基于水解纤维素酶/SDS协同制备水性超细CuPc颜料及其固色粘合体系
发布时间：2021-08-27 00:55
超细颜料染色工艺简单、污染小、成本低,日益受到人们的重视。阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）能够显著降低水的表面张力,被广泛应用于颜料分散和乳液聚合领域。水解后的纤维素酶表现出独特的胶体特性,可通过电荷及位阻效应提升分散和乳化体系的稳定性。当水解纤维素酶与SDS共存于水溶液中时,二者可通过疏水力、氢键力等相互作用形成稳定缔合,并且由于二者分子大小互配、结构性能互补,将对有机颜料、粘合剂单体的分散、乳化产生协同增强作用。基于这种作用,能够制备出性能优良的超细酞菁铜（CuPc）颜料分散和固色粘合体系。本文首先研究了水解处理对纤维素酶蛋白分子性质的影响,水解后的纤维素酶分子尺寸减小、分子量降低,紫外光谱、荧光光谱、XRD和FT-IR光谱等分析结果均显示其分子构象有所改变。随后,通过核磁共振、紫外和荧光光谱证实了水解纤维素酶分子与溶液中共存的SDS分子发生疏水结合,并分析了二者之间相互缔合的机理。其次,研究了水解纤维素酶/SDS对CuPc颜料的协同分散性能。通过分散液的透光率和颜料粒径测试确定出当二者质量比为9:1时具有最好的分散性,并测试了颜料分散液的粘度、Zeta电位等特征。通过稳定...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
酞菁铜（CuPc）分子1927年，CuPc作为一种金属酞菁化合物被Diesbach[4]等第一次在实验室中合
青岛大学硕士学位论文14第三章实验结果与讨论3.1水解纤维素酶与SDS相互作用3.1.1水解对纤维素酶性质的影响纤维素酶是大分子多肽盘区折叠形成的具有一定空间结构的蛋白质，而多肽是通过肽键连接而成的氨基酸长链，水解处理使蛋白质的结构、分子量等发生变化，从而对其性质产生影响。将纤维素酶在一定碱性条件下进行处理，其分子内肽键发生水解。首先，测量了不同水解时间下纤维素酶尺寸分布和Zeta电位值的变化，结果如图3.1所示。图3.1（a）显示了初始纤维素酶在不同水解时间下的尺寸分布情况，结果表明水解后酶分子尺寸减小，这是因为碱水解会切断纤维素酶分子中的肽键，从而明显降低其水合粒径。水解了8h的纤维素酶的水合粒径出现了两个分布尺寸，原因可能是较长时间的水解处理使数量更多的肽键断裂，导致大分子上的肽键断裂位置分布不均，造成了大小分子在溶液内共存的现象。图3.1（b）揭示了水解导致的纤维素酶分子Zeta电位值的变化。Zeta电位是剪切面的电位，其数值的绝对值越大，表明剪切面带电量越大，体系稳定性越高。可以看出，纤维素酶的Zeta电位绝对值随水解时间延长而增大，表明纤维素酶分子中负电荷的数量增加。在水解过程中，纤维素酶分子中的肽键断裂，形成带负电荷的COO-基团，从而导致Zeta电位绝对值增大。图3.1不同水解时间纤维素酶的（a）粒径分布和（b）Zeta电位分布其次，利用FT-IR光谱表征了水解纤维素酶官能团结构的变化，结果如图3.2（a）所示。可以看出，纤维素酶在3000~3600cm-1处有一个宽频带，这是由-OH的伸缩振动和-CH2的不对称伸缩振动引起的。1644cm-1的波数对应的是肽键中C=O的伸缩振动，而1533cm-1的波数是-NO2的变形振动峰[61]。在1413cm-1处的吸收是由羧
青岛大学硕士学位论文15基中C=O的拉伸振动和醇中的-OH弯曲振动引起的，在1017cm-1处的中等强度吸收是-CH2的摇摆振动峰[62,63]。从图3.2（a）发现，水解后纤维素酶的红外光谱几乎与原始的相同，这意味着在水解过程仅伴随肽键的水解，没有形成新的官能团。对纤维素酶进行XRD分析，结果如图3.2（b）所示。纤维素酶的主要衍射在2θ为19.5°处显示一个宽峰，这是一个非结晶峰。水解后，所有样品均在2θ为19.5°处显示一个宽峰，表明水解处理对纤维素酶骨架结构没有影响[64]。据文献报道，X射线衍射光谱中2θ为10°处为蛋白质的α-螺旋的特征峰[64]。可以看出，随着水解时间的增加，在10°位置的强度逐渐降低，表明α-螺旋结构已基本上被破坏。另外，水解后，19.5°处峰强度也逐渐降低，表明β-折叠构象的数目随着水解时间的增加而减少，说明水解处理确实对纤维素酶的分子构象产生破坏，α-螺旋和β-折叠构象的减少，说明纤维素酶分子的线性构象增加，其原先隐藏在分子内部的疏水基团得以暴露。图3.2不同水解时间纤维素酶的（a）FT-IR和（b）XRD谱图蛋白质的结构变化还可通过紫外和荧光光谱进行表征[65,66]。蛋白质氨基酸残基中含有大量不饱和的生色基团，在受到一定波长的光照射下，其电子会发生n→π*跃迁或者π→π*跃迁，因此紫外光谱中会出现吸收带[67]。另外，蛋白质分子中的苯丙氨酸、色氨酸残基在受到一定波长的电磁波辐射后，分子中的电子由基态跃迁至能级较高的激发态，处于高能级的电子变得不稳定，逐渐恢复到基态，能量在此过程中以光的形式释放，产生荧光。纤维素酶中的色氨酸、苯丙氨酸等残基会吸收278nm附近的紫外光而使色氨酸的吲哚链发出荧光[68]，在其荧光光谱中会出现300-450nm范围内的宽峰。图3.3（a）是
