中-CH₂-重複單位數，其值為0~20；n表示聚氧乙烯醚鏈段重複單位數，其值為10~5000。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之製備方法，包含由幾丁聚醣與酸酐或二酸化合物反應之產物A，及由選自聚乙二醇、聚環氧乙烷、 聚氧乙烯之至少一種聚氧乙烯醚鏈段與矽氧烷反應之產物B，再將產物A與產物B縮合反應得到幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。此結構含有親、疏水基團排列的合成物能分散或乳化於水溶液中，具有無毒、無污染、生物可分解及生物相容性佳之優點，使其在使用上有更廣泛的產業應用性。本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑具有優異之分散乳化能力、潤濕潤滑以及提升光澤質感特性之外，同時兼具了生物可分解天然環保之特性，可廣泛應用於染整、化妝品、清潔用品、醫藥品、食品、工業製品之乳化、分散、濕潤等相關產業用途。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，其中，所用之聚氧乙烯醚鏈段，由選自：聚乙二醇(PEG)、聚環氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)所構成。其中，酸酐或二酸化合物選自碳數3至23之直鏈或支鏈之酸酐或二酸化合物。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，其中，該矽氧烷化合物，選自結構中以重複的Si-O為主鏈，矽原子上連接有機基團的聚合物，其通式為[R_sSiO_4-s/2]_x，其中R代表有機基團，選自氫原子、羥基(-OH)、C₁~C₁₀烷基、C₁~C₁₀烷氧基、苯基，s為0~4，x為矽原子上連接有機基團之矽氧烷的重複單位數目，其值為1~200之整數，較佳為20~100之整數。

本發明一種幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之製備包含下列(a)至(c)之合成步驟：

(a)幾丁聚醣-酸酐或二酸化合物之合成

幾丁聚醣醋酸水溶液和酸酐或二酸化合物置於裝配有攪拌棒、溫度計之反應器中，再加入催化劑並均勻攪拌緩緩加熱至30~90℃，於此溫度恆 溫反應數小時後，抽氣過濾其不純物，再真空乾燥，得產物A；

(b)聚氧乙烯醚鏈段-矽氧烷之合成

選自：聚乙二醇(PEG)、聚環氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)之聚氧乙烯醚鏈段和矽氧烷及催化劑，在100~200℃恆溫數小時，得產物B；

(c)幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之合成

將步驟(a)之產物A和步驟(b)之產物B反應，得一系列幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。

本發明一種幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之製備，其中觸媒選自四異丙醇鈦(IV)(titanium isopropoxide)、硫酸、鹽酸任一或其組成之群者。

本發明一種幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之合成反應式如下：其中二酸或酸酐化合物以馬來酸酐為例，聚氧乙烯醚鏈段以聚乙二醇為例

步驟(a)

步驟(b)

步驟(c)

本發明提供一種分散劑材料，其包含本案所述之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑為分散材料者，其係用於作為纖維染整助劑、無機奈米粉體分散劑領域中。

本發明提供一種乳化劑材料，其包含本案所述之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑為乳化材料者，用於作為化妝品、醫藥品、食品、工業製品之乳化領域中。

本發明提供一種纖維表面處理劑，其包含本案所述之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑為材料者，經本案之幾丁聚醣-矽氧烷型 界面活性劑處理之纖維材料，具有優異之抗菌性，以及增加染整時之染色均勻性與著色力度。

經本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑處理之纖維材料，可更進一步再經電漿處理，以提升纖維材料之抗菌性，以及增加染整時之染色均勻性與著色力。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之結構分析：

(1)紅外線吸收光譜儀

Perkin-Elmer Spectrum One,CT，將本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑產物濃縮、真空烘箱完全除溶劑，以ATR將產物塗抹於測試台上，分析鑑定各合成產物之官能基。

