幾種高分子表面活性劑的制備及性能研究.pdf

1、高分子表面活性劑是特種表面活性劑中重要的品種，它具有低分子表面活性劑所沒有的一些特性，如良好的分散力、凝聚力、穩(wěn)泡力、乳化和增稠力，其中的許多應(yīng)用是低分子表面活性劑難以替代的；兼具有良好的保護膠體和增溶能力，優(yōu)良的成膜性及粘附性能。因此在石油開采、涂料工業(yè)、醫(yī)藥、化妝品、蛋白質(zhì)等領(lǐng)域中有巨大的應(yīng)用前景。
　　 本論文采用自由基聚合的工藝合成兩種氟碳表面活性劑和膦基聚馬來酸高分子水處理劑。其中無皂乳液聚合工藝是目前熱門研究的聚合方

2、法之一，本論文對聚合工藝的動力學(xué)進行了簡單的探討研究；而合成的膦基聚馬來酸水處理劑具有阻垢緩蝕的雙重優(yōu)越性能。具體工作如下：
　　 本論文以原料丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)、氯丙烯(AC)無皂聚合合成了一種含氟丙烯酸酯高分子表面活性劑，通過FT-IR、DSC、GPC及攝像顯微鏡技術(shù)對該含氟高分子表面活性劑的結(jié)構(gòu)和膠粒形貌進行表征，乳液顆粒呈較好的單分散狀態(tài)，乳膠粒徑為0.273μm。考察了聚合工藝相關(guān)的反應(yīng)影

3、響因素，得到最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時間4h的條件下，采用(NH4)2S2O8-Na2SO3這一氧化還原體系進行無皂乳液聚合，轉(zhuǎn)化率可達到90％。測得含氟丙烯酸酯高分子表面活性劑的最低表面張力分別為46.4mN/m；臨界膠束濃度分別為7.0x10-3g/L；特性黏度分別為0.6272L/g。同時含氟高分子表面活性劑與無機鹽NaCl復(fù)配，對其降低表面張力的能力稍有提高，但不太明顯。含氟高分子表面活性劑發(fā)泡能力較弱，但泡沫穩(wěn)定性

4、較好。結(jié)構(gòu)中由于C-F鍵引入，使得乳膠膜的耐水性能顯著提高，對水的接觸角值由30.12°增加到66.53°，使聚合物乳膠膜的性能得到改進，表面能由64.18mJ/m2下降到38.37mJ/m2。
　　 本論文同時進一步研究該無皂反應(yīng)的動力學(xué)過程，得出AA/TFEMA/AC含氟高分子表面活性劑的無皂乳液共聚反應(yīng)速度隨著AA摩爾分數(shù)、單體濃度、引發(fā)劑濃度和溫度的增加而加快，其中動力學(xué)方程為Rp=kp[M]0.48[I]0.54，該體

5、系的表現(xiàn)活化能Ea為91.742kJ/mol，由聚合速率方程可知引發(fā)劑用量對該體系的影響效果更大。
　　 本論文在合成的含氟丙烯酸酯高分子表面活性劑的基礎(chǔ)上進行了季銨化反應(yīng)進一步合成了高分子兩性氟碳表面活性劑。通過FT-IR對該含氟高分子表面活性劑的結(jié)構(gòu)進行表征。測得高分子兩性氟碳表面活性劑等電點在pH4.5～7.5，臨界膠束濃度為4.0×10-2 g/L，最低表面張力為59.1 mN/m。高分子兩性氟碳表面活性劑含強堿性N原子

6、，pH對表面活性劑的臨界膠束濃度有一定影響，但對泡沫性能影響不大。表面活性劑具有不錯的緩蝕效果，通過SEM可以看出效果明顯，添加30mg/L，該表面活性劑就能達到95％的緩蝕率。
　　 本論文在適宜條件下合成的膦基聚馬來酸是棕紅色透明液體。測得溶液相對密度1.164、pH值為2.2、聚合物分子中磷的質(zhì)量分數(shù)是1.092％，聚合物分子量超過800。分子結(jié)構(gòu)中膦酸亞基的引入使在同等條件下其阻垢性能優(yōu)于聚馬來酸。有機膦酸是一種陰極型緩