本文编号：3365314
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
酞菁铜（CuPc）分子1927年，CuPc作为一种金属酞菁化合物被Diesbach[4]等第一次在实验室中合
青岛大学硕士学位论文14第三章实验结果与讨论3.1水解纤维素酶与SDS相互作用3.1.1水解对纤维素酶性质的影响纤维素酶是大分子多肽盘区折叠形成的具有一定空间结构的蛋白质，而多肽是通过肽键连接而成的氨基酸长链，水解处理使蛋白质的结构、分子量等发生变化，从而对其性质产生影响。将纤维素酶在一定碱性条件下进行处理，其分子内肽键发生水解。首先，测量了不同水解时间下纤维素酶尺寸分布和Zeta电位值的变化，结果如图3.1所示。图3.1（a）显示了初始纤维素酶在不同水解时间下的尺寸分布情况，结果表明水解后酶分子尺寸减小，这是因为碱水解会切断纤维素酶分子中的肽键，从而明显降低其水合粒径。水解了8h的纤维素酶的水合粒径出现了两个分布尺寸，原因可能是较长时间的水解处理使数量更多的肽键断裂，导致大分子上的肽键断裂位置分布不均，造成了大小分子在溶液内共存的现象。图3.1（b）揭示了水解导致的纤维素酶分子Zeta电位值的变化。Zeta电位是剪切面的电位，其数值的绝对值越大，表明剪切面带电量越大，体系稳定性越高。可以看出，纤维素酶的Zeta电位绝对值随水解时间延长而增大，表明纤维素酶分子中负电荷的数量增加。在水解过程中，纤维素酶分子中的肽键断裂，形成带负电荷的COO-基团，从而导致Zeta电位绝对值增大。图3.1不同水解时间纤维素酶的（a）粒径分布和（b）Zeta电位分布其次，利用FT-IR光谱表征了水解纤维素酶官能团结构的变化，结果如图3.2（a）所示。可以看出，纤维素酶在3000~3600cm-1处有一个宽频带，这是由-OH的伸缩振动和-CH2的不对称伸缩振动引起的。1644cm-1的波数对应的是肽键中C=O的伸缩振动，而1533cm-1的波数是-NO2的变形振动峰[61]。在1413cm-1处的吸收是由羧
青岛大学硕士学位论文15基中C=O的拉伸振动和醇中的-OH弯曲振动引起的，在1017cm-1处的中等强度吸收是-CH2的摇摆振动峰[62,63]。从图3.2（a）发现，水解后纤维素酶的红外光谱几乎与原始的相同，这意味着在水解过程仅伴随肽键的水解，没有形成新的官能团。对纤维素酶进行XRD分析，结果如图3.2（b）所示。纤维素酶的主要衍射在2θ为19.5°处显示一个宽峰，这是一个非结晶峰。水解后，所有样品均在2θ为19.5°处显示一个宽峰，表明水解处理对纤维素酶骨架结构没有影响[64]。据文献报道，X射线衍射光谱中2θ为10°处为蛋白质的α-螺旋的特征峰[64]。可以看出，随着水解时间的增加，在10°位置的强度逐渐降低，表明α-螺旋结构已基本上被破坏。另外，水解后，19.5°处峰强度也逐渐降低，表明β-折叠构象的数目随着水解时间的增加而减少，说明水解处理确实对纤维素酶的分子构象产生破坏，α-螺旋和β-折叠构象的减少，说明纤维素酶分子的线性构象增加，其原先隐藏在分子内部的疏水基团得以暴露。图3.2不同水解时间纤维素酶的（a）FT-IR和（b）XRD谱图蛋白质的结构变化还可通过紫外和荧光光谱进行表征[65,66]。蛋白质氨基酸残基中含有大量不饱和的生色基团，在受到一定波长的光照射下，其电子会发生n→π*跃迁或者π→π*跃迁，因此紫外光谱中会出现吸收带[67]。另外，蛋白质分子中的苯丙氨酸、色氨酸残基在受到一定波长的电磁波辐射后，分子中的电子由基态跃迁至能级较高的激发态，处于高能级的电子变得不稳定，逐渐恢复到基态，能量在此过程中以光的形式释放，产生荧光。纤维素酶中的色氨酸、苯丙氨酸等残基会吸收278nm附近的紫外光而使色氨酸的吲哚链发出荧光[68]，在其荧光光谱中会出现300-450nm范围内的宽峰。图3.3（a）是
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