此測試結果，如圖一所示。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之性能分析：

1.表面張力測定

CBVP-A3,Kyowa Kaimenagaku Co.LTD.,Japan.，使用數字型吊白金片(式)表面張力測定儀測試。

(1)先將儀器完成各校正手續。

(2)將白金片以酒精及純水清洗，再以酒精燈將白金片燒至火紅待冷卻後吊於掛勾上。

(3)將玻璃培養皿洗淨烘乾後，注入待測液約10ml後，放置於升降台上。

(4)啟動儀器開關使升降台緩慢上升，當待測液液面觸碰白金片時，升降台會自動停止，記錄穩定時之表面張力值。

(5)重複上述步驟3次，求其平均值。

此測試結果，如圖二所示。

2.接觸角測定。

FACE CA-5 contact angle meter，放置一塊標準板於待測試料臺上，以注射針筒吸取試樣溶液，並控制液滴之大小約為20mm。

(1)調整鏡頭之焦距以及亮度對比，完成各校正手續。

(2)以純水作為標準品，配製不同濃度之樣品溶液。

(3)將試樣溶液滴於玻璃板、水管板、塑膠板、鐵氟龍板，經電腦計算後顯示接觸角值。

(4)重複步驟3次測其平均值。

此測試結果，如圖三及圖四所示。

3.起泡性測定

Model KD-10,Daiei Kagaku Seiki MFG. Co.LTD.,Japan，以Ross and Miles法測定。

(1)配製1wt%之樣品溶液500ml，放置試樣槽中。

(2)固定馬達流速為400ml/min，水溶液經由循環幫浦壓出後，經噴嘴流出而連續注入受盤內，此受盤之溶液到達一定高度時會自動溢出，使液面維持一定高度。

(3)溢出之樣品溶液會自動循環回試液槽中再循環，經1小時循環後，記錄計量筒內之泡沫高度，此為樣品之泡沫最大高度。

(4)關掉幫浦，經3分鐘後再記錄泡沫高度，此即為泡沫安定度。

此測試結果，如圖五所示。

4.螢光光譜測定

螢光光譜儀：Aminco-Bowman Series 2 Luminescence Spectrometer,Thermo Spectronic,Model FA-357。螢光光譜儀具有高靈敏度、樣品使用量少等優點，用螢光試劑芘(pyrene)來確認分子凝聚的親和力，描述微胞聚集的特性，可藉此得知幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之臨界微胞濃度範圍。

(1)秤取0.2g芘-乙醇溶液於100ml燒杯中(A燒杯)，置於烘箱以40℃將乙醇烘乾。

(2)配製不同濃度助劑溶液20ml於100ml燒杯中(B燒杯)。

(3)將B燒杯中之助劑溶液20ml倒入A燒杯之含芘螢光試劑，置於超音波震盪機震盪15min。

(4)以螢光光譜儀測定，Excitation wavelength：335nm，Emission wavelength：350~450nm。

此測試結果，如圖六~八所示。

5.導電度之測定

染色工程中，染色溶液是利用染料和各種界面活性劑混合搭配而成，在染浴內，因分子吸引力而形成各種型態的微胞，而影響微胞的形成跟導電度有關。導電度過高會引起染色不均，染料粉體不能均勻分散，造成粉體有團聚現象，因此染料和界面活性劑之導電度必須控制，方能達到深染及均染之效果。

(1)導電度計儀器須先校正，清洗偵測電極。

(2)配製濃度1%(質量%)助劑溶液，固定溫度25℃，並記錄之。

(3)依序加入純水稀釋，測其不同濃度之導電度。

此測試結果，如圖九所示。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑具有優異之分散乳化能力、潤濕、潤滑性、以及提升光澤質感特性之外，同時兼具了生物可分解天然環保之特性，可廣泛應用於染整、纖維表面處理劑、化妝品、清潔用品、醫藥品、食品、工業製品乳化等相關產業用途上，具有優異產業應用性與市場取代性。

圖一、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之FT-IR光譜圖

圖二、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之表面張力圖

圖三、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑(濃度1%)之接觸角圖

圖四、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑(濃度0.1%)之接觸角圖

圖五、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之起泡性圖

圖六、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑(濃度0.1%)之螢光光譜圖

圖七、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑(濃度0.01%)之螢光光譜圖

圖八、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之I₁/I₃螢光比值圖

圖九、本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之導電度圖

幾丁聚醣-矽氧烷型界面活劑之製備

使用材料：

(1)幾丁聚醣(C₆H₁₁O₄N)_m，實施例中m=35~70

(2)醋酸C₂H₄O₂

(3)馬來酸酐(Maleic Anhydride；MA)

(4)矽氧烷(C₂H₆OSi) _x ，實施例中x=42

(5)聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)

結構：

聚氧乙基醚鏈段，分子量分別為：2000、4000、6000、8000(g/mol)之聚乙二醇(PEG)。

(6)四異丙醇鈦(Titanium Isopropoxide)

MF：[(CH₃)₂CHO]₄Ti，Mw：284.26g/mol

(7)螢光試劑

芘(Pyrene)

MF：C₁₆H₁₀，Mw：202.26g/mol

本發明一種幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之製備包含下列(a)至(c)之合成步驟：

(a)幾丁聚醣-酸酐或二酸化合物之合成

1mol的2%幾丁聚醣醋酸水溶液和1mol的酸酐置於裝配有攪拌棒、溫度計之反應器中，再加入1g催化劑(四異丙醇鈦(Titanium Isopropoxide))並均勻攪拌緩緩加熱至50~70℃，於此溫度恆溫反應4小時後，抽氣過濾其不純物，並於50℃真空乾燥，得產物A；

(b)聚氧乙烯醚鏈段-矽氧烷之合成

1mol的聚乙二醇(PEG 2000,4000,6000,8000)之聚氧乙烯醚鏈段和1mol的矽氧烷及1g催化劑(四異丙醇鈦(Titanium Isopropoxide))，在130~150℃×4~6hr恆溫，得產物B；

(c)幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之合成

將步驟(a)產物1mol和步驟(b)產物1mol反應，得一系列幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，實驗例中，以幾丁聚醣、聚乙二醇(Mw：2000、4000、6000、8000)、馬來酸酐與矽氧烷為主要原料，先將幾丁聚醣與酸酐或二酸化合物反應，得產物A，再將聚乙二醇變化不同聚氧乙烯醚鏈段與矽氧烷合成，得產物B，最後將步驟之產物A與產物B反應合成，製備一系列幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，本發明合成之產物之代號與成分如表1所示。

本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之結構鑑定分析

本發明所合成幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑分子的構造由(FT-IR)來確認，紅外線光譜分析圖其主要是判定分子結構，因為所有的分子具有某些固定量的能量，造成鍵拉伸及彎曲，而原子擺動及摇動，而造成其他分子發生振動，而一個固定分子僅能在相當於特定能階之特定頻率彎曲或振動。當一分子用紅外光照射時，僅當光的頻率與鍵的振動頻率相同時，振動的鍵才會吸收能量。

圖一為本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑各產物之紅外線FT-IR光 譜分析結果，所合成幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑產物各種官能基所對應的特性吸收波峰，結果可以看出其中在810cm^-1有矽氧烷特有的SiO特徵峰，在1105cm^-1有C-O之伸縮振動吸收，在2886cm^-1有甲基-CH₂非對稱伸縮吸收、在2966cm^-1為-CH₃非對稱伸縮吸收，在3450cm^-1有羥基-OH之伸縮振動吸收。幾丁聚醣因為是親水基在2886cm^-1以及2966cm^-1都沒有吸收，但矽氧烷是疏水基在2966cm^-1之-CH₃就比較多，有很強烈的吸收。

本發明幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之表面張力

界面活性劑加入水溶液中會使表面張力降低，因界面活性劑本身結構中含親水基團與疏水基團，在溶液親水基的部份會留在水中，而疏水基的部份會吸附突出水面排列所導致。這樣的排列方式會降低表面上水分子之不對稱氫鍵力，使表面自由能減少，因而造成表面張力降低之現象。

假設常溫狀態下為25℃，其表面張力值大約為72.8mN/m，隨著界面活性劑濃度的增加，表面張力值隨之降低。當濃度增加量達到一定程度時，界面活性劑分子在溶液中開始以疏水基相互吸引聚集而形成微胞，當微胞開始形成時之濃度就稱之為臨界微胞濃度(Critical Micelle Concentration；CMC)。由圖二得知本發明之一系列幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑在不同濃度下之表面張力圖，依序為(PEG8000>PEG4000>PEG6000>PEG2000)隨著PEG鏈長的改變，PEG2000與PEG6000親水基濃度增加，使表面張力降低，表示界面活性劑其親水端與疏水端會因原料的改變結果而有所差異，並以其兩端達平衡者亦顯現出最好之界面性質。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之接觸角

界面活性劑具有降低液體表面張力和自由能的能力，故具濕潤性。正 常環境下，物體的表面會包覆一層空氣，要使液體能在固體表面延伸擴張，必須先將包覆的空氣排除，此種將液體取代原有的空氣現象稱之為潤濕現象(Wetting)。而液體對固體表面的濕潤性可藉由接觸角的大小判斷其濕潤效果以鐵氟龍板(Teflon)、PVC板、壓克力板(Acrylic)、玻璃板(Glass)作為測試板為濕潤對象測試產物與測試板接觸角之關係，本發明以不同測試板為濕潤對象，測試幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑與測試板接觸角之關係，圖三、圖四分別為濃度1%與0.1%(質量%)之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之接觸角度圖。如圖所示隨著親水鏈長的增加而接觸角度降低，其中PEG6000在玻璃板接觸角角度最小，接觸角度越小，其濕潤性效果越佳者。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之起泡性

純水不起泡沫，必須存有兩種或兩種以上成分的液體方能起泡沫。泡沫(Foam)由氣泡聚集而成，氣泡間相互以固體膜或液體膜分隔。就界面活性劑方面來說，泡沫的生成的瞬間是以界面活性劑的疏水基朝向氣泡內部，而親水基朝向溶液相的吸著膜而形成具有彈性的液體薄膜。一般在液體中加入界面活性劑，這些物質可降低氣泡的表面張力，且在氣泡間形成彈性保護膜。傳統的陰離子型界面性劑，其起泡性高度約在20cm左右，而傳統非離子型界面活性劑則在10cm上下，而不同的泡沫量可作為不同領域上的應用，經過起泡性測試，便於了解原料本性質的規格。

由圖五可知本發明所合成之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑起泡值大約在0.2~1.0cm之間，顯示具有較低的起泡性與泡沫穩定性，且較一般陰離子型或非離子型界面活性劑為低。且隨著PEG鏈長越長親水基越多，起泡力就越差，PEG8000則具有消泡性的作用。其主要原因是由於此一系列 幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑構造中的親水基與疏水基較無秩序的排列，而不容易整齊且緊密的排列於氣泡周圍，也就是不易在界面形成穩定的彈性薄膜，所以當氣泡產生時便很快破滅，故起泡性較低。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之螢光性質

在微胞和微環境系統中，在研究方面物理化學技術的使用已為重要之課題。使用螢光試劑芘(Pyrene)確認分子凝聚的獨特親和力，探討環境影響之放射性質，亦可使用在描述微胞聚集的特性，主要分光儀器參數包括激發(Excitation)和放射(Emission)光譜形式、微細振動結構、量子率以及溶液中的極性。其螢光強度越強代表極性越大，顯現出親水性。

圖六、圖七分別為本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑濃度為0.1%與0.01%(質量%)之螢光光譜圖，從兩張圖中可觀察到，隨著產物之PEG鏈數的增加，螢光強度會隨之降低，可能於此濃度時，微胞形成較早使分子凝集速度快，間接影響螢光強度轉弱。圖八為本發明之濃度0.01%幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之第一波鋒(I₁)和第三波峰(I₃)的比值，I₁/I₃比值大小即表示Pyrene分子周圍之為環境為高極性或低極性，當I₁/I₃值螢光強度越大，代表其水溶性較佳，透過此長條圖觀察到，產物隨著疏水基增加，螢光強度比值隨之降低，其中PEG2000及PEG6000具有差不多的I₁、I₃大小，PEG8000在濃度0.01%時螢光的強度就明顯減弱了。

本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之導電度

導電度(Conductivity)係表示水中解離性無機鹽類含量多寡之指標，大多數之無機酸、無機鹼和鹽類在水中解離可產生離子，可作水中金屬鹽分的濃度指標，包括陰離子(SO₄ ^2-、Cl^-、NO_3-、CO₃ ^2-、HCO₃ ^-)與陽離子(Ca²⁺、 Mg²⁺、Na⁺、K⁺、Fe³⁺、Al³⁺等)。導電狀態的形成於微量電流下，陰離子趨向陽極，陽離子趨向陰極，溶液導電的強弱亦和溶液中陰陽離子濃度及陰陽電極間距有關，但是某些有機分子在水中不易解離，導致導電性差。

一般而言導電度值越大，表示水中電解質含量越多，電荷增加導致水硬度增大，易使界面活性劑分子不能均勻分散，因而產生凝聚的現象，軟水導電度值為0~200μs/cm，中性水則為200~400μs/cm，硬水多大於400μs/cm以上，臺灣河川地表水之自然背景其導電度值均不超過400μs/cm，但導電度在放流水標準中並無規定。導電度為判斷灌溉用水的水質優劣重要指標之一，在作物生長過程中，導電度所產生之滲透壓影響作物水份吸收的能力，過濃之金屬離子對作物呈毒性，對土壤亦產生鹽分積聚，土壤有鹽鹼化之虞。

圖九所示，本發明之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之導電度圖，其導電度數值介於0~200μs/cm間，幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之導電度值大小依序為PEG2000>PEG4000>PEG6000>PEG8000，PEG2000導電度最大，表示越親水，隨著PEG鏈長的關係而讓PEG8000的導電度為最小。

本發明所合成的幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑其界面活性相較於市售產品雖然稍弱，但其對於環境的危害比市售產品較於友善，故可以將所合成的界面活性劑輔助一些市售的界面活性劑，以降低對環境的汙染。

本發明之特徵、內容與優點及其所達成之功效，將本發明以實施例之表達形式詳細說明如上，而於文中所使用之表列，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，不應就所附之表列的比例侷限本發明於實際實施上 的專利範圍，合先敘明。

Claims (10)

1. 一種幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，係具有下列通式(I)之結構，式中G代表幾丁聚醣殘基，R代表有機基團，選自氫原子、羥基(-OH)、C₁~C₁₀烷基、C₁~C₁₀烷氧基、苯基，m表示幾丁聚醣重複單位數，其值為2~5000；x表示矽氧烷重複單位數1~200；y表示酸酐或二酸化合物中-CH₂-重複單位數，其值為0~20；n表示聚氧乙烯醚鏈段重複單位數，其值為10~5000。
2. 如申請專利範圍第1項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，其中該聚氧乙烯醚鏈段，由選自：聚乙二醇(PEG)、聚環氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)所構成；其中，酸酐或二酸化合物選自碳數3至23之直鏈或支鏈之酸酐或二酸化合物。
3. 如申請專利範圍第1項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑，其中該酸酐或二酸化合物選自馬來酸酐。
4. 一種如申請專利範圍第1至3項中任一項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑的製備方法，係由幾丁聚醣與酸酐或二酸化合物反應之產物A，及由選自聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚氧乙烯之至少一種聚氧乙烯醚鏈段與矽氧烷反應之產物B，再將產物A與產物B縮合反應得到幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。
5. 如申請專利範圍第4項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑的製備方法，包含(a)至(c)之合成步驟如下：(a)幾丁聚醣-酸酐或二酸化合物之合成：幾丁聚醣醋酸水溶液和酸酐或二酸化合物置於反應器中，再加入催化劑並均勻攪拌緩緩加熱至30~90℃，於此溫度恆溫反應數小時後，抽氣過濾其不純物，再真空乾燥，得產物A；(b)聚氧乙烯醚鏈段-矽氧烷之合成：選自：聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚氧乙烯之聚氧乙烯醚鏈段和矽氧烷及催化劑，在100~200℃恆溫數小時，得產物B；(c)幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑之合成：將步驟(a)之產物A和步驟(b)之產物B反應，得一系列幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑。
6. 如申請專利範圍第5項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑的製備方法，其中觸媒選自四異丙醇鈦(IV)、硫酸、鹽酸任一或其組成之群者。
7. 一種分散劑材料，其包含如申請專利範圍第1至3項中任一項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑為分散材料者。
8. 如申請專利範圍第7項之分散劑材料，其係用於作為纖維染整助劑、無機奈米粉體分散劑領域中。
9. 一種乳化劑材料，其包含如申請專利範圍第1至3項中任一項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑為乳化材料者，用於作為化妝品、醫藥品、食品、工業製品之乳化領域中。
10. 一種纖維表面處理劑，其包含如申請專利範圍第1至3項中任一項之幾丁聚醣-矽氧烷型界面活性劑為材料者。